CN107294213B - 一种电网设备智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电网设备智能监测系统，包括电网设备无线监测模块、数据处理模块和智能终端，所述电网设备无线监测模块基于无线传感器网络采集电网设备实时电网设备实时监测数据，并将采集到的电网设备实时电网设备实时监测数据发送到所述数据处理模块，所述数据处理模块用于接收、存储、显示电网设备实时电网设备实时监测数据，并将电网设备实时电网设备实时监测数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，若超过正常阈值范围，则输出报警信号。本发明利用无线传感器网络技术实现了电网设备监测，并在电网设备实时电网设备实时监测数据异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。
Description
技术领域
本发明涉及电网设备监测技术领域，具体涉及一种电网设备智能监测系统。
背景技术
设备的安全是电网安全、可靠、稳定运行的基础，对设备进行有效、准确的监测与诊断，是提高供电可考虑及电网运行智能化水平的重要途径。随着电网规模的不断扩大，电网监视及运行维护的工作量也日益增大，远程对变电站一次设备的工作情况进行实时监测及分析的技术也日益普及。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种电网设备智能监测系统。
本发明的目的采集以下技术方案来实现：
提供了一种电网设备智能监测系统，包括电网设备无线监测模块、数据处理模块和智能终端，所述电网设备无线监测模块基于无线传感器网络采集电网设备实时电网设备实时监测数据，并将采集到的电网设备实时电网设备实时监测数据发送到所述数据处理模块，所述数据处理模块用于接收、存储、显示电网设备实时电网设备实时监测数据，并将电网设备实时电网设备实时监测数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，若超过正常阈值范围，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与数据处理模块连接，用于实时访问数据处理模块中的电网设备实时电网设备实时监测数据。
本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术实现了电网设备监测，并在电网设备实时电网设备实时监测数据异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明的结构框图；
图2是本发明数据处理模块的连接框图。
附图标记：
电网设备无线监测模块1、数据处理模块2、智能终端3、数据通信模块10、数据异常分析模块20、异常报警模块30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例提供的一种电网设备智能监测系统，包括电网设备无线监测模块1、数据处理模块2和智能终端3，所述电网设备无线监测模块1基于无线传感器网络采集电网设备实时电网设备实时监测数据，并将采集到的电网设备实时电网设备实时监测数据发送到所述数据处理模块2，所述数据处理模块2用于接收、存储、显示电网设备实时电网设备实时监测数据，并将电网设备实时电网设备实时监测数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，若超过正常阈值范围，则输出报警信号；所述的智能终端3通过通信网络与数据处理模块2连接，用于实时访问数据处理模块2中的电网设备实时电网设备实时监测数据。
在一个实施例中，所述数据处理模块2包括数据通信模块10、数据异常分析模块20、异常报警模块30，所述数据通信模块10与所述数据异常分析模块20连接，所述数据异常分析模块20与所述异常报警模块30连接。
在一个实施例中，所述的电网设备实时电网设备实时监测数据的类型包括变压器监测、绝缘监测、局放监测、断路器监测、避雷器监测、环境监测、绝缘气体监测、绝缘液体监测。
本发明上述实施例利用无线传感器网络技术实现了电网设备监测，并在电网设备实时电网设备实时监测数据异常时进行报警，便于相关人员进行远程监控。
在一个实施例中，所述的电网设备无线监测模块1包括电网设备监测节点、簇头节点、基站；所述的电网设备监测节点用于采集电网设备实时监测数据，并对电网设备实时监测数据进行处理后，确定最终的采集数据包并发送至所在簇的簇头节点；簇头节点用于接收簇内的电网设备监测节点发送的采集数据包，并对采集数据包进行融合处理后发送至基站，进而通过基站将电网设备实时监测数据发送至数据处理模块2。
优选地，所述的电网设备监测节点对电网设备实时监测数据进行处理，包括：
(1)利用滑动窗口采集电网设备实时监测数据，对同一滑动窗口内采集的电网设备实时监测数据进行离群数据检测，丢弃检测到的离群数据；
