CN114545113A - 基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法 - Google Patents

基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法 Download PDF

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CN114545113A CN202210021010.8A CN202210021010A CN114545113A CN 114545113 A CN114545113 A CN 114545113A CN 202210021010 A CN202210021010 A CN 202210021010A CN 114545113 A CN114545113 A CN 114545113A
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张嘉伟
张贵权
叶子帆
王倩
秦司晨
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Abstract

本发明公开一种基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器装置于杆塔上与绝缘子串连接，光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器均通过光纤与数据处理模块连接，数据处理模块包括RRAM存算模块；步骤2，通过光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器采集相应数据并传送至数据处理模块中；步骤3，数据处理模块进行数据处理及健康预警。步骤1中，RRAM存算模块按照3*n的格式布置为矩阵形式，其中每个节点均为单个RRAM单元。本发明解决了现有技术中存在的设备维修过程艰难、诊断结果实时性差的问题。

Description

基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法
技术领域
本发明涉及输电线路检测的技术领域，具体为一种基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法。
背景技术
随着世界范围内人们生产生活用电需求的不断增加，电网建设规模也随之不断扩大。高电压、大功率、长距离输电线路穿越的地理环境也日趋复杂，给线路巡视带来很多困难。然而，在电力线路运行过程中因长期受高压电场、日晒雨淋、污秽物、机械应力等的作用，极有可能出现绝缘子开裂、阻抗性能降低及污闪等故障，不仅会引起线路中电力设备的损坏，甚至会导致工作人员在检修维护过程中出现伤亡，危及生命安全，严重影响了电力系统的安全稳定运行。时至今日，国内外对于绝缘子漏电流在线检测常用的手段有如下几种：脉冲电流法、电压分布法、等多种方式。其中脉冲电流法在低压端测量时较为安全、精准度较高，但其易受外界的干扰，小信号提取复杂并且对同一杆塔中的故障绝缘子定位困难；电压分布法是较为传统的绝缘检测方法，操作简单并可以直观准确的反映绝缘子绝缘性的变化，但使用该方法是需要电力检修人员登上杆塔进行人工测量，对人身安全有一定的威胁，而且检测时间过长、实时性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法，解决了现有技术中存在的设备维修过程艰难、诊断结果实时性差的问题。
本发明所采用的技术方案是：
基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法，包括以下步骤：
步骤1，将光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器装置于杆塔上与绝缘子串连接，光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器均通过光纤与数据处理模块连接，数据处理模块包括RRAM存算模块；
步骤2，通过光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器采集相应数据并传送至数据处理模块中；
步骤3，数据处理模块进行数据处理及健康预警。
本发明的特点还在于：
步骤1中，RRAM存算模块按照3*n的格式布置为矩阵形式，其中每个节点均为单个RRAM单元。
数据处理模块包括依次连接的RRAM存算模块、A/D转换器和报警装置，其中光纤与RRAM存算模块连接；
报警装置包括比较器，比较器的负输入端通过电阻R1与A/D转换器的输出连接，比较器的正输入端接入阈值UT，比较器的输出端连接报警器，较器的输出端还通过电阻R2与比较器的+Vcc端连接。
步骤3具体的为：
步骤3.1，通过Uin输入特定的电压值即可对每组绝缘子串对应的每列RRAM存储的泄漏电流值、温度值、湿度值进行求和计算，根据电路运算法则，每行输入相应的读取电压Uin，每列中的每个RRAM单元将流过对应的电流值，通过输出端Iout即可计算出每列RRAM所有单元上流过的电流数据总值，此时即完成三种参数数据的加和计算。相应的第1列、第2列及第3列分别输出对应的泄漏电流、温度、湿度总值，通过Iout端输出，即可得到对应的参数总值，其求和计算对应的公式如下：
