CN115566804B - 一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统 - Google Patents

一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，属于电力线路监测技术领域。为解决现有的传感器长距离布置困难、不耐腐蚀且易被电磁干扰的问题，感知层对监测对象进行温度监测和振动监测，实时监测的形式为多通道监测，实时监测所获得的的数据传送至处理层，处理层用于对感知层所监测的数据进行处理和分析，分布式光纤传感技术基于光信号来实时检测温度、振动等信息，通过感知层可快速了解不同温度区域、振动信号所在的物理位置，通过处理层和应用层可以利用显著的曲线图来显示电缆沿线的温度、振动情况，有助于提高电缆线路运行可靠性、稳定性，也可以降低电缆维护成本，提高电网利用率，增加综合经济效益。

Description

一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统
技术领域
本发明涉及电力线路监测技术领域，特别涉及一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统。
背景技术
在对电网线路进行电力监测保证电力安全性的技术方面，已有相关专利，比如申请号CN201620730284.4公开了一种用于配电线路的电力监测系统，系统主站分别与多个数据终端通过无线公网通信的方式相连，数据终端分别与三个故障指示器通过无线短距离通讯的方式相连，三个故障指示器以并联的方式分别与A相导线、B相导线、C相导线固接；单片机分别与供电单元、数据存储单元、短距离通信单元、故障信号检测电路、GPS模块相连；单片机分别与供电单元、数据存储单元、短距离通信单元、远程通信单元相连。
上述专利其实在实际的操作中还存在以下问题：
1、电网测温系统常采用热敏电阻、温感电缆、红外监测等方式，振动检测也多用电磁式传感装置安装在电缆上或固定在电缆通道周围，但以上常规的传感器存在长距离布置困难、不耐腐蚀、易被电磁干扰等问题。
2、在电力传输过程中，经常会因传输电缆老化或者电缆过热引发一些故障。大型机械在电力通道周边施工会产生剧烈振动、外物入侵也会给电缆通道带来振动。因此，对电力电缆温度和振动信息的实时监测报警，可以有效提高运维检修效率，减少故障发生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，具有对电力电缆温度和振动信息的实时监测报警，有效提高运维检修效率，减少故障发生，提高电缆线路运行可靠性、稳定性，降低电缆维护成本，提高电网利用率，增加综合经济效益的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，包括感知层、处理层、应用层、监控中心和通信网络系统；
其中，所述感知层用于对监测对象进行实时监测，所述实时监测通过设置多组传感器进行探测实现，所述实时监测的内容包括温度监测和振动监测，所述实时监测的形式为多通道监测，实时监测所获得的的数据传送至处理层；
所述处理层用于对感知层所监测的数据进行处理和分析；
所述应用层用于实现监控中心云协同工作，对处理层处理和分析的结果进行可视化展示，在监测出现异常时进行在线预警、故障点定位以及故障类型诊断；
所述监控中心用于对处理层和应用层的控制进行操作和实施，监控中心内部设置有多组通过通信网络系统通信连接的监控终端；
所述通信网络系统用于实现感知层、处理层、应用层和监控中心之间的通信连接。
进一步的，所述感知层包括温度监测单元、振动监测单元和多通道监测单元；
其中，所述温度监测单元用于对电力线路的温度变化情况进行实时的监测和采集，并对监测和采集的数据进行传输；
所述振动监测单元用于对电力线路的振动变化情况进行实时的监测和采集，并对监测和采集的数据进行传输；
所述多通道监测单元用于对电力线路进行多通道在线监测，对不同的电缆通道进行配网出线同步监测，并对监测和采集的数据进行传输。
进一步的，所述温度监测单元通过对分布式光纤温度、应力的进行监测，实时监测电力电缆温度变化，对温度变化趋势进行推算，得到温度变化数据。
进一步的，所述振动监测单元通过以一个相干光源为参考，依据背向散射的信号的相位变化和当前光纤应变量，对振动发生强度进行推算，得到振动强度数据；
结合激光脉冲发射后的散射信号返回时间，对振动发生距离进行推算，得到振动距离数据。
