CN107607815B - 区域级变压器直流偏磁监测数据采集处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了区域级变压器直流偏磁监测数据采集处理系统，包括直流偏磁监测数据获取模块、远端云平台和远程监控终端；所述的直流偏磁监测数据获取模块基于无线传感器网络采集各变电站区域内的变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据，并将变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据发送至远端云平台进行存储和分析处理。本发明基于云平台技术，将各变电站区域内的变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据发送至远端云平台，而远程监控终端从远端云平台实时获取各个变电站的数据，指挥人员便可及时清晰查看变压器直流偏磁情况，大大的提高了效率，减少了错误疏漏环节。
Description
技术领域
本发明涉及变压器直流偏磁监测领域，具体涉及区域级变压器直流偏磁监测数据采集处理系统。
背景技术
近年来，超高压直流输电以其经济高效的特点在我国长距离输电中得到广泛应用，随着越来越多的直流输电线路投入运行，直流输电在单极大地回路和双极不平衡运行方式下对交流变压器影响的问题日益突显。监测变压器直流偏磁状况及解决其对变压器的影响，已经成为越来越多的学者和专家的共识。
相关技术中，采用直流钳形表等传统的测量仪器来采集变压器的直流偏磁测试数据，然而这种方式局限性大，比如卡钳较小不能适应较宽的接地排、数据读取不直观、数据记录不方便、数据统计汇总实时性差等。
发明内容
针对上述问题，本发明提供区域级变压器直流偏磁监测数据采集处理系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了区域级变压器直流偏磁监测数据采集处理系统，包括直流偏磁监测数据获取模块、远端云平台和远程监控终端；所述的直流偏磁监测数据获取模块基于无线传感器网络采集各变电站区域内的变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据，并将变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据发送至远端云平台进行存储和分析处理；所述的远程监控终端无线连接至远端云平台，通过访问远端云平台查看和获取变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据。
本发明的有益效果为：基于云平台技术，将各变电站区域内的变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据发送至远端云平台，而远程监控终端从远端云平台实时获取各个变电站的数据，指挥人员便可及时清晰查看变压器直流偏磁情况，分析讨论即可同步进行，与传统的现场测量、手工记录，事后手工汇总再上报数据的工作方式相比，大大的提高了效率，减少了错误疏漏环节。
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本发明一个实施例的结构连接示意图；
图2本发明一个实施例的远端云平台的结构连接示意图。
附图标记：
直流偏磁监测数据获取模块1、远端云平台2、远程监控终端3、计算服务器集群10、存储服务器集群20。
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，本实施例提供的区域级变压器直流偏磁监测数据采集处理系统，包括直流偏磁监测数据获取模块1、远端云平台2和远程监控终端3；所述的直流偏磁监测数据获取模块1基于无线传感器网络采集各变电站区域内的变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据，并将变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据发送至远端云平台2进行存储和分析处理；所述的远程监控终端3无线连接至远端云平台2，通过访问远端云平台2查看和获取变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据。
