CN110672947A - 一种智能化电气工程测量系统及测量方法 - Google Patents

一种智能化电气工程测量系统及测量方法 Download PDF

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CN110672947A
CN110672947A CN201910933811.XA CN201910933811A CN110672947A CN 110672947 A CN110672947 A CN 110672947A CN 201910933811 A CN201910933811 A CN 201910933811A CN 110672947 A CN110672947 A CN 110672947A
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王祝华
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Longyan University
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
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    • G05B2219/26—Pc applications
    • G05B2219/2656—Instrumentation

Abstract

本发明属于智能化电气工程测量技术领域，公开了一种智能化电气工程测量系统及测量方法，对输入的待分割电气电路运行状态信息和运行状态先验；自动地初始化演化曲线；将运行状态先验对齐；按列展开成列向量，构成运行状态先验矩阵；用独立成分分析对运行状态先验矩阵进行降维；驱动曲线演化，得到电气电路运行状态结果；对电气电路状态异常数据通过报警模块的信息报警芯片发送报警的数据信息。本发明对运行状态先验特征降维的结果更加全面揭示运行状态先验数据间的本质结构；在用独立成分分析降维后的低维空间用Parzen窗估计运行状态先验的概率分布，使得本发明估计的运行状态先验的分布更为准确，使分析结果更准确。

Description

一种智能化电气工程测量系统及测量方法
技术领域
本发明属于智能化电气工程测量技术领域，尤其涉及一种智能化电气工程 测量系统及测量方法。
背景技术
电气(electrical，electrical power and equipment)是电能的生产、传输、分配、使用和电工装备制造等学科或工程领域的统称。是以电能、电气设备和电 气技术为手段来创造、维持与改善限定空间和环境的一门科学，涵盖电能的转 换、利用和研究三方面，包括基础理论、应用技术、设施设备等。电气工程 (Electrical Engineering，简称EE)是现代科技领域中的核心学科之一，更是当 今高新技术领域中不可或缺少的关键学科。正是电子技术的巨大进步才推动了 以计算机网络为基础的信息时代的到来，并将改变人类的生活、工作模式。电 气工程的发展前景同样很有潜力，使得当今的学生就业比率一直很高。然而， 现有智能化电气工程测量系统频率计算不准确；同时；不能准确计算电气电能 数据。
综上所述，现有技术存在的问题是：
现有智能化电气工程测量系统不能准确计算电气电能数据频率数据。
现有技术难以准确地估计电路状态，会导致电气工程使用受限。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能化电气工程测量系统。
本发明是这样实现的，一种智能化电气工程测量方法，所述智能化电气工 程测量方法包括：
步骤一，利用电路状态分析模块通过分析程序根据测量数据分析电气电路 状态，具体包括：
(1)对输入大小为M×N的待分割电气电路运行状态信息I和n个运行状态 先验；
(2)自动地初始化演化曲线，并用水平集函数编码为φ0；
(3)用基于矩的方法将n个运行状态先验对齐；
(4)将对齐的运行状态先验用水平集函数编码，得到
Figure BDA0002220973850000021
(5)将运行状态先验的水平集函数按列展开成列向量
Figure BDA0002220973850000022
构 成运行状态先验矩阵
Figure BDA0002220973850000023
(6)用独立成分分析对运行状态先验矩阵D进行降维：对运行状态先验矩 阵预处理；对预处理后的运行状态先验矩阵，进行ICA降维；
(7)将当前水平集函数φt按列展开成向量，用得到的投影矩阵将其映射到 低维空间；
(8)在低维空间估计运行状态先验的概率分布，构造运行状态驱动能量项， 并和基于区域的数据驱动能量项结合，构成总的能量函数；