进一步的，一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，所述感知层中，实时监测所获得的数据传送至处理层之前，还包括对实时监测所获得的数据进行分类并处理，包括：
数据读取单元，用于读取监测所获得的第一目标数据集，同时，获取对监测对象进行监测的第一监测类型与第二监测类型，并将第一监测类型与第二监测类型作为第一聚类节点标识与第二聚类节点标识；
关键数据确认单元，用于在第一目标数据集中获取与第一聚类节点标识相匹配的第一关键数据，同时，获取与第二聚类节点标识相匹配的第二关键数据；
聚类中心确认单元，用于将第一关键数据作为第一聚类中心，同时，将第二关键数据作为第二聚类中心；
数据计算单元，用于将第一关键数据与第二关键数据在第一目标数据集中摘选，并基于摘选结果，获取第二目标数据集，同时，在第二目标数据集中分别计算每个数据与第一聚类中心的第一距离值，以及每个数据与第二聚类中心的第二距离值；
数据分类单元，用于：
分别设定第一聚类阈值与第二聚类阈值，其中，第一聚类阈值与第二聚类阈值不相等；
在第二目标数据集中，将第一距离值大于或等于第一聚类阈值所对应的数据进行第一提取，并与第一关键数据共同构成第三目标数据集；
在第二目标数据集中，将第二距离值大于或等于第一聚类阈值所对应的数据进行第二提取，并与第二关键数据共同构成第四目标数据集；
数据处理单元，用于：
获取在第一提取与第二提取之前，第二目标数据集的第一数据量，同时，确定第三目标数据集的第二数据量与第四目标数据集的第三数据量；
将第二数据量与第三数据量进行求和并减二，确定第四数据量，其中，第四数据量小于或等于第一数据量；
将第一数据量与第四数据量进行比较，判断第二目标数据集中是否存在剩余数据；
其中，当第一数据量等于第四数据量时，则判定第二目标数据集中不存在剩余数据；当第一数据量大于第四数据量时，则判定第二目标数据集中存在剩余数据；
当第二目标数据集中存在剩余数据时，将剩余数据作为第五目标数据集，并将第五目标数据集进行数据剔除操作；
数据存储单元，用于基于第三目标数据集存储于第一聚类节点，并将第四目标数据集存储于第二聚类节点，且基于存储结果与数据剔除操作完成对实时监测所获得的数据的分类与处理。
进一步的，所述处理层包括数据获取单元、多维数据分析单元和评估模型构建模块；
其中，所述数据获取单元用于对感知层所监测的数据进行进行获取；
所述多维数据分析单元用于利用大数据方法从感知层所监测的数据中进行统计性的搜索和比较，从多维度对监测数据进行实际运行的多源数据关联分析和趋势分析，整合电力通道健康状态的监测数据；
所述评估模型构建模块用于对多维数据分析单元生成的分析数据及结果生成对应的模型及图像。
进一步的，所述处理层提取所述监测数据的数据特征，并基于所述数据特征对所述目标数据进行聚类处理，得到电缆的温度运行数据组以及振动运行数据组；
通过感知层所监测的数据生成时序信号图表及特征频谱；
确定所述电缆的温度运行数据组以及振动运行数据组的目标取值，并基于所述目标取值绘制电缆的温度运行数据组以及振动运行数据组的温度变化曲线以及振动变化曲线；
基于所述温度变化曲线以及振动变化曲线确定所述电缆从运行时刻至监测数据时间点时的变化趋势；
构建电缆运行状态评估模型，在所述评估模型中针对异常数据进行突出显示；
且在所述电缆运行状态评估模型、温度变化曲线以及振动变化曲线中，当调取任意时间的数据时，则针对目标数据进行数据信息调取，将所述数据时间下的关联信息单独以图表形式呈现；
基于状态评估模型，结合电力通道状态信息的历史数据，以及统计学和机器学习方法，剖析温度、振动与不同故障间的内在关系，建立故障预判模型。
进一步的，所述应用层包括可视化展示模块、在线预警模块、故障点定位模块以及故障类型诊断模块；
其中，所述可视化展示模块用于对处理层生成的图像及模型进行可视化展示；
所述在线预警模块用于在处理层所生成的状态评估模型出现异常时进行实时预警，所述预警通过监控中心实现；
所述故障点定位模块用于根据处理层所生成的状态评估模型对光缆故障点进行定位；所述故障类型诊断模块用于根据处理层所生成的状态评估模型对光缆故障类型进行诊断。
进一步的，所述应用层设置于所述监控中心内的监控终端内部，可视化展示模块与监控终端的显示设备组件进行交互连接，在线预警模块与监控终端的声光警报组件进行交互连接。
进一步的，通信网络系统，包括：
