CN110621003B - 一种电气设备故障诊断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电气设备故障诊断装置，包括故障监测模块和故障诊断模块，所述故障监测模块包括传感器节点、汇聚节点和网关，所述汇聚节点和传感器节点构成无线传感器网络，每个传感器节点检测电气设备的特征参数，汇聚节点收集各个电气设备的特征参数，所述网关用于建立所述故障诊断模块与无线传感器网络之间的连接；所述故障诊断模块集中分析处理各个电气设备的特征参数，根据特征参数是否异常对电气设备的运行状态进行分析。本发明通过无线传感网络技术实现了对电气设备运行状态的实时智能监测，节省人力成本，实现了对电气设备故障状态的智能诊断。

Description

一种电气设备故障诊断装置
技术领域
本发明涉及电气设备故障监测领域，具体涉及一种电气设备故障诊断装置。
背景技术
随着电力大数据的兴起以及电气设备质量和性能的提高，设备故障诊断和检修工作相应提高。由于设备本身的复杂性和和运行环境的不稳定性，设备反映的信息具有不确定性，如何监视这些设备的状态，分析可能出现的异常情况，预防事故的发生并能快速找出事故发展原因是电气设备故障诊断的重要内容。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种电气设备故障诊断装置。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种电气设备故障诊断装置，包括故障监测模块和故障诊断模块，所述故障监测模块包括传感器节点、汇聚节点和网关，所述汇聚节点和传感器节点构成无线传感器网络，每个传感器节点检测电气设备的特征参数，汇聚节点收集各个电气设备的特征参数，所述网关用于建立所述故障诊断模块与无线传感器网络之间的连接；所述故障诊断模块集中分析处理各个电气设备的特征参数，根据特征参数是否异常对电气设备的运行状态进行分析。
在一种能够实现的方式中，所述故障诊断模块包括存储子模块和分析子模块，所述存储子模块存储有各个电气设备处于故障状态的标准特征参数，所述分析子模块将电气设备的特征参数与对应的标准特征参数进行比较，根据比较结果判断电器设备的运行状态。
在一种能够实现的方式中，所述故障诊断模块还包括报警子模块，所述报警子模块用于在电气设备故障时进行报警。
在一种能够实现的方式中，所述分析子模块将电气设备的特征参数与对应的标准特征参数进行比较，包括：计算电气设备的特征参数与对应的标准特征参数之间的差值，当所述差值未超过预设阈值时，提取所述对应的标准特征参数；
若提取的所述对应的标准特征参数的数量少于预设值时，判定该电气设备处于健康状态。
在一种能够实现的方式中，所述报警子模块还用于在电气设备故障时向预设的用户终端发送报警信息，所述报警信息包括所述分析子模块判定的故障类别信息。
在一种能够实现的方式中，所述的无线传感器网络采用下述的网络模型：
将传感器节点所覆盖的区域进行虚拟网格划分，在每个虚拟网格中选出一个最靠近虚拟网格中心点的传感器节点作为簇头，以管理所在虚拟网格内传感器节点，两个相邻的虚拟网格间簇头可以直接相互通信；
传感器节点将所监测的电气设备的特征参数发送至所在虚拟网格中的簇头，簇头根据自身到汇聚节点的距离选择直接或间接发送的方式将收集的电气设备的特征参数发送至汇聚节点。
在一种能够实现的方式中，预设发送周期，簇头对在一个发送周期内接收到电气设备的特征参数进行筛选处理，进而将筛选处理后的特征参数发送至汇聚节点。
本发明的有益效果为：通过无线传感网络技术实现了对电气设备运行状态的实时智能监测，节省人力成本，实现了对电气设备故障状态的智能诊断。
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是本发明一个示例性实施例的一种电气设备故障诊断装置的结构示意框图；
图2是本发明一个示例性实施例的故障诊断模块的框图示意图。
附图标记：
