本发明涉及电力测量，特别涉及一种非接触式剩余电流检测方法、装置、终端设备及存储介质。
背景技术：
1、随着国家电力事业的蓬勃发展，城乡居民生活电气化水平和用电水平得到显著提高，但因电气设备故障导致的居民人身触电事故和电气火灾事故发生率也显著提升。据不完全统计，2023年1-10月全国共接报火灾74.5万起，死亡1381人，受伤2063人，已核直接财产损失61.5亿元，与2022年同期相比，起数和伤人数分别上升2.5％和6.5％，死亡人数和损失分别下降13.2％和9.7％。其中，因电气引发的火灾共有21.7万起，造成418人死亡、590人受伤，直接财产损失26.3亿元，分别占总数的29.1％、30.3％、28.6％和42.8％。造成居民人身触电事故和电气火灾事故的主要原因是配电线路绝缘老化导致的漏电电流，而导致漏电电流产生的主要原因是用户电路设计不规范，家庭暗敷导线未装设套管直接埋入墙体。当暗敷导线绝缘外皮老化后极易在绝缘破损处产生漏电点，此漏电点位于墙体内部，无法使用万用表确定其位置，只能采用破开墙体从线路末端逐级向上排查的方式确定其位置，不仅耗费了运维人员的时间，而且极大的增加了漏电检测的成本。
2、目前剩余电流保护器通常使用分级漏电保护系统进行管理，通过分级管理使得用户供电可靠性和供电安全性达到理想平衡。按照使用的剩余电流保护器的产品规格、动作时间、技术参数等将漏电保护系统分为三级，分别为总保、中保和家保。三级漏电保护系统有效的改善了保护器误动作的缺陷，提高了供电的连续性、投运率和安全性，但在部分城镇和广大农村地区低压电网安全用电情况仍不容乐观。究其原因，既有居民安全用电意识的不足，也有电器产品存在的缺陷。一方面，在用电过程中部分居民缺乏安全用电意识和用电常识，所遵循的安全用电制度不够完善，安全措施不够到位，数据表明因违章或操作不当导致的触电事故占总触电事故90％以上。另一方面，部分居民使用的电气产品质量较差，在电气连接部位接触电阻大，机械部件连接不牢固，绝缘水平低，导致家保频繁动作，部分用户因此私自将家保进行拆除或跨接，进一步增加了用电风险。
技术实现思路
1、本发明提供了一种非接触式剩余电流检测方法、装置、终端设备及存储介质，其目的是为了在不影响检测精度的同时实现无需破坏墙体或穿透导线即可进行的全非接触式测量。
2、为了达到上述目的，本发明提供了一种非接触式剩余电流检测方法，包括：
3、步骤1，在敷设有目标双芯导线的目标墙体上构建三维直角坐标系，三维直角坐标系的z轴垂直于目标墙体向外，将三维直角坐标系的x轴作为主敏感轴，在主敏感轴上等距布设五个磁阻传感器，得到磁阻传感阵列；
4、步骤2，基于磁阻传感阵列中各磁阻传感器输出的电压，获取每个磁阻传感器处目标双芯导线的磁感应强度作为磁感应强度x分量测试值，目标双芯导线由火线和零线组成；
5、步骤3，建立磁感应强度与目标双芯导线的火线电流、零线电流、暗敷深度、y轴偏角、水平偏移量之间的数学模型，y轴偏角为目标双芯导线与三维直角坐标系的y轴之间的夹角，水平偏移量为目标双芯导线与三维直角坐标系中x轴的交点到三维直角坐标系原点之间的距离，并将数学模型和磁感应强度x分量测试值输入差分进化算法；
6、步骤4，根据实际工况中导线位置所处范围与电流的上下限确定种群大小以及各维度的上下边界，在种群大小和各维度的上下边界内生成包含火线电流、零线电流、暗敷深度、y轴偏角、水平偏移量的初始候选集作为初始种群，将初始种群中的每个个体均由一个维度组合构成，维度组合包括火线电流、零线电流、暗敷深度、y轴偏角、水平偏移量；
7、步骤5，在差分进化算法中，基于种群中每个个体，根据数学模型计算每个个体的磁感应强度分量作为磁感应强度分量计算值，并计算每个磁感应强度计算值与每个磁感应强度分量测试值之间的差值的平方和；
8、步骤6，在差分进化算法中构造目标函数，以各维度的上下边界为不等式约束条件，通过目标函数和差值的平方和计算每个个体的适应度值；
9、步骤7，在所有适应度值中选择最小适应度值，通过扰动向量对与最小适应度值对应的个体进行变异，得到变异后的个体，并通过交叉因子对变异后的个体进行交叉，得到新个体；
10、步骤8，通过目标函数计算新个体的适应度值，并判断新个体的适应度值是否小于最小适应度值；