准确单元，用于获取对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信链路，并确定通信链路中的目标通信结点，基于通信链路以及目标通信节点，计算对数据进行通信的延迟与延迟抖动，并根据对数据进行通信的延迟与数据抖动评估对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信效率，包括：
第一计算单元，用于根据如下公式，计算对数据进行通信的延迟；
Figure BDA0003904373570000061
其中，D标识对数据进行通信的延迟；σ表述通信链路的平均传输速率；b表示通信链路的通信容量；n表示通信链路中进行数据传输时的跳数；L表示通信链路中目标通信结点间的距离；i表示当前个目标通信结点；n表示通信结点总数；di表示在通信链路中数据经过目标通信结点的传播时延；
第二计算单元，用于根据如下公式，计算对数据进行通信的延迟抖动；
Figure BDA0003904373570000062
其中，J表示对数据进行通信的延迟抖动；γ1表示第一影响因子，且取值范围为(0.01，0.03)；γ2表示第二影响因子，且取值范围为(0.02，0.03)；k表示常数，且取值为0.25；
评估单元，用于：
基于对数据进行通信的延迟与延迟抖动，评估对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的目标通信效率；
将目标通信效率与预设通信效率进行比较，判断对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接是否符合目标标准；
当目标通信效率大于或等于预设通信效率时，则判断对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接符合目标标准；
否则，则判定对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接不符合目标标准；
优化单元，用于当对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接不符合目标标准时，对通信链路进行优化操作。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.现有技术下，电网测温系统常采用热敏电阻、温感电缆、红外监测等方式，振动检测也多用电磁式传感装置安装在电缆上或固定在电缆通道周围，但以上常规的传感器存在长距离布置困难、不耐腐蚀、易被电磁干扰等问题，而本发明的电力监测系统实际工作时，分布式光纤传感技术基于光信号来实时检测温度、振动等信息，通过感知层可快速了解不同温度区域、振动信号所在的物理位置，通过处理层和应用层可以利用显著的曲线图来显示电缆沿线的温度、振动情况，有助于提高电缆线路运行可靠性、稳定性，也可以降低电缆维护成本，提高电网利用率，增加综合经济效益。
2.现有技术下，在电力传输过程中，经常会因传输电缆老化或者电缆过热引发一些故障，大型机械在电力通道周边施工会产生剧烈振动、外物入侵也会给电缆通道带来振动，而本发明的对电力电缆温度和振动信息的实时监测报警，可以有效提高运维检修效率，减少故障发生，实时监测解决人力巡检不及时的问题；危险预警，在故障发生前切断危险源，减少损失；故障定位，解决地下电缆故障定位困难的问题，10m内定位提高定位效率和故障处理便利性。
3.本发明的数据获取单元用于对感知层所监测的数据进行进行获取，所述多维数据分析单元用于利用大数据方法从感知层所监测的数据中进行统计性的搜索和比较，从多维度对监测数据进行实际运行的多源数据关联分析和趋势分析，整合电力通道健康状态的监测数据；所述评估模型构建模块用于对多维数据分析单元生成的分析数据及结果生成对应的模型及图像，多维数据分析单元使得实现数据基础从有限样本到云数据的转变，实现从单纯因果分析到关联分析多种分析方式的转变，实现静态回顾历史到动态实时分析的转变。
4.本发明的实时监测的形式为多通道监测，对电力线路进行多通道在线监测，对不同的电缆通道进行配网出线同步监测，并对监测和采集的数据进行传输，分布式光纤传感系统的采样频率可达每分钟十几次，单通道实时监测在一定程度上具有性能冗余，石化基地内电缆通道遍布每一条主干道，随着石化基地的不断发展，各电缆通道也逐渐打通，多通道监测系统即可以高效利用系统性能，又能够节省投资，以适配同一变电站多条配网出线同步监测。