(9)最小化能量函数，驱动曲线演化，得到电气电路运行状态结果；
步骤二，对电气电路状态异常数据通过报警模块的信息报警芯片发送报警 的数据信息；
报警模块的异常分析模块接收信息报警芯片发送报警的数据信息后，将实 时的异常数据进行处理，将异常数据某个时间段的异常情况进行捕捉；将捕捉 的信息发送显示模块。
进一步，步骤(6)对运行状态先验矩阵预处理的方法包括：
第一步，数据中心化：运行状态先验矩阵D减去均值，得到中心化后的运 行状态先验矩阵：
Figure BDA0002220973850000024
第二步，对中心化的运行状态先验矩阵D1进行主成分分析：首先求D1的协 方差矩阵，C＝D1D1 T，其中D1 T为矩阵D1的转置，对协方差矩阵C进行特征值分 解，C＝UΛUT，其中
Figure BDA0002220973850000031
为C的特征值构成的对角矩阵， U＝[u1,...,uM×N]为C的特征向量；
第三步，对中心化的运行状态先验矩阵D1进行白化处理：计算白化矩阵 W＝inv(sqrt(Λ))UT，得到白化后的矩阵
Figure BDA0002220973850000032
满足每个特征维度上的 方差为1，并且不同特征维度之间不相关。
进一步，步骤(6)对预处理后的运行状态先验矩阵，进行ICA处理的步骤 如下：
第1步，设定要提取的独立成分的数量，即降维之后的特征数k；
第2步，假设映射矩阵为
Figure BDA0002220973850000033
其中，列向量fi∈RM×N,i＝1,...,k，则降维 后的运行状态先验特征向量为
Figure BDA0002220973850000034
构成矩阵Ψ＝[ψ1,...,ψn]；
第3步，用峰度
Figure BDA0002220973850000035
度量降维后运行状态先验特征向量 ψi,i＝1,...,n的非高斯性。
第4步，用固定点迭代算法求解使得峰度最大的方向{f1 T,...,fn T}；
第5步，得到映射矩阵F和降维之后的运行状态先验矩阵
Figure BDA0002220973850000036
进一步，步骤(9)驱动曲线演化，得到电气电路运行状态结果中，
计算步骤(2)初始化后演化曲线的轴长对应的比例系数ai并将作为线性降 维的系数d，即
Figure BDA0002220973850000037
对降维后的数据在二维平面进行曲线拟合；十组数据拟合成一条八次光滑 非线性函数曲线并将起点平移至原点，平移后的曲线作为测试曲线f(x)；
对选取的测试数据进行数据降维和曲线拟合，得到检测曲线g(x)；
通过判断两条曲线的相似程度确定电气电路运行状态异常值。
进一步，确定电气电路运行状态异常值的方法，具体包括：
设f(x)为拟合的测试曲线，g(x)为拟合的待检测曲线，对于预先设定的阈 值c(0＜c＜1)，当曲线f(x)与曲线g(x)满足，对任意的x∈X，有
|f(x)-g(x)|＜c
或者满足
Figure BDA0002220973850000041
则称该节点处无异常值存在，否则，认为存在异常值。
进一步，异常分析模块通过设定一电路状态的电流或电压临界值；
根据电路状态的电流或电压临界值判断一最大可处理负载量；
根据汇集平台电源管理技术将多个第一工作任务结合为一第一连续工作任 务；
判断第一连续工作任务的一负载量是否大于最大可处理负载量；
当第一连续工作任务的负载量大于最大可处理负载量时，将第一连续工作 任务中之一超载部分的第一工作任务移出第一连续工作任务；
当接收到第一连续工作任务时，将异常分析模块的中央处理芯片由一休眠 模式切换至一操作模式，以及处理第一连续工作任务；以及当第一连续工作任 务处理完成后，将中央处理芯片设为休眠模式；
中央处理芯片根据第一连续工作任务的负载量以及所述临界值决定一第一 操作频率；
以及当中央处理新芯片切换至操作模式时，将中央处理单元的操作频率由 正常操作频率提升至第一操作频率，并通过第一操作频率处理第一连续工作任 务；
当第一连续工作任务处理完成并且中央处理芯片进入休眠模式后，根据汇 集平台电源管理技术将多个第二工作任务以及超载部分的第一工作任务结合为 一第二连续工作任务；
当接收到第二连续工作任务时，将中央处理芯片由休眠模式切换至操作模 式。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括计算机程序， 当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的智能化电气工程测量方法。
本发明的另一目的在于提供一种智能化电气工程测量系统，所述智能化电 气工程测量系统包括：