11、若新个体的适应度值大于最小适应度值，则更新扰动向量和交叉因子，将更新后的扰动向量和交叉因子作为步骤7中的扰动向量和交叉因子并返回执行步骤7；
12、若新个体的适应度值小于最小适应度值，则对新个体进行多次变异和交叉，将变异次数和交叉次数达到预设次数时的个体作为最优个体，并通过最优个体的维度组合计算得到目标双芯导线的剩余电流以及导线位置。
13、进一步来说，五个磁阻传感器均为tmr线性磁场传感器，每相邻的两个磁阻传感器之间的距离为15mm，且第三个磁阻传感器位于三维直角坐标系的原点处。
14、进一步来说，磁感应强度bx的表达式为：
15、
16、其中，μ0表示真空中的磁导率，i1表示火线电流，i2表示零线电流，r1表示磁阻传感阵列与火线之间的距离，r2表示磁阻传感阵列与零线之间的距离，αi1表示磁阻传感阵列中第i个磁阻传感器到火线i1的垂线与垂点到第i个磁阻传感器所在平面的高之间的夹角，αi2表示磁阻传感阵列中第i个磁阻传感器到零线i2的垂线与垂点到第i个磁阻传感器所在平面的高之间的夹角，β表示通电导线与y轴之间的夹角，δ表示磁阻传感器平面与通电导线之间的夹角。
17、进一步来说，磁阻传感阵列与火线之间的距离包括每个磁阻传感器与火线之间的距离，距离计算表达式如下：
18、
19、
20、磁阻传感阵列与零线之间的距离包括每个磁阻传感器与零线之间的距离，距离计算表达式如下：
21、
22、其中，r11表示第1个磁阻传感器到火线i1的距离，r21表示第2个磁阻传感器到火线i1的距离，r31表示第3个磁阻传感器到火线i1的距离，r41表示第4个磁阻传感器到火线i1的距离，r51表示第5个磁阻传感器到火线i1的距离，r12表示第1个磁阻传感器到零线i2的距离，r22表示第2个磁阻传感器到零线i2的距离，r32表示第3个磁阻传感器到零线i2的距离，r42表示第4个磁阻传感器到零线i2的距离，r52表示第5个磁阻传感器到零线i2的距离，h表示暗敷深度，d表示水平偏移量。
23、进一步来说，步骤3包括：
24、以磁感应强度x分量测试值为调节指标，以三维直角坐标系的原点为中心，对磁阻传感阵列中每个磁阻传感器进行顺时针或逆时针旋转；
25、当bx＝0时，sinβ＝0，β＝0，磁阻传感阵列位于最佳测试角度；
26、建立磁感应强度与目标双芯导线的火线电流、零线电流、暗敷深度、y轴偏角、水平偏移量之间的数学模型，y轴偏角为目标双芯导线与三维直角坐标系的y轴之间的夹角，水平偏移量为目标双芯导线与三维直角坐标系中x轴的交点到三维直角坐标系原点之间的距离；
27、将数学模型和磁感应强度x分量测试值输入差分进化算法。
28、进一步来说，数学模型为：
29、
30、
31、其中，i1、i2、h、β、d分别表示目标双芯导线的火线电流、零线电流、暗敷深度、y轴偏角、水平偏移量。
32、本发明还提供了一种非接触式剩余电流检测装置，包括：
33、构建模块，在敷设有目标双芯导线的目标墙体上构建三维直角坐标系，三维直角坐标系的z轴垂直于目标墙体向外，将三维直角坐标系的x轴作为主敏感轴，在主敏感轴上等距布设五个磁阻传感器，得到磁阻传感阵列；
34、获取模块，用于基于磁阻传感阵列中各磁阻传感器输出的电压，获取每个磁阻传感器处目标双芯导线的磁感应强度作为磁感应强度x分量测试值，目标双芯导线由火线和零线组成；
35、建立模块，用于建立磁感应强度与目标双芯导线的火线电流、零线电流、暗敷深度、y轴偏角、水平偏移量之间的数学模型，y轴偏角为目标双芯导线与三维直角坐标系的y轴之间的夹角，水平偏移量为目标双芯导线与三维直角坐标系中x轴的交点到三维直角坐标系原点之间的距离，并将数学模型和磁感应强度x分量测试值输入差分进化算法；
36、生成模块，用于根据实际工况中导线位置所处范围与电流的上下限确定种群大小以及各维度的上下边界，在种群大小和各维度的上下边界内生成包含火线电流、零线电流、暗敷深度、y轴偏角、水平偏移量的初始候选集作为初始种群，将初始种群中的每个个体均由一个维度组合构成，维度组合包括火线电流、零线电流、暗敷深度、y轴偏角、水平偏移量；
37、计算模块，用于在差分进化算法中，基于种群中每个个体，根据数学模型计算每个个体的磁感应强度分量作为磁感应强度分量计算值，并计算每个磁感应强度计算值与每个磁感应强度分量测试值之间的差值的平方和；