在一个实施例中，所述的直流偏磁监测数据获取模块1包括直流偏磁监测节点、簇头节点和基站，所述的直流偏磁监测节点采集变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据，并将变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据发送至相应的簇头节点，簇头节点收集簇内直流偏磁监测节点发送的变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据，进行融合处理后发送至基站，进而由基站上传至远端云平台2。
在一个实施例中，所述变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据包括变压器电流数据、温度、噪声、振幅和频率。
在一个实施例中，如图2所示，所述远端云平台2包括计算服务器集群10和存储服务器集群20，所述的计算服务器集群10用于进行变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据的接收和分析处理计算，存储服务器集群20用于对接收或分析处理后的变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据进行分布式存储。
在一个实施例中，多个所述的直流偏磁监测节点构成变压器直流偏磁监测网络，变压器直流偏磁监测网络在初始化时划分为多个簇，所述的簇头节点由簇内直流偏磁监测节点根据一定的概率轮流当选。
在一个实施例中，直流偏磁监测节点的通信距离在分簇前按照下列公式设置：
式中，Rλ表示直流偏磁监测节点λ所设置的通信距离，φ为设定的调节系数，dmax和dmin分别为传感器监测网络中直流偏磁监测节点离基站sink的最大距离和最小距离，d(λ,sink)表示直流偏磁监测节点λ离基站sink的距离，表示直流偏磁监测节点λ能够设置的最大通信距离。
本实施例通过上述方式设置直流偏磁监测节点的通信距离，能够使得距离基站越近的直流偏磁监测节点，其通信距离越小，有利于减小靠近基站的簇的规模，从而有益于节省靠近基站的簇头节点在处理簇内变压器直流偏磁监测数据通信时消耗的能量，保留更多的能量来承担转发任务，从而节省区域级变压器直流偏磁监测数据采集处理系统的数据获取成本。
优选地，所述的变压器直流偏磁监测网络在初始化时划分为多个簇，具体包括：
(1)对直流偏磁监测节点进行初始化群落划分，得到初始化的群落结构，具体为：为每个直流偏磁监测节点分配一个群落，设直流偏磁监测节点的数目为N，则共有N个群落，对于每个直流偏磁监测节点，计算其与各邻居直流偏磁监测节点之间的连接强度，确定最大连接强度，若最大连接强度为0，则直流偏磁监测节点不动，若最大连接强度为正值，则将直流偏磁监测节点从所在群落移除，并将其加入到最大连接强度对应的邻居直流偏磁监测节点的群落中，重复该过程，直至群落不再变化，其中连接强度的计算公式定义为：
式中，Qij表示直流偏磁监测节点i与其邻居直流偏磁监测节点j之间的连接强度，dij表示直流偏磁监测节点i与其邻居直流偏磁监测节点j之间距离，ni为直流偏磁监测节点i的邻居直流偏磁监测节点数目，γ(i,j)为设定的群落判定函数，若i,j属于同个群落，则γ(i,j)＝0，若i,j属于不同的群落，则γ(i,j)＝1；
(2)对于初始化的群落结构中的每个群落，计算群落与其邻居群落之间的相关程度，确定最大相关程度，若最大相关程度为负值，则该群落不动，若最大相关程度为正值，则将该群落加入到最大相关程度对应的群落中，重复该过程，直至群落中直流偏磁监测节点的组成不再变化，从而完成直流偏磁监测节点的分簇，其中相关程度的计算公式为：
式中，QAB表示群落A与其邻居群落B之间的相关程度，dab表示群落A的直流偏磁监测节点与其邻居群落B的直流偏磁监测节点之间的距离，wT为设定的相关程度阈值。
本实施例利用直流偏磁监测节点之间的连通关系进行群落划分，进而利用群落之间的相关程度进行群落重组，从而将变压器直流偏磁监测网络分成多个簇，其中，最终得到的群落数目即为簇的数目，且簇内直流偏磁监测节点联系紧密，簇间直流偏磁监测节点联系稀疏，利用上述方式进行分簇，使得簇成员的数目更加合理，能够进一步平衡簇内和簇间通信，保障变压器直流偏磁监测数据的采集和传送。
优选地，簇内直流偏磁监测节点根据一定的概率轮流当选为簇头节点，具体为：
(1)按照下列公式确定簇内直流偏磁监测节点当选为簇头节点的概率：
式中，Pμ表示簇内直流偏磁监测节点μ当选为簇头节点的概率，Eμ和Mμ分别为μ的当前剩余能量和在通信距离内的邻居直流偏磁监测节点数目，v为μ所在簇内的其他直流偏磁监测节点，Nμ为μ所在簇内的直流偏磁监测节点数目，Ev和Mv分别为v的当前剩余能量和在通信距离内的邻居直流偏磁监测节点数目；
(2)概率最大的直流偏磁监测节点当选为簇头节点。
