1.本发明涉及故障预警技术领域，具体涉及一种无线断路器故障预警方法及系统。
背景技术：
2.断路器是一种用于保护电路免受过电流、短路和其他电气故障损害的电气设备。它在电流超出设定值时自动切断电路，以防止电线、电缆、设备或系统受到损坏，同时也确保人员的安全。断路器通常用于家庭、工业、商业和公共设施中的电路保护。而随着物联网和智能家居的快速发展，传统的断路器缺乏与现代技术的无线通信能力。因此，为了满足人们对更高级别电力安全管理的需求，具备wifi等通信功能的断电器应运而生，可以通过网络连接进行远程操作和故障监测。
3.但是，现有的断路器都是在回路中发生了过载、短路、地线故障等问题后，断开电路来保护电路设备和人员安全，而搭载通信模块之后，可以实现人工远程控制回路的开断，以及接收来自断路器的报警信号；而无法在基于当前运行状态或者参考历史数据等情况下对回路的风险进行评估，进行风险预测，从而实现预警功能。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种无线断路器故障预警方法及系统，解决上述技术问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种无线断路器故障预警方法，包括以下步骤：获取与断路器连接的多个分支电路的用电信息，所述的用电信息包括该分支电路上的实时负载和最大负载；获取标定周期中不同分支电路的负载变化曲线f（rn）；所述的标定周期为预设的时间段，且标定周期内各个分支电路处于正常运行状态；并计算各个分支电路的平均标定负载rpn，其计算公式如下：
6.其中，rn表示分支电路n的实时负载，rpn表示分支电路n的平均标定负载，t1表示标定周期的开始时间，t2表示标定周期的结束时间；计算各分支电路的运行裕度ryn=max（n）-rpn，其中max（n）表示分支电路n的最大负载；设定各个分支电路的安全负载上限max（rn），其计算公式为：其中，f（rn）_max表示负载变化曲线f（rn）的最大值；实时监测各分支电路的运行状态，当某一分支电路的瞬时负载大于等于安全负载
上限max（rn）时，自动切断电路。
7.作为本发明进一步的方案：还包括主回路负载校核，所述的校核过程具体如下所示：获取主回路的最大负载rmax；计算各分支电路的安全负载上限之和；判断rmax-ra≥rsum是否成立，其中ra表示预设的安全阈值；如果rmax-ra≥rsum成立，则校验完成；如果rmax-ra≥rsum不成立，则对各分支电路的安全负载上限max（rn）重新进行修正。
8.作为本发明进一步的方案：当rmax-ra≥rsum不成立时，对各分支电路的安全负载上限max（rn）重新修正的具体步骤如下所示：计算负载超出量rcc=rsum-（rmax-ra）；计算各分支电路的分配比例；调整各个分支电路的安全负载上限为max（rn）'=max（rn）-kn
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rcc。
9.作为本发明进一步的方案：还包括主回路负载检测，通过对主回路的负载检测，控制断路器的运行，其具体步骤如下所示：获取主回路瞬时负载，并计算与上一次获取的瞬时负载间的差值；当所述的差值的绝对值大于或等于预设的阈值时，则记为一次异常波动；当异常波动连续出现，并且连续次数达到预设的预警次数时，自动切断电路并发送预警信息。
10.作为本发明进一步的方案：在主回路因为连续出现多次异常波动而自动切断电路后，对各个分支电路进行检测，具体的检测过程如下所示：获取各个支路在特定时间段的负载变化数据，所述的特定时间段为第一次出现异常波动的时间节点到当前时间节点；计算不同支路的负载变化数据中，相邻两次负载数据的差值并生成集合δrn；计算各分支电路的运行变化系数，筛选出运行变化系数b超过预设值的分支电路作为重点检修对象。
11.作为本发明进一步的方案：当所述的分支电路中接入新的用电器时，其分支电路的最大负载不变，需要重新设定标定周期，并计算各个分支电路的安全负载上限。
12.作为本发明进一步的方案：当主回路负载达到rmax-ra时，自动切断电路并发送预警信息。
13.一种无线断路器故障预警系统，包括：信息收集模块：获取与断路器连接的多个分支电路的用电信息，所述的用电信息包括该分支电路上的实时负载和最大负载；标定模块：获取标定周期中不同分支电路的负载变化曲线f（rn）；所述的标定周期为预设的时间段，且标定周期内各个分支电路处于正常运行状态；并计算各个分支电路的平均标定负载rpn，其计算公式如下：
14.其中，rn表示分支电路n的实时负载，rpn表示分支电路n的平均标定负载，t1表示标定周期的开始时间，t2表示标定周期的结束时间；计算各分支电路的运行裕度ryn=max（n）-rpn，其中max（n）表示分支电路n的最大负载；设定各个分支电路的安全负载上限max（rn），其计算公式为：；其中，f（rn）_max表示负载变化曲线f（rn）的最大值；实时监测模块：实时监测各分支电路的运行状态，当某一分支电路的瞬时负载大于等于安全负载上限max（rn）时，自动切断电路。
15.本发明的有益效果：在本发明中，设置了对应的标定过程，也即是本发明中的标定周期，在标定周期中，各个分支电路都是处于正常的工作状态，其中正常的工作状态指的是分支电路中的所有用电器都处于稳定的工作状态；在标定周期中，检测各个分支电路的负载变化曲线；先根据平均标定负载作为基础，再通过分支电路的运行裕度对平均标定负载进行修正，从而计算出理论上的安全负载上限，最后再依据主回路的负载极限进行二次修正，从而获得用于检测各个分支电路的上限值，从而实现预警功能。
附图说明
16.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