电压测量模块，与中央控制模块连接，用于通过电压测量表测量电气电压 数据。
电流测量模块，与中央控制模块连接，用于通过电流测量表测量电气电流 数据。
电阻测量模块，与中央控制模块连接，用于通过电阻测量表测量电气电阻 数据。
中央控制模块，与电压测量模块、电流测量模块、电阻测量模块、功率计 算模块、频率计算模块、电能计算模块、电路状态分析模块、显示模块连接， 用于通过单片机控制各个模块正常工作。
功率计算模块，与中央控制模块连接，用于通过计算机设备计算电气功率 数据。
频率计算模块，与中央控制模块连接，用于通过计算机设备计算电气频率 数据。
电能计算模块，与中央控制模块连接，用于通过计算机设备计算电气电能 数据。
电路状态分析模块，与中央控制模块连接，用于通过分析程序根据测量数 据分析电气电路状态，将电气电路状态异常数据传输报警模块，进行报警。
显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示测量的电气电压、 电流、电阻及计算的电气功率、频率、电能数据信息。
本发明的另一目的在于提供一种搭载所述智能化电气工程测量系统的智能 化电气工程测量设备。
本发明的优点及积极效果为：
本发明通过频率计算模块利用单相电压测量电气量频率的技术，可以取得 精确的测频结果。同时，通过电能计算模块可以计算准确的电能数据。
本发明首先用独立成分分析将运行状态先验映射到低维空间，再在低维空 间中用Parzen窗估计运行状态先验的统计分布，然后设计运行状态驱动项，进 而构造能量函数进行优化求解。由于电气点运行状态先验的高维特征存在冗余， 并且满足非高斯性，而独立成分分析通过分析高阶统计量可以消除观察信号中 高阶统计关联，找出相互独立的隐含信息成分，所以使得本发明对运行状态先 验特征降维的结果更加全面揭示运行状态先验数据间的本质结构。另外针对未 知分布，Parzen窗是一种有效的估计概率密度函数的非参数方法，本发明在用 独立成分分析降维后的低维空间用Parzen窗估计运行状态先验的概率分布，使 得本发明估计的运行状态先验的分布更为准确，从而能够更有效地约束水平集 函数的演化，使分析结果更准确。数字化的计算处理使其应用更加可靠和灵活。 该方法在电能质量控制及其他电力系统应用中将有广泛的前景。
本发明预置的闪变测量算法首先用同步采样值逼近模拟信号，进而重采样 值也逼近模拟信号，基于两种采样方法，既满足了同步采样的要求，又保证了 闪变的测量精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的智能化电气工程测量系统结构框图。
图中：1、电压测量模块；2、电流测量模块；3、电阻测量模块；4、中央 控制模块；5、功率计算模块；6、频率计算模块；7、电能计算模块；8、电路 状态分析模块；9、显示模块；10、报警模块。
图2是本发明实施例提供的智能化电气工程测量方法流程图。
图3是本发明实施例提供的电能计算模块计算方法流程图。
图4是本发明实施例提供的电路状态分析模块根据测量数据分析流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并 配合附图详细说明包括。
现有智能化电气工程测量系统频率计算不准确。同时。不能准确计算电气 电能数据。
为解决上述问题，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的智能化电气工程测量系统包括：电压测 量模块1、电流测量模块2、电阻测量模块3、中央控制模块4、功率计算模块5、 频率计算模块6、电能计算模块7、电路状态分析模块8、显示模块9。
电压测量模块1，与中央控制模块4连接，用于通过电压测量表测量电气电 压数据。
电流测量模块2，与中央控制模块4连接，用于通过电流测量表测量电气电 流数据。
电阻测量模块3，与中央控制模块4连接，用于通过电阻测量表测量电气电 阻数据。
中央控制模块4，与电压测量模块1、电流测量模块2、电阻测量模块3、 功率计算模块5、频率计算模块6、电能计算模块7、电路状态分析模块8、显 示模块9连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作。
功率计算模块5，与中央控制模块4连接，用于通过计算机设备计算电气功 率数据。
频率计算模块6，与中央控制模块4连接，用于通过计算机设备计算电气频 率数据。
电能计算模块7，与中央控制模块4连接，用于通过计算机设备计算电气电 能数据。
电路状态分析模块8，与中央控制模块4连接，用于通过分析程序根据测量 数据分析电气电路状态。将电气电路状态异常数据传输报警模块10，进行报警.
