CN111862569A - 一种智能局放监测数据传输的算法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能局放监测数据传输的算法,涉及变压器技术领域,包括建立用户层、间隔层和过程层,在用户层部署分布式服务器集群,用于监测间隔层发送过来的打包好的局放有效数据;在间隔层部署数据集中器,用来汇总过程层传输过来的所有的局放有效数据;在过程层部署数个局放采集终端,用来采集局放数据,对局放数据进行筛选,得到局放有效数据,并将局放有效数据上传给间隔层;解决了传统技术中传输数量大、无法实现低功耗无源无线方式的技术问题,本发明通过算法实现装置的智能休眠、唤醒,减低了装置的功耗,节省了电量,提高了电池电量的利用率,智能筛选有效数据,简化数据量,提高了数据传输的效。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域,具体涉及一种智能局放监测数据传输的算法。
背景技术
传统的开关柜局部放电带电监测手段,是将传感器检测到的所有数据打包传输,不经过处理,导致数据量极大,分不清主次,难以区分数据信息。需要高昂成本的处理器,支撑巨大的数据量,需要依赖高速的传输,难以实现无源无线的局放监测。
现有技术存在的问题和缺点:
1、传输数据量巨大。
2、难以获取到数据里有效信息。
3、依赖于强大的处理系统。
4、功耗大。
5、无源无线方式几乎无法实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能局放监测数据传输的算法,解决了传统技术中传输数量大、无法实现低功耗无源无线方式的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种智能局放监测数据传输的算法,包括如下步骤:
步骤1:建立用户层、间隔层和过程层,在用户层部署分布式服务器集群,用于监测间隔层发送过来的打包好的局放有效数据;
在间隔层部署数据集中器,用来汇总过程层传输过来的所有的局放有效数据,并对局放有效数据进行打包上传给用户层;
在过程层部署数个局放采集终端,用来采集局放数据,对局放数据进行筛选,得到局放有效数据,并将局放有效数据上传给间隔层;
步骤2:局放采集终端实时采集变压器的局放信号,并生成局放数据,此时的局放数据包括了有效数据和无效数据,有效数据包括局放有效数据和外在环境干扰数据;
步骤3:局放采集终端将局放数据与预定的警戒阈值进行比较,筛选出有效数据;
步骤4:局放采集终端存储有效数据;将无效数据进行优化压缩处理或删除处理;
步骤5:局放采集终端将有效数据进一步进行放电模型数据筛选,将符合放电类型的数据作为局放有效数据,将不符合放电类型的数据作为外在环境干扰数据;
步骤6:局放采集终端将局放有效数据上传给数据集中器,数据集中器将所有局放采集终端发来的局放有效数据进行打包后,再上传给分布式服务器集群;
步骤7:局放采集终端将外在环境干扰数据进行简化、压缩数量处理或删除处理;
步骤8:局放采集终端根据局放有效数据结合放电模型进行对比,得到是否有局放可能性,根据有局放可能性的大小来动态调整对局放数据的采集频率;
步骤9:局放采集终端根据有局放可能性的大小来闭环调整警戒阈值;
同时,分布式服务器集群根据数据集中器发送过来的局放有效数据包,解析出局放有效数据,并根据有局放可能性的大小或有效数据的数量级来调整阈值,调整警戒阈值,生成新的警戒阈值,并将新的警戒阈值下发给数据集中器,数据集中器在下发给每一个局放采集终端,局放采集终端根据新的警戒阈值更新警戒阈值。