5.通过对监测对象的第一目标数据集进行分析，实现通过监测对象的监测类型对第一目标数据集的聚类节点标识进行确定，其次，通过从第一目标数据集中选取与第一聚类节点标识与第二聚类节点标识相匹配的第一关键数据和第二关键数据，从而实现对第一聚类中心和第二聚类中心进行准确有效的确定，最后，通过聚类中心对目标数据进行分类，且根据分类结果对分类后的数据与分类前的数据进行比较，实现对目标数据集的分类结果进行核验，从而确保了对监测对象对应的目标数据集进行准确有效的分类，为实现对电力线路监测提供了可靠的数据支撑，保障了对电力线路进行电力监测的准确率。
6.通过获取对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信链路，并确定通信链路中的目标通信结点，基于通信链路以及目标通信节点，从而通过计算对数据进行通信的延迟与延迟抖动，并根据对数据进行通信的延迟与数据抖动精准评估对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信效率，提高了对知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信质量的评估，从而使得通信传输质量得到保障。
附图说明
图1为本发明的电力监测系统流程示意图；
图2为本发明的监测分析流程示意图；
图3为本发明的分布式光纤温度监测原理示意图；
图4为本发明的分布式光纤振动监测原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决电网测温系统常采用热敏电阻、温感电缆、红外监测等方式，振动检测也多用电磁式传感装置安装在电缆上或固定在电缆通道周围，但以上常规的传感器存在长距离布置困难、不耐腐蚀、易被电磁干扰的技术问题，请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：
一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，包括感知层、处理层、应用层、监控中心和通信网络系统；
其中，感知层用于对监测对象进行实时监测，所述实时监测通过设置多组传感器进行探测实现，所述实时监测的内容包括温度监测和振动监测，所述实时监测的形式为多通道监测，实时监测所获得的的数据传送至处理层；处理层用于对感知层所监测的数据进行处理和分析；应用层用于实现监控中心云协同工作，对处理层处理和分析的结果进行可视化展示，在监测出现异常时进行在线预警、故障点定位以及故障类型诊断；监控中心用于对处理层和应用层的控制进行操作和实施，监控中心内部设置有多组通过通信网络系统通信连接的监控终端；通信网络系统用于实现感知层、处理层、应用层和监控中心之间的通信连接。
具体的，在电力监测系统实际工作时，分布式光纤传感技术基于光信号来实时检测温度、振动等信息，通过感知层可快速了解不同温度区域、振动信号所在的物理位置，通过处理层和应用层可以利用显著的曲线图来显示电缆沿线的温度、振动情况，有助于提高电缆线路运行可靠性、稳定性，也可以降低电缆维护成本，提高电网利用率，增加综合经济效益。
为了解决在电力传输过程中，经常会因传输电缆老化或者电缆过热引发一些故障，大型机械在电力通道周边施工会产生剧烈振动、外物入侵也会给电缆通道带来振动的技术问题，本发明提供以下技术方案：
感知层包括温度监测单元、振动监测单元和多通道监测单元；
其中，温度监测单元用于对电力线路的温度变化情况进行实时的监测和采集，并对监测和采集的数据进行传输；振动监测单元用于对电力线路的振动变化情况进行实时的监测和采集，并对监测和采集的数据进行传输；多通道监测单元用于对电力线路进行多通道在线监测，对不同的电缆通道进行配网出线同步监测，并对监测和采集的数据进行传输。
温度监测单元通过对分布式光纤温度、应力的进行监测，实时监测电力电缆温度变化，对温度变化趋势进行推算，得到温度变化数据,温度监测单元监测原理如说明书附图3中所展示，其中说明书附图3中E代表入射光脉冲，F代表背向散射光，G代表距离，H代表拉曼散射，I代表光纤。
振动监测单元通过以一个相干光源为参考，依据背向散射的信号的相位变化和当前光纤应变量，对振动发生强度进行推算，得到振动强度数据；结合激光脉冲发射后的散射信号返回时间，对振动发生距离进行推算，得到振动距离数据,振动监测单元监测原理如说明书附图4中所展示，其中说明书附图4中A代表埋设光缆，B代表入侵位置，C代表相减结果，D代表入侵时的监测信号。
具体的，针对温度监测单元，通过对分布式光纤温度、应力的传感和结构组成进行分析，推算温度对电力电缆健康状态和使用寿命的影响曲线，建立温度与电缆健康状态之间关系的模型，实时监测电力电缆温度变化，实现故障预测、故障定位、实时监测等功能；