显示模块9，与中央控制模块4连接，用于通过显示器显示测量的电气电压、 电流、电阻及计算的电气功率、频率、电能数据信息。
如图2所示，本发明实施例提供的智能化电气工程测量方法包括：
S101，通过电压测量模块利用电压测量表测量电气电压数据。通过电流测 量模块利用电流测量表测量电气电流数据。通过电阻测量模块利用电阻测量表 测量电气电阻数据。
S102，中央控制模块通过功率计算模块利用计算机设备计算电气功率数据。 通过频率计算模块，与中央控制模块连接，用于通过计算机设备计算电气频率 数据。通过电能计算模块，与中央控制模块连接，用于通过计算机设备计算电 气电能数据。
S103，通过电路状态分析模块，与中央控制模块连接，用于通过分析程序 根据测量数据分析电气电路状态。
S104，通过显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示测量的 电气电压、电流、电阻及计算的电气功率、频率、电能数据信息。
步骤S103中，将电气电路状态异常数据传输报警模块，进行报警。
对电气电路状态异常数据通过报警模块的信息报警芯片发送报警的数据信 息；报警模块的异常分析模块接收信息报警芯片发送报警的数据信息后，将实 时的异常数据进行处理，将异常数据某个时间段的异常情况进行捕捉；将捕捉 的信息发送显示模块。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明提供的频率计算模块6计算方法包括：
(1)通过计算机设备利用连续三个间隔为N/2个采样点的采样数据窗数据 计算相应递推傅里叶相量，并通过上述递推傅里叶相量建立以频率偏差值为参 量的解析表达。
(2)利用上述三个递推傅里叶相量之间存在的固有几何位置关系，计算求 得频率偏差值，进而获得信号实际频率。
(3)所述频率偏差值为信号实际频率与信号预设频率之差。
本发明提供的通过计算机设备利用连续三个间隔为N/2个采样点的采样数 据窗数据计算相应递推傅里叶相量的方法包括：
对于单相电气量，设有采样数据序列，即
X0,X1,X2....XN/2，XN/2+1....XN-1,XN，XN+1...X3N/2-1...X2N-1。
从上述采样数据序列中选取X0，X1，X2....XN-1，并通过递推的离散傅里叶变 换计算得到递推傅里叶相量
Figure BDA0002220973850000091
以及
从上述采样数据序列中选取XN/2，XN/2+1....X3N/2-1，并通过递推的离散傅里 叶变换计算得到递推傅里叶相量
Figure BDA0002220973850000092
以及
从上述采样数据序列中选取XN，XN+1...X2N-1，并通过递推的离散傅里叶变换 计算得到递推傅里叶相量
Figure BDA0002220973850000093
其中N是预设的每周波采样点个数，即离散傅里叶变换的数据窗长度。
实施例2
本发明提供的计算所述频率偏差值的方法包括：
设频率偏差值为△f，且判断频率偏差值△f的取值范围。以及
建立频率偏差值△f计算公式。
本发明提供的判断频率偏差值△f的取值范围的方法包括：
设定一比较参考值α，则
Figure BDA0002220973850000094
若α>0，则△f>0。
若α<0，则△f<0。
Figure BDA0002220973850000101
本发明提供的频率偏差值△f的计算公式，即。
其中θ为相邻相量的相角差，且
Figure BDA0002220973850000102
式中，fmeas为信号预设频率。
本发明提供的信号实际频率的计算公式，即
freal＝fmeas+△f。
实施例3
如图3所示，本发明实施例提供的电能计算模块计算方法包括：
S201,配置高精度功率分析仪工作参数，并将获取到的电能质量信号源的电 流信号和第一电压信号发送至计算机。
S202,万用表将获取到的电能质量信号源的第二电压信号发送至计算机。