(2)设对应于某一滑动窗口的剩余的电网设备实时监测数据为S′＝{S1,S2,…,Sλ}，按照下列计算公式对剩余电网设备实时监测数据进行处理：
式中，S″为处理后的电网设备实时监测数据，Sμ表示剩余的电网设备实时监测数据中第μ个电网设备实时监测数据；
(3)设定采集数据包的数据长度ν，确定ν个滑动窗口对应的处理后的电网设备实时监测数据，形成最终的采集数据包。
离群数据为电网设备实时监测数据中与多数电网设备实时监测数据毫无关联的少部分电网设备实时监测数据，其的出现能够造成电网设备实时监测数据质量恶化，影响后续对电网设备实时监测数据的分析和判断，本优选实施例利用滑动窗口技术对电网设备监测节点采集的电网设备实时监测数据进行离群数据剔除和进一步的均值化处理，得到最终采集数据，并确定ν个滑动窗口对应的最终采集数据作为最终的采集数据包发送给簇头节点，能够适应非稳态的电网设备实时监测数据，提高收集的电网设备实时监测数据的质量，有利于提高电网设备智能监测系统的监测精度，并且在保证电网设备实时监测数据精度的前提下节省电网设备监测节点的电网设备实时监测数据发送量，从而节省电网设备监测节点的电网设备实时监测数据发送能耗以及簇头节点的电网设备实时监测数据接收能耗，进一步降低电网设备实时监测数据收集的网络能耗。
优选地，所述的电网设备监测节点对同一滑动窗口内采集的电网设备实时监测数据进行离群数据检测，具体包括：
(1)电网设备监测节点将在第一次滑动窗口内采集的电网设备实时监测数据作为训练数据集，采用改进的基于分布密度的离群数据检测算法进行离群数据检测，若没有检测到离群数据，对下一次滑动窗口内采集的电网设备实时监测数据进行同样的离群数据检测，直至检测到离群数据；
(2)电网设备监测节点采集一个新的电网设备实时监测数据Sψ；
(3)若Sψ满足下列公式，则将Sψ判定为离群数据，并将Sψ与之前的离群数据构成新的离群数据集，若Sψ不满足下列公式，返回到(2)：
式中，D(Sψ,Xρ)表示Sψ与当前离群数据集X中的第ρ个离群数据之间的欧式距离，
为当前离群数据集X具有的离群数据数目，D(Xα,X％)表示离群数据集X中任意两个离群数据间的欧式距离；
(4)依次对电网设备监测节点新采集的电网设备实时监测数据进行离群数据判定，直至完成ν个滑动窗口对应的电网设备实时监测数据的离群数据判定。
本优选实施例采用改进的基于分布密度的离群数据检测算法和离群数据判定策略相结合的方式进行离群数据检测，从而不需要对每一个滑动窗口内的电网设备实时监测数据采用改进的基于分布密度的离群数据检测算法进行检测，减少了该算法的迭代次数，进一步提高了离群检测效率，且设计的离群数据判定策略能够适应离群数据集的变化。
优选地，所述的采用改进的基于分布密度的离群数据检测算法进行离群数据检测，具体包括：
(1)电网设备监测节点将在同一滑动窗口内采集的电网设备实时监测数据作为训练数据集，设训练数据集为S＝{S1,S2,…,Sn}，n表示训练数据集中电网设备实时监测数据的数目，训练数据集中相隔最远的两个电网设备实时监测数据间的欧式距离为dmax，按照下列公式计算训练数据集中每一个电网设备实时监测数据的数据偏离程度：
式中，
表示电网设备实时监测数据Si的数据偏离程度，Si∈S，N(Si,0.8dmax)表示与Si在0.8dmax距离范围内的电网设备实时监测数据的数目，Si＝表示与Si在0.8dmax距离范围内的第j个电网设备实时监测数据，N(Si＝,0.8φdmax)表示与Si＝在0.8φdmax距离范围内的电网设备实时监测数据的数目，N(Si,0.8φdmax)表示与Si在0.8φdmax距离范围内的电网设备实时监测数据的数目，φ为设定的距离范围调节参数，φ的取值范围为[0.3,0.5]；
(2)对所有电网设备实时监测数据的数据偏离程度进行升序排列并按照排列顺序在1,2,…,n中分配相应的序号，即升序排列中第一个数据偏离程度分配序号为1，升序排列中最后一个数据偏离程度分配序号为n，计算
的数据偏离程度比例为
其中
为
在升序排序中的序号；
(3)按照下列公式对
进行转换处理，得到转换后的数据偏离程度
将
中的最小值
所对应的
作为离群判断阈值：
其中
(4)若训练数据集中存在电网设备实时监测数据的数据偏离程度大于所述的离群判断阈值，则将该电网设备实时监测数据视为离群数据。
本优选实施例实现了对异常电网设备实时监测数据的筛选，在对电网设备实时监测数据进行离群数据检测时，利用滑动窗口进行分批检测，能够更加适应不平稳的电网设备实时监测数据，在本优选实施例中，提供了一种较优的离群数据检测策略，其中定义了数据偏离程度的计算公式，根据该公式计算出各电网设备实时监测数据的数据偏离程度，进而获取数据偏离程度比例，最终得到用于检测电网设备实时监测数据是否为离群数据的离群判断阈值，能够在保证较低计算复杂度的情况下，有效地从大量电网设备实时监测数据中发现隐藏在其中的离群数据，检测准确高效，有利于提高电网设备智能监测系统的监测精度。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (3)