故障监测模块1、故障诊断模块2、存储子模块10、分析子模块20、报警子模块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，本实施例提供的一种电气设备故障诊断装置，包括故障监测模块1和故障诊断模块2，所述故障监测模块1包括传感器节点、汇聚节点和网关，所述汇聚节点和传感器节点构成无线传感器网络，每个传感器节点检测电气设备的特征参数，汇聚节点收集各个电气设备的特征参数，所述网关用于建立所述故障诊断模块2与无线传感器网络之间的连接；所述故障诊断模块2集中分析处理各个电气设备的特征参数，根据特征参数是否异常对电气设备的运行状态进行分析。
本实施例通过无线传感网络技术实现了对电气设备运行状态的实时智能监测，节省人力成本，实现了对电气设备故障状态的智能诊断。
在一种能够实现的方式中，所述故障诊断模块2包括存储子模块10和分析子模块20，所述存储子模块10存储有各个电气设备处于故障状态的标准特征参数，所述分析子模块20将电气设备的特征参数与对应的标准特征参数进行比较，根据比较结果判断电器设备的运行状态。
在一种能够实现的方式中，所述故障诊断模块2还包括报警子模块30，所述报警子模块30用于在电气设备故障时进行报警。
在一种能够实现的方式中，所述分析子模块20将电气设备的特征参数与对应的标准特征参数进行比较，包括：计算电气设备的特征参数与对应的标准特征参数之间的差值，当所述差值未超过预设阈值时，提取所述对应的标准特征参数；
若提取的所述对应的标准特征参数的数量少于预设值时，判定该电气设备处于健康状态。
本实施例实现了对电气设备是否处于健康状态的判定，该判定方式简单便捷。
其中，所述预设值根据电气设备故障的实际情况进行确定。
在一种能够实现的方式中，所述存储子模块10存储有各种故障类别所对应的标准特征参数集合；若提取的所述对应的标准特征参数的数量不少于预设值时，所述分析子模块20将所有提取的标准特征参数与各标准特征参数集合进行相似度分析，将相似度最大的标准特征参数集合所代表的故障类别作为该电气设备的故障类别，所述相似度的计算公式为：
Figure BDA0002212063740000031
式中，Uh为标准特征参数集合h的相似度，nh为标准特征参数集合h包含的所述提取的标准特征参数的数量，Nh为标准特征参数集合h包含的标准特征参数数量，n为所述提取的标准特征参数的数量，β1、β2为设定的权重系数。
本实施例创新性地提出了判定电气设备故障类别的机制，相对于现有技术中通过人为分析或者通过神经网络分析等手段更加智能便捷；该机制通过将所有提取的标准特征参数与各标准特征参数集合进行相似度分析，根据分析结果确定故障类别，这种机制简单便捷，易于实施，能够有效提高对电气设备的故障类别进行识别的效率，其中通过该相似度计算公式进行相似度计算，能够有效提高对电气设备的故障类别进行识别的精度。
在一种能够实现的方式中，所述报警子模块30还用于在电气设备故障时向预设的用户终端发送报警信息，所述报警信息包括所述分析子模块20判定的故障类别信息。
本实施例能够及时将电气设备的故障信息发送至电气设备维护人员，便于电气设备维护人员及时处理故障设备。
在一种能够实现的方式中，所述的无线传感器网络采用下述的网络模型：
将传感器节点所覆盖的区域进行虚拟网格划分，在每个虚拟网格中选出一个最靠近虚拟网格中心点的传感器节点作为簇头，以管理所在虚拟网格内传感器节点，两个相邻的虚拟网格间簇头可以直接相互通信；
传感器节点将所监测的电气设备的特征参数发送至所在虚拟网格中的簇头，簇头根据自身到汇聚节点的距离选择直接或间接发送的方式将收集的电气设备的特征参数发送至汇聚节点。
在一种能够实现的方式中，预设发送周期，簇头对在一个发送周期内接收到电气设备的特征参数进行筛选处理，进而将筛选处理后的特征参数发送至汇聚节点；所述的筛选处理包括：
簇头计算相邻两次接收到的同一传感器节点所监测的电气设备的特征参数的差异程度，若差异程度小于预设差异程度阈值，所述簇头将前一次收到的同一传感器节点所监测的电气设备的特征参数丢弃；
所述差异程度按照下列公式计算：
Figure BDA0002212063740000041
式中，c表示差异程度，x(t)为第t次接收到的传感器节点所监测的电气设备的特征参数，x(t-1)为第t-1次接收到的同一传感器节点所监测的电气设备的特征参数。