S203,计算机通过加窗插值离散傅里叶变换法对第一电压信号和电流信号 进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效 值、谐波相位和谐波频率。
S204,计算机根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三 相不平衡度和基波功率。
S205,计算机通过预置闪变测量算法对第二电压信号进行计算得到电能质 量信号源的闪变结果。
S206,计算机根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐 波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电 能质量信号源的测量结果。
在本发明实施例中，同步采样具体包括：
每工频周期采集N个数据点，从过零点开始采集，先测得工频周期T，算 出采样间隔tf＝T/N、用浮点数表示，用此值等间隔采集N个数据点。再用新 测得的T算出新的tf，再采集N点数据，如此反复。
重采样具体包括：
当同步采集完成第1个周期的模拟信号后，得到N个数据Dsyn，对其做数 字采样，过程如下：
t＝0，时间从零开始；
t＝t+tr，第1个重采样点对应的时刻；
n＝fix(t/tf)，在该时刻附近的同步采样值Dsyn的编号；
根据梯形公式，按时间比例算得D[n]和D[n+1]之间的线性值Dr：
Figure BDA0002220973850000111
Dr代表时刻t的模拟采样值，用于统计闪变值,t再次增加tr，得到下1 个数字采样值，直到t＞tf·n后，结束本次数字采样。
电压测量模块在测量电气电压数据时，通过电网电压信号vs(t)在一个 周期内的函数值,求出它的傅里叶级数中基波分量的系数a1和b1,确定其基波分 量为 vS1(t)＝a1cosωt+b1sinωt
式中ω＝2π/T为电网电压信号的角频率。sin nωt和cos nωt为相对于时间 轴t的正弦和余弦基函数。
vs(t)是周期为T的交流信号且满足狄里赫利条件时,可分解为无直流分 量的三角函数形式的傅里叶级数，vs(t)表达式为
Figure BDA0002220973850000112
其中傅里叶级数余弦项和正弦项的系数分别由下式确定：
Figure BDA0002220973850000121
加窗插值离散傅里叶变换法处理模拟信号时，要对模拟信号xa(t)的抽样量 化，转换为离散的时间信号，连续时间信号xa(t)、理想抽样信号
Figure BDA0002220973850000127
及离散 时间抽样序列x(n)的关系为：
Figure BDA0002220973850000123
式中，T为等间隔抽样采样间隔。
实施例4
如图4所示，本发明实施例提供的电路状态分析模块根据测量数据分析电 气电路状态中，包括：
S301，输入大小为M×N的待分割电气电路运行状态信息I和n个运行状态 先验。
S302，自动地初始化演化曲线，并用水平集函数编码为φ0。
S303，用基于矩的方法将n个运行状态先验对齐。
S304，将对齐的运行状态先验用水平集函数编码，得到
Figure BDA0002220973850000124
S305，将运行状态先验的水平集函数按列展开成列向量构成运行状态先验矩阵
Figure BDA0002220973850000126
S306，用独立成分分析对运行状态先验矩阵D进行降维：对运行状态先验 矩阵预处理。对预处理后的运行状态先验矩阵，进行ICA降维。
S307，将当前水平集函数φt按列展开成向量，用S306中得到的投影矩阵将 其映射到低维空间。
S308，在低维空间估计运行状态先验的概率分布，构造运行状态驱动能量 项，并和基于区域的数据驱动能量项结合，构成总的能量函数。
S309，最小化能量函数，驱动曲线演化，得到电气电路运行状态结果。
闪变测量算法首先采用同步采样，再对同步采集到的N个数据做重采样， 以得到用于统计闪变值的输入信号。