Figure BDA0003462390660000031
其中，Iout,j为第j(j＝1,2,3)列的对应的参数总值，Gnj为j列第n行RRAM对应的电导值。
步骤3.2，经上述操作得到对应的参数值的总值后通过模数转换器即图2中的A/D模块将各泄漏电流、温度、湿度总值的模拟量数据转换为数字量，最终以Uout的形式输出给报警装置，当对应的参数输出值大于设定好的阈值时报警器就会发出警告信号，该警告信号会实时发回电网调度室，由此即可初步判断出绝缘子的健康状况。
步骤3.3，当电网控制中心收到报警信号时，即派出无人机接收数据处理模块内部存储的泄漏电流，温度及湿度所有数据，并拍摄相关绝缘子图片实时传输给电网控制中心对区域绝缘子的泄漏电流，温度及湿度数据具体分析，进行进一步健康诊断。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用RRAM阵列对采集到的绝缘子泄漏电流、温度以及湿度参数分别进行边缘计算，最后根据计算所得数据判别是否发出警报，无需得到中央处理器的判断指令即可在输电线路端对绝缘子的健康状况进行评估，从而有利于智能电网的自动化运行；
(2)本发明可对区域内绝缘子泄漏电流进行全检，有利于实时监测区域内的绝缘子的运行状况；
(3)本发明采用RRAM存算一体阵列突破了传统的冯诺依曼体系架构，将数据存储与计算同时完成，极大的降低了传统的因数据搬运而造成的功率损耗，同时也极大的提升了对绝缘子健康状况判断的响应速度；
(4)本发明采用光纤传感器对绝缘子泄漏电流、温度以及湿度进行检测，具有响应快、无源抗干扰、精度高以及灵敏度高等特点。
附图说明
图1是本发明进行健康诊断的示意图；
图2是本发明中存算模块和A/D转换器的结构图；
图3是本发明中报警装置的电路原理图。
图中，1.输电线路，2.绝缘子串，3.绝缘子联结电力金具，4.传感器，5.杆塔，6.光纤，7.数据处理模块，8.无人机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法，包括以下步骤：
步骤1，如图1，输电线路1由绝缘子串2固定，绝缘子串2通过绝缘子联合电力金具3与输电杆塔5连接，将光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器装置于杆塔5上，其中光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器内置于传感器壳体4内并通过相应的传感器探头来检测绝缘子串2相应的参数值；光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器输出端均通过光纤6与数据处理模块7连接；
步骤2，通过光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器采集相应数据并传送至数据处理模块7中；
步骤3，数据处理模块7进行数据处理及健康预警。
其中步骤1中，数据处理模块7包括依次连接的RRAM存算模块、A/D转换器和报警装置，其中光纤6与RRAM存算模块连接；
如图2，RRAM存算模块按照3*n的格式布置为矩阵形式，其中每个节点均为单个RRAM单元，最终设计成3列，n行，1-3列分别对应存储泄漏电流、温度、湿度数据，n行对应相应列的n个数据，RRAM存算模块的输出与A/D转换器的输入连接，A/D转换器的输出连接报警装置，报警装置如图3，包括比较器，比较器的负输入端通过电阻R1与A/D转换器的输出连接，比较器的正输入端接入阈值UT，比较器的输出端连接报警器，较器的输出端还通过电阻R2与比较器的+Vcc端连接。
步骤3具体的为：
步骤3.1，通过Uin输入特定的电压值即可对每组绝缘子串对应的每列RRAM存储的泄漏电流值、温度值、湿度值进行求和计算，根据电路运算法则，每行输入相应的读取电压Uin，每列中的每个RRAM单元将流过对应的电流值，通过输出端Iout即可计算出每列RRAM所有单元上流过的电流数据总值，此时即完成三种参数数据的加和计算。相应的第1列、第2列及第3列分别输出对应的泄漏电流、温度、湿度总值，通过Iout端输出，即可得到对应的参数总值，其求和计算对应的公式如下：
Figure BDA0003462390660000061
其中，Iout,j为第j(j＝1,2,3)列的对应的参数总值，Gnj为j列第n行RRAM对应的电导值。
步骤3.2，经上述操作得到对应的参数值的总值后通过模数转换器即图2中的A/D模块将各泄漏电流、温度、湿度总值的模拟量数据转换为数字量，最终以Uout的形式输出给图3所示报警装置，当对应的参数(泄漏电流、温度、湿度)输出值大于设定好的阈值(即Uout>UT)时报警器就会发出警告信号，该警告信号会实时发回电网调度室，由此即可初步判断出绝缘子的健康状况。
步骤3.3，当电网控制中心收到报警信号时，即派出无人机8接收数据处理模块内部存储的泄漏电流，温度及湿度所有数据，并拍摄相关绝缘子图片实时传输给电网控制中心对区域绝缘子的泄漏电流，温度及湿度数据具体分析，进行进一步健康诊断。
通过本发明的基于存内计算结构的绝缘子诊断方法，极大地降低了中央处理器的计算负担，同时也提升了对信息的处理效率，本发明可在绝缘子发生故障的前期即对可能发生的故障进行预警，可极大的排除事故发生率，有利于未来智能电网的建设。