17.图1是本发明一种无线断路器故障预警方法的流程示意图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
19.随着物联网和智能家居的快速发展，家庭电力安全管理变得越来越重要。传统的导轨式断路器在电路过载、短路或漏电等故障发生时起到了关键的保护作用，但它们缺乏与现代技术的无线通信能力。
20.为了满足人们对更高级别电力安全管理的需求，具备wifi功能的导轨式断路器应运而生。该创新设计旨在结合断路器的传统功能与无线网络技术，以实现让用户更加便利，给用户带来极致的体验感和科技感。
21.请参阅图1所示，本发明为一种无线断路器故障预警方法，包括以下步骤：获取与断路器连接的多个分支电路的用电信息，所述的用电信息包括该分支电路上的实时负载和最大负载；获取标定周期中不同分支电路的负载变化曲线f（rn）；所述的标定周期为预设的时间段，且标定周期内各个分支电路处于正常运行状态；
并计算各个分支电路的平均标定负载rpn，其计算公式如下：；其中，rn表示分支电路n的实时负载，rpn表示分支电路n的平均标定负载，t1表示标定周期的开始时间，t2表示标定周期的结束时间；计算各分支电路的运行裕度ryn=max（n）-rpn，其中max（n）表示分支电路n的最大负载；设定各个分支电路的安全负载上限max（rn），其计算公式为：；其中，f（rn）_max表示负载变化曲线f（rn）的最大值；实时监测各分支电路的运行状态，当某一分支电路的瞬时负载大于等于安全负载上限max（rn）时，自动切断电路；在本实施例中，还包括主回路负载校核，所述的校核过程具体如下所示：获取主回路的最大负载rmax；计算各分支电路的安全负载上限之和；判断rmax-ra≥rsum是否成立，其中ra表示预设的安全阈值；如果rmax-ra≥rsum成立，则校验完成；如果rmax-ra≥rsum不成立，则对各分支电路的安全负载上限max（rn）重新进行修正。
22.当rmax-ra≥rsum不成立时，对各分支电路的安全负载上限max（rn）重新修正的具体步骤如下所示：计算负载超出量rcc=rsum-（rmax-ra）；计算各分支电路的分配比例；调整各个分支电路的安全负载上限为max（rn）'=max（rn）-kn
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23.可以知晓的是，断路器是一种用于电气系统中的保护装置，用于防止电流超过设定值而导致电路过载或短路。它是电路中的一种自动开关，可以在电流异常时迅速中断电路，以保护电气设备、人员和环境免受潜在的危害。而通过在常规断路器上加设wifi等通信模块就可以实现远程监控和控制，更加方便。
24.而本发明的方案就是基于具有远程控制功能的断路器来实现的，在本发明具体的方案中，在主回路上设置有多个分支电路，多个分支电路并联，并且与断路器相连接，当电路出现超负载的现象时，主动切断电路，从而保护用电器、工作人员以及建筑等的安全；在本发明中，设置了对应的标定过程，也即是本发明中的标定周期，在标定周期中，各个分支电路都是处于正常的工作状态，其中正常的工作状态指的是分支电路中的所有用电器都处于稳定的工作状态；在标定周期中，检测各个分支电路的负载变化曲线；先根据平均标定负载作为基础，再通过分支电路的运行裕度对平均标定负载进行修正，从而计算出理论上的安全负载上限，最后再依据主回路的负载极限进行二次修正，从而获得用于检测各个分支电路的上限值，从而实现预警功能。
25.在本发明一种优选的实施例中，还包括主回路负载检测，通过对主回路的负载检测，控制断路器的运行，其具体步骤如下所示：获取主回路瞬时负载，并计算与上一次获取的瞬时负载间的差值；当所述的差值的绝对值大于或等于预设的阈值时，则记为一次异常波动；当异常波动连续出现，并且连续次数达到预设的预警次数时，自动切断电路并发送预警信息。
26.在本发明一种优选的实施例中，在主回路因为连续出现多次异常波动而自动切断电路后，对各个分支电路进行检测，具体的检测过程如下所示：获取各个支路在特定时间段的负载变化数据，所述的特定时间段为第一次出现异常波动的时间节点到当前时间节点；计算不同支路的负载变化数据中，相邻两次负载数据的差值并生成集合δrn；计算各分支电路的运行变化系数，筛选出运行变化系数b超过预设值的分支电路作为重点检修对象。
27.在本发明一种优选的实施例中，当所述的分支电路中接入新的用电器时，其分支电路的最大负载不变，需要重新设定标定周期，并计算各个分支电路的安全负载上限。
28.在本发明一种优选的实施例中，当主回路负载达到rmax-ra时，自动切断电路并发送预警信息。
29.一种无线断路器故障预警系统，包括：信息收集模块：获取与断路器连接的多个分支电路的用电信息，所述的用电信息包括该分支电路上的实时负载和最大负载；标定模块：获取标定周期中不同分支电路的负载变化曲线f（rn）；所述的标定周期为预设的时间段，且标定周期内各个分支电路处于正常运行状态；并计算各个分支电路的平均标定负载rpn，其计算公式如下：；其中，rn表示分支电路n的实时负载，rpn表示分支电路n的平均标定负载，t1表示标定周期的开始时间，t2表示标定周期的结束时间；计算各分支电路的运行裕度ryn=max（n）-rpn，其中max（n）表示分支电路n的最大负载；设定各个分支电路的安全负载上限max（rn），其计算公式为：；其中，f（rn）_max表示负载变化曲线f（rn）的最大值；实时监测模块：实时监测各分支电路的运行状态，当某一分支电路的瞬时负载大于等于安全负载上限max（rn）时，自动切断电路。
30.以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。