优选的,所述局放采集终端包括MCU、超声波传感器、地电波传感器、电池、电源管理单元、运算放大处理单元、时钟、程序烧写单元、天线、无线通信模块、串口和只读存储单元,运算放大处理单元、时钟、程序烧写单元、无线通信模块、串口和只读存储单元均与MCU电连接,超声波传感器和地电波传感器通过运算放大处理单元与MCU的AD端口连接,天线与无线通信模块连接,电池通过电池管理单元为MCU、超声波传感器、地电波传感器、运算放大处理单元、时钟、程序烧写单元、天线、无线通信模块、串口和只读存储单元供电。
优选的,在执行步骤1时,在所述分布式服务器集群中部署通信服务器、应用服务器、数据库、移动APP服务器和Desktop管理监控客户端。
优选的,所述通信服务器用于与所述数据集中器进行无线数据通信,并将所述数据集中器发送的数据包发送给应用服务器;
应用服务器对数据包进行解析,获取所述局放有效数据;
移动APP服务器用于实现移动客户端的通信;
Desktop管理监控客户端用于实现客户端电脑的人机交互。
本发明所述的一种智能局放监测数据传输的算法,解决了传统技术中传输数量大、无法实现低功耗无源无线方式的技术问题,本发明通过算法实现装置的智能休眠、唤醒,减低了装置的功耗,节省了电量,一次充电可以有效工作更长时间,提高了电池电量的利用率,智能筛选有效数据,简化数据量,提高了数据传输的效,本发明通过监测算法判断是否需要进行数据上送,对无异常值智能判断不上传,进一步优化传输效率,提高电池的有效工作时间,对检测到有异常局放测量值时,算法自动提高采集上送数据的频率,这样能更快更准确发现局放现象,定位故障问题,等到在局放值恢复正常后,算法会自动降低采样频率,降低功耗,本发明智能存储检测数据,通过算法处理,优化上送数据值,是检测结果更真实准确。
附图说明
图1是本发明的系统构架示意图;
图2是本发明的局放采集终端的电路图原理图;
图3是本发明的流程图。
具体实施方式
如图1-图3所示的一种智能局放监测数据传输的算法,包括如下步骤:
步骤1:建立用户层、间隔层和过程层,在用户层部署分布式服务器集群,用于监测间隔层发送过来的打包好的局放有效数据;
在间隔层部署数据集中器,用来汇总过程层传输过来的所有的局放有效数据,并对局放有效数据进行打包上传给用户层;
本实施例中,数据集中器的型号为LTD-GW100。
在过程层部署数个局放采集终端,用来采集局放数据,对局放数据进行筛选,得到局放有效数据,并将局放有效数据上传给间隔层;
步骤2:局放采集终端实时采集变压器的局放信号,并生成局放数据,此时的局放数据包括了有效数据和无效数据,有效数据包括局放有效数据和外在环境干扰数据;
步骤3:局放采集终端将局放数据与预定的警戒阈值进行比较,筛选出有效数据;
步骤4:局放采集终端存储有效数据;将无效数据进行优化压缩处理或删除处理;
本实施例中,优化压缩处理是采用均值、方根、方差等数据处理方式,挑选出极少的有效数据信息,实现数据的优化与压缩。
步骤5:局放采集终端将有效数据进一步进行放电模型数据筛选,将符合放电类型的数据作为局放有效数据,将不符合放电类型的数据作为外在环境干扰数据;
放电模型有常规以下几种:内部放电、壳体尖刺放电、导杆尖刺放电,微粒放电、悬浮放电,沿面放电等放电模型。
步骤6:局放采集终端将局放有效数据上传给数据集中器,数据集中器将所有局放采集终端发来的局放有效数据进行打包后,再上传给分布式服务器集群;
步骤7:局放采集终端将外在环境干扰数据进行简化、压缩数量处理或删除处理;
步骤8:局放采集终端根据局放有效数据结合放电模型进行对比,得到是否有局放可能性,根据有局放可能性的大小来动态调整对局放数据的采集频率;
有局放可能性越大,采样的频率会越高,以能够更快更准的发现局部放电问题。
步骤9:局放采集终端根据有局放可能性的大小来闭环调整警戒阈值;