本实施例中，按照上述公式确定簇内直流偏磁监测节点当选为簇头节点的概率，能够使得能量更高、在簇内所处的位置较为中心的直流偏磁监测节点更容易成为簇头节点，且根据一定的概率轮流当选为簇头节点，能够平衡簇内直流偏磁监测节点的能耗，有利于保证簇的稳定性，从而保障变压器直流偏磁监测数据的收发。
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.区域级变压器直流偏磁监测数据采集处理系统，其特征是，包括直流偏磁监测数据获取模块、远端云平台和远程监控终端；所述的直流偏磁监测数据获取模块基于无线传感器网络采集各变电站区域内的变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据，并将变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据发送至远端云平台进行存储和分析处理；所述的远程监控终端无线连接至远端云平台，通过访问远端云平台查看和获取变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据；所述的直流偏磁监测数据获取模块包括直流偏磁监测节点、簇头节点和基站，所述的直流偏磁监测节点采集变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据，并将变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据发送至相应的簇头节点，簇头节点收集簇内直流偏磁监测节点发送的变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据，进行融合处理后发送至基站，进而由基站上传至远端云平台；所述的簇头节点由簇内直流偏磁监测节点根据一定的概率轮流当选，具体包括：
(1)按照下列公式确定簇内直流偏磁监测节点当选为簇头节点的概率：
式中，Pμ表示簇内直流偏磁监测节点μ当选为簇头节点的概率，Eμ和Mμ分别为μ的当前剩余能量和在通信距离内的邻居直流偏磁监测节点数目，υ为μ所在簇内的其他直流偏磁监测节点，Nμ为μ所在簇内的直流偏磁监测节点数目，Ev和Mv分别为v的当前剩余能量和在通信距离内的邻居直流偏磁监测节点数目；
(2)概率最大的直流偏磁监测节点当选为簇头节点；
其中，所述的变压器直流偏磁监测网络在初始化时划分为多个簇，具体包括：
(1)对直流偏磁监测节点进行初始化群落划分，得到初始化的群落结构，具体为：为每个直流偏磁监测节点分配一个群落，设直流偏磁监测节点的数目为N，则共有N个群落，对于每个直流偏磁监测节点，计算其与各邻居直流偏磁监测节点之间的连接强度，确定最大连接强度，若最大连接强度为0，则直流偏磁监测节点不动，若最大连接强度为正值，则将直流偏磁监测节点从所在群落移除，并将其加入到最大连接强度对应的邻居直流偏磁监测节点的群落中，重复该过程，直至群落不再变化，其中连接强度的计算公式定义为：
式中，Qij表示直流偏磁监测节点i与其邻居直流偏磁监测节点j之间的连接强度，dij表示直流偏磁监测节点i与其邻居直流偏磁监测节点j之间距离，ni为直流偏磁监测节点i的邻居直流偏磁监测节点数目，γ(i,j)为设定的群落判定函数，若i,j属于同个群落，则γ(i,j)＝0，若i,j属于不同的群落，则γ(i,j)＝1；
(2)对于初始化的群落结构中的每个群落，计算群落与其邻居群落之间的相关程度，确定最大相关程度，若最大相关程度为负值，则该群落不动，若最大相关程度为正值，则将该群落加入到最大相关程度对应的群落中，重复该过程，直至群落中直流偏磁监测节点的组成不再变化，从而完成直流偏磁监测节点的分簇，其中相关程度的计算公式为：
式中，QAB表示群落A与其邻居群落B之间的相关程度，dab表示群落A的直流偏磁监测节点与其邻居群落B的直流偏磁监测节点之间的距离，wT为设定的相关程度阈值。
2.根据权利要求1所述的区域级变压器直流偏磁监测数据采集处理系统，其特征是，所述变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据包括变压器电流数据、温度、噪声、振幅和频率。
3.根据权利要求2所述的区域级变压器直流偏磁监测数据采集处理系统，其特征是，所述远端云平台包括计算服务器集群和存储服务器集群，所述的计算服务器集群用于进行变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据的接收和分析处理计算，存储服务器集群用于对接收或分析处理后的变压器直流偏磁变压器直流偏磁监测数据进行分布式存储。
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