步骤S306中，对运行状态先验矩阵预处理的方法包括：
第一步，数据中心化：运行状态先验矩阵D减去均值，得到中心化后的运 行状态先验矩阵：
Figure BDA0002220973850000131
第二步，对中心化的运行状态先验矩阵D1进行主成分分析：首先求D1的协 方差矩阵，C＝D1D1 T，其中D1 T为矩阵D1的转置，对协方差矩阵C进行特征值分 解，C＝UΛUT，其中
Figure BDA0002220973850000132
为C的特征值构成的对角矩阵， U＝[u1,...,uM×N]为C的特征向量。
第三步，对中心化的运行状态先验矩阵D1进行白化处理：计算白化矩阵 W＝inv(sqrt(Λ))UT，得到白化后的矩阵满足每个特征维度上的 方差为1，并且不同特征维度之间不相关。
步骤S306中，对预处理后的运行状态先验矩阵，进行ICA处理的步骤如下：
第1步，设定要提取的独立成分的数量，即降维之后的特征数k。
第2步，假设映射矩阵为
Figure BDA0002220973850000134
其中，列向量fi∈RM×N,i＝1,...,k，则降维 后的运行状态先验特征向量为构成矩阵Ψ＝[ψ1,...,ψn]。
第3步，用峰度
Figure BDA0002220973850000136
度量降维后运行状态先验特征向量 ψi,i＝1,...,n的非高斯性。
第4步，用固定点迭代算法求解使得峰度最大的方向{f1 T,...,fn T}。
第5步，得到映射矩阵F和降维之后的运行状态先验矩阵
Figure BDA0002220973850000141
在步骤S309中，驱动曲线演化，得到电气电路运行状态结果中，
计算步骤2)初始化后演化曲线的轴长对应的比例系数ai并将作为线性降维 的系数d，即
Figure RE-GDA0002295177540000138
对降维后的数据在二维平面进行曲线拟合。十组数据拟合成一条八次光滑 非线性函数曲线并将起点平移至原点，平移后的曲线作为测试曲线f(x)。
对选取的测试数据进行数据降维和曲线拟合，得到检测曲线g(x)。
通过判断两条曲线的相似程度确定电气电路运行状态异常值。
确定电气电路运行状态异常值的方法，具体包括：
设f(x)为拟合的测试曲线，g(x)为拟合的待检测曲线，对于预先设定的阈 值c(0＜c＜1)，当曲线f(x)与曲线g(x)满足，对任意的x∈X，有
|f(x)-g(x)|＜c
或者满足
Figure RE-GDA0002295177540000141
则称该节点处无异常值存在，否则，认为存在异常值。
实施例5
本发明中，异常分析模块通过设定一电路状态的电流或电压临界值。
判断第一连续工作任务根据电路状态的电流或电压临界值判断一最大可处 理负载量。
根据汇集平台电源管理技术将多个第一工作任务结合为一第一连续工作任 务。的一负载量是否大于最大可处理负载量。
当第一连续工作任务的负载量大于最大可处理负载量时，将第一连续工作 任务中之一超载部分的第一工作任务移出第一连续工作任务。
当接收到第一连续工作任务时，将异常分析模块的中央处理芯片由一休眠 模式切换至一操作模式，以及处理第一连续工作任务。以及当第一连续工作任 务处理完成后，将中央处理芯片设为休眠模式。
中央处理芯片根据第一连续工作任务的负载量以及所述临界值决定一第一 操作频率。
以及当中央处理新芯片切换至操作模式时，将中央处理单元的操作频率由 正常操作频率提升至第一操作频率，并通过第一操作频率处理第一连续工作任 务。
当第一连续工作任务处理完成并且中央处理芯片进入休眠模式后，根据汇 集平台电源管理技术将多个第二工作任务以及超载部分的第一工作任务结合为 一第二连续工作任务。
当接收到第二连续工作任务时，将中央处理芯片由休眠模式切换至操作模 式。
下面结合仿真实验对本发明的应用效果作详细的描述。
仿真条件
本发明是在中央处理器为Intel(R)Core i7-47903.60GHZ、内存16G、 WINDOWS 7操作系统上，运用MATLAB软件进行的仿真。