针对振动监测单元，研究分布式光纤传感技术对振动的检测原理，实现振动信号测量。构建振动信号和危险源之间关系模型，能够准确预判危险源类型，并定位危险源，实现故障预测、故障定位、实时监测等功能；
针对多通道监测单元，分布式光纤传感系统的采样频率可达每分钟十几次，单通道实时监测在一定程度上具有性能冗余，多通道监测系统即可以高效利用系统性能，又能够节省投资，以适配同一变电站多条配网出线同步监测。
处理层包括数据获取单元、多维数据分析单元和评估模型构建模块；
其中，所述数据获取单元用于对感知层所监测的数据进行进行获取；所述多维数据分析单元用于利用大数据方法从感知层所监测的数据中进行统计性的搜索和比较，从多维度对监测数据进行实际运行的多源数据关联分析和趋势分析，整合电力通道健康状态的监测数据；所述评估模型构建模块用于对多维数据分析单元生成的分析数据及结果生成对应的模型及图像。
处理层提取所述监测数据的数据特征，并基于所述数据特征对所述目标数据进行聚类处理，得到电缆的温度运行数据组以及振动运行数据组；
通过感知层所监测的数据生成时序信号图表及特征频谱；
确定所述电缆的温度运行数据组以及振动运行数据组的目标取值，并基于所述目标取值绘制电缆的温度运行数据组以及振动运行数据组的温度变化曲线以及振动变化曲线；
基于所述温度变化曲线以及振动变化曲线确定所述电缆从运行时刻至监测数据时间点时的变化趋势；
构建电缆运行状态评估模型，在所述评估模型中针对异常数据进行突出显示；
且在所述电缆运行状态评估模型、温度变化曲线以及振动变化曲线中，当调取任意时间的数据时，则针对目标数据进行数据信息调取，将所述数据时间下的关联信息单独以图表形式呈现；
基于状态评估模型，结合电力通道状态信息的历史数据，以及统计学和机器学习方法，剖析温度、振动与不同故障间的内在关系，建立故障预判模型。
具体的，多维数据分析单元使得实现数据基础从有限样本到云数据的转变，实现从单纯因果分析到关联分析多种分析方式的转变，实现静态回顾历史到动态实时分析的转变，对电力电缆温度和振动信息的实时监测，从而将其与实际的电缆故障情况进行关联并实时报警，可以有效提高运维检修效率，减少故障发生。
应用层包括可视化展示模块、在线预警模块、故障点定位模块以及故障类型诊断模块；
其中，所述可视化展示模块用于对处理层生成的图像及模型进行可视化展示；所述在线预警模块用于在处理层所生成的状态评估模型出现异常时进行实时预警，所述预警通过监控中心实现；所述故障点定位模块用于根据处理层所生成的状态评估模型对光缆故障点进行定位；所述故障类型诊断模块用于根据处理层所生成的状态评估模型对光缆故障类型进行诊断。
应用层设置于所述监控中心内的监控终端内部，可视化展示模块与监控终端的显示设备组件进行交互连接，在线预警模块与监控终端的声光警报组件进行交互连接
具体的，实时监测解决人力巡检不及时的问题；危险预警，在故障发生前切断危险源，减少损失；故障定位，解决地下电缆故障定位困难的问题，10m内定位提高定位效率和故障处理便利性；对电力电缆温度和振动信息的实时监测报警，可以有效提高运维检修效率，减少故障发生。
具体的，一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，所述感知层中，实时监测所获得的数据传送至处理层之前，还包括对实时监测所获得的数据进行分类并处理，包括：
数据读取单元，用于读取监测所获得的第一目标数据集，同时，获取对监测对象进行监测的第一监测类型与第二监测类型，并将第一监测类型与第二监测类型作为第一聚类节点标识与第二聚类节点标识；
关键数据确认单元，用于在第一目标数据集中获取与第一聚类节点标识相匹配的第一关键数据，同时，获取与第二聚类节点标识相匹配的第二关键数据；
聚类中心确认单元，用于将第一关键数据作为第一聚类中心，同时，将第二关键数据作为第二聚类中心；
数据计算单元，用于将第一关键数据与第二关键数据在第一目标数据集中摘选，并基于摘选结果，获取第二目标数据集，同时，在第二目标数据集中分别计算每个数据与第一聚类中心的第一距离值，以及每个数据与第二聚类中心的第二距离值；
数据分类单元，用于：
分别设定第一聚类阈值与第二聚类阈值，其中，第一聚类阈值与第二聚类阈值不相等；
在第二目标数据集中，将第一距离值大于或等于第一聚类阈值所对应的数据进行第一提取，并与第一关键数据共同构成第三目标数据集；