1.一种电网设备智能监测系统，其特征是，包括电网设备无线监测模块、数据处理模块和智能终端，所述电网设备无线监测模块基于无线传感器网络采集电网设备实时电网设备实时监测数据，并将采集到的电网设备实时电网设备实时监测数据发送到所述数据处理模块，所述数据处理模块用于接收、存储、显示电网设备实时电网设备实时监测数据，并将电网设备实时电网设备实时监测数据与预先设定的正常阈值范围的边界值进行比较，若超过正常阈值范围，则输出报警信号；所述的智能终端通过通信网络与数据处理模块连接，用于实时访问数据处理模块中的电网设备实时电网设备实时监测数据；所述的电网设备无线监测模块包括电网设备监测节点、簇头节点、基站；所述的电网设备监测节点用于采集电网设备实时监测数据，并对电网设备实时监测数据进行处理后，确定最终的采集数据包并发送至所在簇的簇头节点；簇头节点用于接收簇内的电网设备监测节点发送的采集数据包，并对采集数据包进行融合处理后发送至基站，进而通过基站将电网设备实时监测数据发送至数据处理模块；所述的电网设备监测节点对电网设备实时监测数据进行处理，包括：
(1)利用滑动窗口采集电网设备实时监测数据，对同一滑动窗口内采集的电网设备实时监测数据进行离群数据检测，丢弃检测到的离群数据；
(2)设对应于某一滑动窗口的剩余的电网设备实时监测数据为S′＝{S1,S2,…,Sλ}，按照下列计算公式对剩余电网设备实时监测数据进行处理：
式中，S″为处理后的电网设备实时监测数据，Sμ表示剩余的电网设备实时监测数据中第μ个电网设备实时监测数据；
(3)设定采集数据包的数据长度ν，确定ν个滑动窗口对应的处理后的电网设备实时监测数据，形成最终的采集数据包。
所述的电网设备监测节点对同一滑动窗口内采集的电网设备实时监测数据进行离群数据检测，具体包括：
(1)电网设备监测节点将在第一次滑动窗口内采集的电网设备实时监测数据作为训练数据集，采用改进的基于分布密度的离群数据检测算法进行离群数据检测，若没有检测到离群数据，对下一次滑动窗口内采集的电网设备实时监测数据进行同样的离群数据检测，直至检测到离群数据；
(2)电网设备监测节点采集一个新的电网设备实时监测数据Sψ；
(3)若Sψ满足下列公式，则将Sψ判定为离群数据，并将Sψ与之前的离群数据构成新的离群数据集，若Sψ不满足下列公式，返回到(2)：
式中，D(Sψ,Xρ)表示Sψ与当前离群数据集X中的第ρ个离群数据之间的欧式距离，
为当前离群数据集X具有的离群数据数目，D(Xα,Xβ)表示离群数据集X中任意两个离群数据间的欧式距离；
(4)依次对电网设备监测节点新采集的电网设备实时监测数据进行离群数据判定，直至完成ν个滑动窗口对应的电网设备实时监测数据的离群数据判定；
所述的采用改进的基于分布密度的离群数据检测算法进行离群数据检测，具体包括：
(1)电网设备监测节点将在同一滑动窗口内采集的电网设备实时监测数据作为训练数据集，设训练数据集为S＝{S1,S2,…,Sn}，n表示训练数据集中电网设备实时监测数据的数目，训练数据集中相隔最远的两个电网设备实时监测数据间的欧式距离为dmax，按照下列公式计算训练数据集中每一个电网设备实时监测数据的数据偏离程度：
式中，
表示电网设备实时监测数据Si的数据偏离程度，Si∈S，N(Si,0.8dmax)表示与Si在0.8dmax距离范围内的电网设备实时监测数据的数目，Sij表示与Si在0.8dmax距离范围内的第j个电网设备实时监测数据，N(Sij,0.8φdmax)表示与Sij在0.8φdmax距离范围内的电网设备实时监测数据的数目，N(Si,0.8φdmax)表示与Si在0.8φdmax距离范围内的电网设备实时监测数据的数目，φ为设定的距离范围调节参数，φ的取值范围为[0.3,0.5]；
(2)对所有电网设备实时监测数据的数据偏离程度进行升序排列并按照排列顺序在1,2,…,n中分配相应的序号，即升序排列中第一个数据偏离程度分配序号为1，升序排列中最后一个数据偏离程度分配序号为n，计算
的数据偏离程度比例为
其中
为
在升序排序中的序号；
(3)按照下列公式对
进行转换处理，得到转换后的数据偏离程度
将
中的最小值
所对应的
作为离群判断阈值：
其中
(4)若训练数据集中存在电网设备实时监测数据的数据偏离程度大于所述的离群判断阈值，则将该电网设备实时监测数据视为离群数据。
2.根据权利要求1所述的一种电网设备智能监测系统，其特征是，所述数据处理模块包括数据通信模块、数据异常分析模块、异常报警模块，所述数据通信模块与所述数据异常分析模块连接，所述数据异常分析模块与所述异常报警模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种电网设备智能监测系统，其特征是，所述的电网设备实时电网设备实时监测数据的类型包括变压器监测、绝缘监测、局放监测、断路器监测、避雷器监测、环境监测、绝缘气体监测、绝缘液体监测。
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