仿真内容
本发明在自然电气电路运行状态信息上进行了电气电路运行状态信息分析 仿真实验。
仿真效果分析：
本发明可以适用于电气电路运行状态信息目标分析。在电气电路运行状态 信息的背景较复杂，本发明可以取得较好的分析结果。说明独立成分分析降维 得到的结果可以揭示数据间的本质结构，在低维空降获得的运行状态先验的分 布更为准确，从而能形成有效的运行状态先验约束项，最后得到较好的分析结 果。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的 限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变 化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种智能化电气工程测量方法，其特征在于，所述智能化电气工程测量方法包括：
步骤一，利用电路状态分析模块通过分析程序根据测量数据分析电气电路状态，具体包括：
(1)对输入大小为M×N的待分割电气电路运行状态信息I和n个运行状态先验；
(2)自动地初始化演化曲线，并用水平集函数编码为φ0；
(3)将n个运行状态先验对齐；
(4)将对齐的运行状态先验用水平集函数编码，得到
Figure FDA0002220973840000011
(5)将运行状态先验的水平集函数按列展开成列向量
Figure FDA0002220973840000012
构成运行状态先验矩阵
Figure FDA0002220973840000013
(6)用独立成分分析对运行状态先验矩阵D进行降维：对运行状态先验矩阵预处理；对预处理后的运行状态先验矩阵，进行ICA降维；
(7)将当前水平集函数φt按列展开成向量，用得到的投影矩阵将其映射到低维空间；
(8)在低维空间估计运行状态先验的概率分布，构造运行状态驱动能量项，并和基于区域的数据驱动能量项结合，构成总的能量函数；
(9)最小化能量函数，驱动曲线演化，得到电气电路运行状态结果；
步骤二，对电气电路状态异常数据通过报警模块的信息报警芯片发送报警的数据信息；
报警模块的异常分析模块接收信息报警芯片发送报警的数据信息后，将实时的异常数据进行处理，将异常数据某个时间段的异常情况进行捕捉；将捕捉的信息发送显示模块。
2.如权利要求1所述的智能化电气工程测量方法，其特征在于，步骤(6)对运行状态先验矩阵预处理的方法包括：
第一步，数据中心化：运行状态先验矩阵D减去均值，得到中心化后的运行状态先验矩阵：
Figure FDA0002220973840000021
第二步，对中心化的运行状态先验矩阵D1进行主成分分析：首先求D1的协方差矩阵，C＝D1D1 T，其中D1 T为矩阵D1的转置，对协方差矩阵C进行特征值分解，C＝UΛUT，其中
Figure FDA0002220973840000022
为C的特征值构成的对角矩阵，U＝[u1,...,uM×N]为C的特征向量；
第三步，对中心化的运行状态先验矩阵D1进行白化处理：计算白化矩阵W＝inv(sqrt(Λ))UT，得到白化后的矩阵
Figure FDA0002220973840000023
满足每个特征维度上的方差为1，并且不同特征维度之间不相关。
3.如权利要求1所述的智能化电气工程测量方法，其特征在于，步骤(6)对预处理后的运行状态先验矩阵，进行ICA处理的步骤如下：
第1步，设定要提取的独立成分的数量，即降维之后的特征数k；
第2步，假设映射矩阵为
Figure FDA0002220973840000024
其中，列向量fi∈RM×N,i＝1,...,k，则降维后的运行状态先验特征向量为
Figure FDA0002220973840000025
构成矩阵Ψ＝[ψ1,...,ψn]；
第3步，用峰度
Figure FDA0002220973840000026
度量降维后运行状态先验特征向量ψi,i＝1,...,n的非高斯性。