在第二目标数据集中，将第二距离值大于或等于第一聚类阈值所对应的数据进行第二提取，并与第二关键数据共同构成第四目标数据集；
数据处理单元，用于：
获取在第一提取与第二提取之前，第二目标数据集的第一数据量，同时，确定第三目标数据集的第二数据量与第四目标数据集的第三数据量；
将第二数据量与第三数据量进行求和并减二，确定第四数据量，其中，第四数据量小于或等于第一数据量；
将第一数据量与第四数据量进行比较，判断第二目标数据集中是否存在剩余数据；
其中，当第一数据量等于第四数据量时，则判定第二目标数据集中不存在剩余数据；当第一数据量大于第四数据量时，则判定第二目标数据集中存在剩余数据；
当第二目标数据集中存在剩余数据时，将剩余数据作为第五目标数据集，并将第五目标数据集进行数据剔除操作；
数据存储单元，用于基于第三目标数据集存储于第一聚类节点，并将第四目标数据集存储于第二聚类节点，且基于存储结果与数据剔除操作完成对实时监测所获得的数据的分类与处理。
该实施例中，第一目标数据集可以是对监测对象进行监测后得到的监测数据，具体可以是电力线路的温度数据以及振动数据。
该实施例中，第一监测类型和第二监测类型可以是对监测对象进行监测的种类，具体可以是监测电力线路的温度以及振动情况等。
该实施例中，第一聚类节点标识与第二聚类节点标识可以是将不同聚类节点对应的监测类型作为该节点对应的标记标签。
该实施例中，第一关键数据可以是从第一目标数据集中选取与第一聚类节点标识相匹配的一个数据。
该实施例中，第二关键数据可以是从第二目标数据集中选取与第二聚类节点标识相匹配的一个数据。
该实施例中，第一聚类中心点与第二聚类中心点可以是对第一目标数据集进行分类的数据中心，便于根据数据中心将第一目标数据集中的各数据进行分类。
该实施例中，第二目标数据集可以是从第一目标数据集中挑选出与第一监测类型和第二监测类型一致的监测数据。
该实施例中，第一距离值可以是第二目标数据集中各数据与第一聚类中心的汉明距离。
该实施例中，第二距离值可以是第二目标数据集中各数据与第二聚类中心的汉明距离。
该实施例中，第一聚类阈值与第二聚类阈值是提前设定好的，用于衡量第二目标数据集中各数据分别归属第一聚类中心和第二聚类中心的最低标准。
该实施例中，第一提取可以是将第一距离值大于或或等于第一聚类阈值的数据进行摘选。
该实施例中，第三目标数据集可以是将第一关键数据与第一提取后得到的数据进行汇总后得到的数据。
该实施例中，第二提取可以是将第二距离值大于或或等于第二聚类阈值的数据进行摘选。
该实施例中，第四目标数据集可以是将第二关键数据与第二提取后得到的数据进行汇总后得到的数据。
该实施例中，第一数据量可以是在进行第一提取与第二提取之前，第二目标数据集中包含的所有的数据的总量。
该实施例中，第二数据量可以是表征第三目标数据集中包含的数据的总量。
该实施例中，第三数据量可以是表征第四目标数据集中包含的数据的总量。
该实施例中，第四数据量可以是将第二数据量与第三数据量进行求和后并减去第一关键数据和第二关键数据后得到的数据总量。
该实施例中，剩余数据可以是为对第二目标数据集中的数据进行分类的数据，即既不属于第一聚类中心也不属于第二聚类中心的数据。
该实施例中，第五目标数据集可以是第二目标数据集中存在的剩余数据的总数据量。
该实施例中，第一聚类节点可以是用于存储第一聚类中心对应的数据以及第一关键数据。
该实施例中，第二聚类节点可以是用于存储第二聚类中心对应的数据以及第二关键数据。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过对监测对象的第一目标数据集进行分析，实现通过监测对象的监测类型对第一目标数据集的聚类节点标识进行确定，其次，通过从第一目标数据集中选取与第一聚类节点标识与第二聚类节点标识相匹配的第一关键数据和第二关键数据，从而实现对第一聚类中心和第二聚类中心进行准确有效的确定，最后，通过聚类中心对目标数据进行分类，且根据分类结果对分类后的数据与分类前的数据进行比较，实现对目标数据集的分类结果进行核验，从而确保了对监测对象对应的目标数据集进行准确有效的分类，为实现对电力线路监测提供了可靠的数据支撑，保障了对电力线路进行电力监测的准确率。
具体的，一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，通信网络系统，包括：