Claims (5)

1.基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器装置于杆塔(5)上与绝缘子串(2)连接，所述光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器均通过光纤(6)与数据处理模块(7)连接，所述数据处理模块(7)包括RRAM存算模块；
步骤2，通过光纤电流传感器、温度传感器、湿度传感器采集相应数据并传送至数据处理模块(7)中；
步骤3，数据处理模块(7)进行数据处理及健康预警。
2.如权利要求1所述的基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法，其特征在于，所述步骤1中，所述RRAM存算模块按照3*n的格式布置为矩阵形式，其中每个节点均为单个RRAM单元。
3.如权利要求1所述的基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法，其特征在于，所述数据处理模块(7)包括依次连接的RRAM存算模块、A/D转换器和报警装置，其中光纤(6)与RRAM存算模块连接。
4.如权利要求3所述的基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法，其特征在于，所述报警装置包括比较器，所述比较器的负输入端通过电阻R1与A/D转换器的输出连接，所述比较器的正输入端接入阈值UT，所述比较器的输出端连接报警器，所述较器的输出端还通过电阻R2与比较器的+Vcc端连接。
5.如权利要求2所述的基于存内计算架构的绝缘子健康状况诊断方法，其特征在于，所述步骤3具体的为：
步骤3.1，通过Uin输入特定的电压值即可对每组绝缘子串对应的每列RRAM存储的泄漏电流值、温度值、湿度值进行求和计算，根据电路运算法则，每行输入相应的读取电压Uin，每列中的每个RRAM单元将流过对应的电流值，通过输出端Iout即可计算出每列RRAM所有单元上流过的电流数据总值，此时即完成三种参数数据的加和计算。相应的第1列、第2列及第3列分别输出对应的泄漏电流、温度、湿度总值，通过Iout端输出，即可得到对应的参数总值，其求和计算对应的公式如下：
Figure FDA0003462390650000021
其中，Iout,j为第j(j＝1,2,3)列的对应的参数总值，Gnj为j列第n行RRAM对应的电导值。
步骤3.2，经上述操作得到对应的参数值的总值后通过模数转换器即图2中的A/D模块将各泄漏电流、温度、湿度总值的模拟量数据转换为数字量，最终以Uout的形式输出给报警装置，当对应的参数输出值大于设定好的阈值时报警器就会发出警告信号，该警告信号会实时发回电网调度室，由此即可初步判断出绝缘子的健康状况。
步骤3.3，当电网控制中心收到报警信号时，即派出无人机(8)接收数据处理模块内部存储的泄漏电流，温度及湿度所有数据，并拍摄相关绝缘子图片实时传输给电网控制中心对区域绝缘子的泄漏电流，温度及湿度数据具体分析，进行进一步健康诊断。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116124334A (zh) * 2023-01-10 2023-05-16 杭州未名信科科技有限公司 一种压力检测系统、方法、设备及介质

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