同时,分布式服务器集群根据数据集中器发送过来的局放有效数据包,解析出局放有效数据,并根据有局放可能性的大小或有效数据的数量级来调整阈值,调整警戒阈值,生成新的警戒阈值,并将新的警戒阈值下发给数据集中器,数据集中器在下发给每一个局放采集终端,局放采集终端根据新的警戒阈值更新警戒阈值。
本发明在调整警戒阈值时,采用两种调整方式:
1、本发明采样数值的特征会反映当前局放存在可能性大小以及目前环境噪声等情况,根据数值特征反映的现实情况可以推断出存在放电的可能性大小以及受环境影响的大小,例如有些现场环境比较嘈杂,那么阈值可以相应提高,以排除环境的干扰,同样,监测到有局放存在可能性较大时,会适当提高阈值来进一步确认是否有局放情况;
2、本发明同样也会根据有效数据的数量级来调整阈值,因为一旦数据量过大,有超负荷数据量情况,会适当增大阈值以减小数据量,提高数据的处理能力。
优选的,所述局放采集终端包括MCU、超声波传感器、地电波传感器、电池、电源管理单元、运算放大处理单元、时钟、程序烧写单元、天线、无线通信模块、串口和只读存储单元,运算放大处理单元、时钟、程序烧写单元、无线通信模块、串口和只读存储单元均与MCU电连接,超声波传感器和地电波传感器通过运算放大处理单元与MCU的AD端口连接,天线与无线通信模块连接,电池通过电池管理单元为MCU、超声波传感器、地电波传感器、运算放大处理单元、时钟、程序烧写单元、天线、无线通信模块、串口和只读存储单元供电。
本实施例中,MCU型号为STM32L低功耗系列芯片,超声波传感器和地电波传感器均为现有技术,故不详细叙述,电源管理单元采用TPS76933DBVT芯片并同时采用8.7V锂电池,无线通讯模块为LoRa模块、4G模块、GPRS模块、wifi模块或5G模块,本实施例中采用M-HL9-LFI型号的LoRa低功耗模组、运算放大器为现有技术故不详细叙述。
由于本发明对数据进行了有效化筛选,局放采集终端可以不用时时刻刻的都把采集到的所有数据进行上传,使得局放采集终端可以获得很多的空闲时间,从而进入低功耗工作,极大的降低了电能的消耗,使得通过电池的方式实现无线数据传输得以实现。
在本实施例中,只有在筛选出局放有效数据后,局放采集终端才开启无线通信模块实施上传过程,其他时间都使无线通信模块处于低功耗阶段。
本实施例中,局放采集终端动态调整自己的数据采集频率,在不采集时,MCU进入低功耗工作。
本实施例中,无线通信模块采用LoRa无线通信模块。
优选的,在执行步骤1时,在所述分布式服务器集群中部署通信服务器、应用服务器、数据库、移动APP服务器和Desktop管理监控客户端。
优选的,所述通信服务器用于与所述数据集中器进行无线数据通信,并将所述数据集中器发送的数据包发送给应用服务器;
应用服务器对数据包进行解析,获取所述局放有效数据;
移动APP服务器用于实现移动客户端的通信;
Desktop管理监控客户端用于实现客户端电脑的人机交互。
本发明整个算法处于动态闭环优化调整的状态,根据现场情况做出及时调整处理;数据的判定更具有实际意义,局放的判定更为准确,数据得到优化,上传数据量更小,装置自主动态机械学习,是装置认为干预减少,减少了后续维护,更为智能化,本发明采集此装置采集局放的超声波及地电波信号,超声波及地电波两种原理同步采集,并通过算法超声波及地电波数据综合处理最终对局放进行准确判断及检测。
本实施例中,分布式服务器集群还通过监测到的数据对局放采集终端的运行状况进行评估,实时提醒相关人员进行设备的检查与维修,预防局部放电引起更为严重的故障及预防故障导致的更为严重的对人员的伤害和经济财产损失。