准确单元，用于获取对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信链路，并确定通信链路中的目标通信结点，基于通信链路以及目标通信节点，计算对数据进行通信的延迟与延迟抖动，并根据对数据进行通信的延迟与数据抖动评估对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信效率，包括：
第一计算单元，用于根据如下公式，计算对数据进行通信的延迟；
Figure BDA0003904373570000171
其中，D标识对数据进行通信的延迟；σ表述通信链路的平均传输速率；b表示通信链路的通信容量；n表示通信链路中进行数据传输时的跳数；L表示通信链路中目标通信结点间的距离；i表示当前个目标通信结点；n表示通信结点总数；di表示在通信链路中数据经过目标通信结点的传播时延；
第二计算单元，用于根据如下公式，计算对数据进行通信的延迟抖动；
Figure BDA0003904373570000172
其中，J表示对数据进行通信的延迟抖动；γ1表示第一影响因子，且取值范围为(0.01，0.03)；γ2表示第二影响因子，且取值范围为(0.02，0.03)；k表示常数，且取值为0.25；
评估单元，用于：
基于对数据进行通信的延迟与延迟抖动，评估对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的目标通信效率；
将目标通信效率与预设通信效率进行比较，判断对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接是否符合目标标准；
当目标通信效率大于或等于预设通信效率时，则判断对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接符合目标标准；
否则，则判定对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接不符合目标标准；
优化单元，用于当对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接不符合目标标准时，对通信链路进行优化操作。
该实施例中，第一影响因子可以是基于通信链路对延迟抖动的影响系数，无量纲；第二影响因子可以是基于通信链路中的多个目标通信结点对延迟抖动的影响系数，无量纲。
该实施例中，目标通信结点设置在目标通信链路中，用来对传输的数据进行缓存。
该实施例中，预设通信效率可以是提前设定好的。
该实施例中，目标标准可以是衡量对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信质量的标准，当目标通信效率大于或等于预设通信效率时，则判定符合目标标准。
该实施例中，优化操作可以是对通信链路的传输参数进行修改使之达到对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接符合目标标准。
上述技术方案的工作原理及有益效果是：通过获取对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信链路，并确定通信链路中的目标通信结点，基于通信链路以及目标通信节点，从而通过计算对数据进行通信的延迟与延迟抖动，并根据对数据进行通信的延迟与数据抖动精准评估对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信效率，提高了对知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信质量的评估，从而使得通信传输质量得到保障。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，其特征在于，包括感知层、处理层、应用层、监控中心和通信网络系统；
其中，所述感知层用于对监测对象进行实时监测，所述实时监测通过设置多组传感器进行探测实现，所述实时监测的内容包括温度监测和振动监测，所述实时监测的形式为多通道监测，实时监测所获得的数据传送至处理层；
所述处理层用于对感知层所监测的数据进行处理和分析；
所述应用层用于实现监控中心云协同工作，对处理层处理和分析的结果进行可视化展示，在监测出现异常时进行在线预警、故障点定位以及故障类型诊断；
所述监控中心用于对处理层和应用层的控制进行操作和实施，监控中心内部设置有多组通过通信网络系统通信连接的监控终端；
所述通信网络系统用于实现感知层、处理层、应用层和监控中心之间的通信连接；
所述感知层中，实时监测所获得的数据传送至处理层之前，还包括对实时监测所获得的数据进行分类并处理，包括：