本实施例通过簇头对在一个发送周期内接收到电气设备的特征参数进行筛选处理，能够丢弃掉相差不大的特征参数，从而减少簇头所传输的特征参数数量，降低簇头传输数据的能耗，节省了整个无线传感器网络的能量，有利于提高电气设备故障诊断装置的运行寿命。
在一种能够实现的方式中，当一个传感器节点的特征参数被簇头所丢弃的次数达到预设次数上限时，所述簇头获取该传感器节点的当前剩余能量，并计算该传感器节点的可信度：
Figure BDA0002212063740000042
式中，Qj表示传感器节点j的可信度，Ej为传感器节点j的当前剩余能量，d(j,ch)为传感器节点j与所在虚拟网格的簇头的距离，zj为传感器节点j通信范围内的传感器节点数量，Mj为传感器节点j所在虚拟网格内的传感器节点数量，δ为预设的可信度影响系数；
若传感器节点的可信度低于预设可信度下限，所述簇头则对该传感器节点发出休眠一设定周期的指令。
本实施例通过对传感器节点进行可信度计算，对低于预设可信度下限的传感器节点进行周期性的休眠，有利于减少簇头收集电气设备特征参数的能耗，节能无线传感器网络的能量，从而在整体上进一步提高电气设备故障诊断装置的工作寿命；本实施例在根据能量、传感器节点到簇头的距离进行可信度计算外，还创新性地增加了对于zj的考量，避免对较为独立的传感器节点进行休眠而影响数据的完整性。
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 (5)

1.一种电气设备故障诊断装置，其特征是，包括故障监测模块和故障诊断模块，所述故障监测模块包括传感器节点、汇聚节点和网关，所述汇聚节点和传感器节点构成无线传感器网络，每个传感器节点检测电气设备的特征参数，汇聚节点收集各个电气设备的特征参数，所述网关用于建立所述故障诊断模块与无线传感器网络之间的连接；所述故障诊断模块集中分析处理各个电气设备的特征参数，根据特征参数是否异常对电气设备的运行状态进行分析；所述的无线传感器网络采用下述的网络模型：
将传感器节点所覆盖的区域进行虚拟网格划分，在每个虚拟网格中选出一个最靠近虚拟网格中心点的传感器节点作为簇头，以管理所在虚拟网格内传感器节点，两个相邻的虚拟网格间簇头可以直接相互通信；
传感器节点将所监测的电气设备的特征参数发送至所在虚拟网格中的簇头，簇头根据自身到汇聚节点的距离选择直接或间接发送的方式将收集的电气设备的特征参数发送至汇聚节点；
预设发送周期，簇头对在一个发送周期内接收到电气设备的特征参数进行筛选处理，进而将筛选处理后的特征参数发送至汇聚节点；
所述的筛选处理包括：
簇头计算相邻两次接收到的同一传感器节点所监测的电气设备的特征参数的差异程度，若差异程度小于预设差异程度阈值，所述簇头将前一次收到的同一传感器节点所监测的电气设备的特征参数丢弃；
所述差异程度按照下列公式计算：
Figure FDA0002441491130000011
式中，c表示差异程度，x(t)为第t次接收到的传感器节点所监测的电气设备的特征参数，x(t-1)为第t-1次接收到的同一传感器节点所监测的电气设备的特征参数。
2.根据权利要求1所述的一种电气设备故障诊断装置，其特征是，所述故障诊断模块包括存储子模块和分析子模块，所述存储子模块存储有各个电气设备处于故障状态的标准特征参数，所述分析子模块将电气设备的特征参数与对应的标准特征参数进行比较，根据比较结果判断电器设备的运行状态。
3.根据权利要求2所述的一种电气设备故障诊断装置，其特征是，所述分析子模块将电气设备的特征参数与对应的标准特征参数进行比较，包括：计算电气设备的特征参数与对应的标准特征参数之间的差值，当所述差值未超过预设阈值时，提取所述对应的标准特征参数；
若提取的所述对应的标准特征参数的数量少于预设值时，判定该电气设备处于健康状态。
4.根据权利要求2所述的一种电气设备故障诊断装置，其特征是，所述故障诊断模块还包括报警子模块，所述报警子模块用于在电气设备故障时进行报警。
5.根据权利要求4所述的一种电气设备故障诊断装置，其特征是，所述报警子模块还用于在电气设备故障时向预设的用户终端发送报警信息，所述报警信息包括所述分析子模块判定的电气设备的故障类别信息。
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