本发明所述的一种智能局放监测数据传输的算法,解决了传统技术中传输数量大、无法实现低功耗无源无线方式的技术问题,本发明通过算法实现装置的智能休眠、唤醒,减低了装置的功耗,节省了电量,一次充电可以有效工作更长时间,提高了电池电量的利用率,智能筛选有效数据,简化数据量,提高了数据传输的效,本发明通过监测算法判断是否需要进行数据上送,对无异常值智能判断不上传,进一步优化传输效率,提高电池的有效工作时间,对检测到有异常局放测量值时,算法自动提高采集上送数据的频率,这样能更快更准确发现局放现象,定位故障问题,等到在局放值恢复正常后,算法会自动降低采样频率,降低功耗,本发明智能存储检测数据,通过算法处理,优化上送数据值,是检测结果更真实准确。
Claims (4)
1.一种智能局放监测数据传输的算法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1:建立用户层、间隔层和过程层,在用户层部署分布式服务器集群,用于监测间隔层发送过来的打包好的局放有效数据;
在间隔层部署数据集中器,用来汇总过程层传输过来的所有的局放有效数据,并对局放有效数据进行打包上传给用户层;
在过程层部署数个局放采集终端,用来采集局放数据,对局放数据进行筛选,得到局放有效数据,并将局放有效数据上传给间隔层;
步骤2:局放采集终端实时采集变压器的局放信号,并生成局放数据,此时的局放数据包括了有效数据和无效数据,有效数据包括局放有效数据和外在环境干扰数据;
步骤3:局放采集终端将局放数据与预定的警戒阈值进行比较,筛选出有效数据;
步骤4:局放采集终端存储有效数据;将无效数据进行优化压缩处理或删除处理;
步骤5:局放采集终端将有效数据进一步进行放电模型数据筛选,将符合放电类型的数据作为局放有效数据,将不符合放电类型的数据作为外在环境干扰数据;
步骤6:局放采集终端将局放有效数据上传给数据集中器,数据集中器将所有局放采集终端发来的局放有效数据进行打包后,再上传给分布式服务器集群;
步骤7:局放采集终端将外在环境干扰数据进行简化、压缩数量处理或删除处理;
步骤8:局放采集终端根据局放有效数据结合放电模型进行对比,得到是否有局放可能性,根据有局放可能性的大小来动态调整对局放数据的采集频率;
步骤9:局放采集终端根据有局放可能性的大小来闭环调整警戒阈值;
同时,分布式服务器集群根据数据集中器发送过来的局放有效数据包,解析出局放有效数据,并根据有局放可能性的大小或有效数据的数量级来调整阈值,调整警戒阈值,生成新的警戒阈值,并将新的警戒阈值下发给数据集中器,数据集中器在下发给每一个局放采集终端,局放采集终端根据新的警戒阈值更新警戒阈值。
2.如权利要求1所述的一种智能局放监测数据传输的算法,其特征在于:所述局放采集终端包括MCU、超声波传感器、地电波传感器、电池、电源管理单元、运算放大处理单元、时钟、程序烧写单元、天线、无线通信模块、串口和只读存储单元,运算放大处理单元、时钟、程序烧写单元、无线通信模块、串口和只读存储单元均与MCU电连接,超声波传感器和地电波传感器通过运算放大处理单元与MCU的AD端口连接,天线与无线通信模块连接,电池通过电池管理单元为MCU、超声波传感器、地电波传感器、运算放大处理单元、时钟、程序烧写单元、天线、无线通信模块、串口和只读存储单元供电。
3.如权利要求1所述的一种智能局放监测数据传输的算法,其特征在于:在执行步骤1时,在所述分布式服务器集群中部署通信服务器、应用服务器、数据库、移动APP服务器和Desktop管理监控客户端。
4.如权利要求3所述的一种智能局放监测数据传输的算法,其特征在于:所述通信服务器用于与所述数据集中器进行无线数据通信,并将所述数据集中器发送的数据包发送给应用服务器;
应用服务器对数据包进行解析,获取所述局放有效数据;
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