第4步，用固定点迭代算法求解使得峰度最大的方向{f1 T,...,fn T}；
第5步，得到映射矩阵F和降维之后的运行状态先验矩阵
Figure 1
。
4.如权利要求1所述的智能化电气工程测量方法，其特征在于，步骤(9)驱动曲线演化，得到电气电路运行状态结果中，计算步骤(2)初始化后演化曲线的轴长对应的比例系数ai并将作为线性降维的系数d，即
Figure FDA0002220973840000028
对降维后的数据在二维平面进行曲线拟合；十组数据拟合成一条八次光滑非线性函数曲线并将起点平移至原点，平移后的曲线作为测试曲线f(x)；
对选取的测试数据进行数据降维和曲线拟合，得到检测曲线g(x)；
通过判断两条曲线的相似程度确定电气电路运行状态异常值。
5.如权利要求5所述的智能化电气工程测量方法，其特征在于，确定电气电路运行状态异常值的方法，具体包括：
设f(x)为拟合的测试曲线，g(x)为拟合的待检测曲线，对于预先设定的阈值c(0＜c＜1)，当曲线f(x)与曲线g(x)满足，对任意的x∈X，有
|f(x)-g(x)|＜c
或者满足
Figure FDA0002220973840000031
则称该节点处无异常值存在，否则，认为存在异常值。
6.如权利要求1所述的智能化电气工程测量方法，其特征在于，
异常分析模块通过设定一电路状态的电流或电压临界值；
根据电路状态的电流或电压临界值判断一最大可处理负载量；
根据汇集平台电源管理技术将多个第一工作任务结合为一第一连续工作任务；
判断第一连续工作任务的一负载量是否大于最大可处理负载量；
当第一连续工作任务的负载量大于最大可处理负载量时，将第一连续工作任务中之一超载部分的第一工作任务移出第一连续工作任务；
当接收到第一连续工作任务时，将异常分析模块的中央处理芯片由一休眠模式切换至一操作模式，以及处理第一连续工作任务；以及当第一连续工作任务处理完成后，将中央处理芯片设为休眠模式；
中央处理芯片根据第一连续工作任务的负载量以及所述临界值决定一第一操作频率；
以及当中央处理新芯片切换至操作模式时，将中央处理单元的操作频率由正常操作频率提升至第一操作频率，并通过第一操作频率处理第一连续工作任务；
当第一连续工作任务处理完成并且中央处理芯片进入休眠模式后，根据汇集平台电源管理技术将多个第二工作任务以及超载部分的第一工作任务结合为一第二连续工作任务；
当接收到第二连续工作任务时，将中央处理芯片由休眠模式切换至操作模式。
7.一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-7任意一项所述的智能化电气工程测量方法。
8.一种实施权利要求1所述的智能化电气工程测量方法的智能化电气工程测量系统，其特征在于，所述智能化电气工程测量系统包括：
电路状态分析模块，用于通过分析程序根据测量数据分析电气电路状态；将电气电路状态异常数据传输报警模块，进行报警；
显示模块，与电路状态分析模块连接，用于通过显示器显示测量的电气电压、电流、电阻及计算的电气功率、频率、电能数据信息。
9.如权利要求9所述的的智能化电气工程测量系统，其特征在于，所述智能化电气工程测量系统进一步包括：
电压测量模块，与中央控制模块连接，用于通过电压测量表测量电气电压数据；
电流测量模块，与中央控制模块连接，用于通过电流测量表测量电气电流数据；
电阻测量模块，与中央控制模块连接，用于通过电阻测量表测量电气电阻数据；
中央控制模块，与电压测量模块、电流测量模块、电阻测量模块、功率计算模块、频率计算模块、电能计算模块、电路状态分析模块、显示模块连接，用于通过单片机控制各个模块正常工作；
功率计算模块，与中央控制模块连接，用于通过计算机设备计算电气功率数据；
频率计算模块，与中央控制模块连接，用于通过计算机设备计算电气频率数据；
电能计算模块，与中央控制模块连接，用于通过计算机设备计算电气电能数据。
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