38、构造模块，用于在差分进化算法中构造目标函数，以各维度的上下边界为不等式约束条件，通过目标函数和差值的平方和计算每个个体的适应度值；
39、变异交叉模块，用于在所有适应度值中选择最小适应度值，通过扰动向量对与最小适应度值对应的个体进行变异，得到变异后的个体，并通过交叉因子对变异后的个体进行交叉，得到新个体；
40、判断模块，用于通过目标函数计算新个体的适应度值，并判断新个体的适应度值是否小于最小适应度值；
41、若新个体的适应度值大于最小适应度值，则更新扰动向量和交叉因子，将更新后的扰动向量和交叉因子作为变异交叉模块的扰动向量和交叉因子并返回执行变异和交叉；
42、若新个体的适应度值小于最小适应度值，则对新个体进行多次变异和交叉，将变异次数和交叉次数达到预设次数时的个体作为最优个体，并通过最优个体的维度组合计算得到目标双芯导线的剩余电流以及导线位置。
43、本发明还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现非接触式剩余电流检测方法。
44、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现非接触式剩余电流检测方法。
45、本发明的上述方案有如下的有益效果：
46、本发明与现有技术相比，在敷设有目标双芯导线的目标墙体上构建三维直角坐标系，将三维直角坐标系的x轴作为主敏感轴，在主敏感轴上等距布设五个磁阻传感器，得到磁阻传感阵列；基于磁阻传感阵列获取每个磁阻传感器处目标双芯导线的磁感应强度作为磁感应强度x分量测试值；建立数学模型并和磁感应强度x分量测试值输入差分进化算法；在确定的种群大小和各维度的上下边界内生成初始种群，将初始种群中的每个个体均由一个包括火线电流、零线电流、暗敷深度、y轴偏角、水平偏移量的维度组合构成；根据数学模型计算每个个体的磁感应强度分量作为磁感应强度分量计算值，并计算每个磁感应强度计算值与每个磁感应强度分量测试值之间的差值的平方和；构造目标函数，以各维度的上下边界为不等式约束条件，通过目标函数和差值的平方和计算每个个体的适应度值；在所有适应度值中选择最小适应度值，通过扰动向量对与最小适应度值对应的个体进行变异，得到变异后的个体，并通过交叉因子对变异后的个体进行交叉，得到新个体；通过目标函数计算新个体的适应度值，若新个体的适应度值大于最小适应度值，则更新扰动向量和交叉因子，将更新后的扰动向量和交叉因子作为步骤7中的扰动向量和交叉因子并返回执行变异和交叉；若新个体的适应度值小于最小适应度值，则对新个体进行多次变异和交叉，将变异次数和交叉次数达到预设次数时的个体作为最优个体，并通过最优个体的维度组合计算得到目标双芯导线的剩余电流以及导线位置；在未知测量目标具体位置的情况下，实现了无需破坏墙体或穿透导线即可进行剩余电流的全非接触式检测和双芯导线的位置标定，提高了检测的安全性和检测精度。
47、本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
1.一种非接触式剩余电流检测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的非接触式剩余电流检测方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的非接触式剩余电流检测方法，其特征在于，所述磁感应强度bx的表达式为：
4.根据权利要求3所述的非接触式剩余电流检测方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的非接触式剩余电流检测方法，其特征在于，所述步骤3包括：
6.根据权利要求5所述的非接触式剩余电流检测方法，其特征在于，所述数学模型为：
7.一种非接触式剩余电流检测装置，其特征在于，包括：
8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的非接触式剩余电流检测方法。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的非接触式剩余电流检测方法。