数据读取单元，用于读取监测所获得的第一目标数据集，同时，获取对监测对象进行监测的第一监测类型与第二监测类型，并将第一监测类型与第二监测类型作为第一聚类节点标识与第二聚类节点标识；
关键数据确认单元，用于在第一目标数据集中获取与第一聚类节点标识相匹配的第一关键数据，同时，获取与第二聚类节点标识相匹配的第二关键数据；
聚类中心确认单元，用于将第一关键数据作为第一聚类中心，同时，将第二关键数据作为第二聚类中心；
数据计算单元，用于将第一关键数据与第二关键数据在第一目标数据集中摘选，并基于摘选结果，获取第二目标数据集，同时，在第二目标数据集中分别计算每个数据与第一聚类中心的第一距离值，以及每个数据与第二聚类中心的第二距离值；
数据分类单元，用于：
分别设定第一聚类阈值与第二聚类阈值，其中，第一聚类阈值与第二聚类阈值不相等；
在第二目标数据集中，将第一距离值大于或等于第一聚类阈值所对应的数据进行第一提取，并与第一关键数据共同构成第三目标数据集；
在第二目标数据集中，将第二距离值大于或等于第一聚类阈值所对应的数据进行第二提取，并与第二关键数据共同构成第四目标数据集；
数据处理单元，用于：
获取在第一提取与第二提取之前，第二目标数据集的第一数据量，同时，确定第三目标数据集的第二数据量与第四目标数据集的第三数据量；
将第二数据量与第三数据量进行求和并减二，确定第四数据量，其中，第四数据量小于或等于第一数据量；
将第一数据量与第四数据量进行比较，判断第二目标数据集中是否存在剩余数据；
其中，当第一数据量等于第四数据量时，则判定第二目标数据集中不存在剩余数据；当第一数据量大于第四数据量时，则判定第二目标数据集中存在剩余数据；
当第二目标数据集中存在剩余数据时，将剩余数据作为第五目标数据集，并将第五目标数据集进行数据剔除操作；
数据存储单元，用于基于第三目标数据集存储于第一聚类节点，并将第四目标数据集存储于第二聚类节点，且基于存储结果与数据剔除操作完成对实时监测所获得的数据的分类与处理；
所述处理层包括数据获取单元、多维数据分析单元和评估模型构建模块；
其中，所述数据获取单元用于对感知层所监测的数据进行获取；
所述多维数据分析单元用于利用大数据方法从感知层所监测的数据中进行统计性的搜索和比较，从多维度对监测数据进行实际运行的多源数据关联分析和趋势分析，整合电力通道健康状态的监测数据；
所述评估模型构建模块用于对多维数据分析单元生成的分析数据及结果生成对应的模型及图像；
所述处理层提取所述监测数据的数据特征，并基于所述数据特征对目标数据进行聚类处理，得到电缆的温度运行数据组以及振动运行数据组；
通过感知层所监测的数据生成时序信号图表及特征频谱；
确定所述电缆的温度运行数据组以及振动运行数据组的目标取值，并基于所述目标取值绘制电缆的温度运行数据组以及振动运行数据组的温度变化曲线以及振动变化曲线；
基于所述温度变化曲线以及振动变化曲线确定所述电缆从运行时刻至监测数据时间点时的变化趋势；
构建电缆运行状态评估模型，在所述评估模型中针对异常数据进行突出显示；
且在所述电缆运行状态评估模型、温度变化曲线以及振动变化曲线中，当调取任意时间的数据时，则针对目标数据进行数据信息调取，将所述数据时间下的关联信息单独以图表形式呈现；
基于状态评估模型，结合电力通道状态信息的历史数据，以及统计学和机器学习方法，剖析温度、振动与不同故障间的内在关系，建立故障预判模型；
通信网络系统，包括：
准确单元，用于获取对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信链路，并确定通信链路中的目标通信结点，基于通信链路以及目标通信节点，计算对数据进行通信的延迟与延迟抖动，并根据对数据进行通信的延迟与数据抖动评估对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的通信效率，包括：
第一计算单元，用于根据如下公式，计算对数据进行通信的延迟；
Figure FDA0004171910810000041
其中，D标识对数据进行通信的延迟；σ表述通信链路的平均传输速率；b表示通信链路的通信容量；n表示通信链路中进行数据传输时的跳数；L表示通信链路中目标通信结点间的距离；i表示当前个目标通信结点；n表示通信结点总数；di表示在通信链路中数据经过目标通信结点的传播时延；
第二计算单元，用于根据如下公式，计算对数据进行通信的延迟抖动；
Figure FDA0004171910810000042
其中，J表示对数据进行通信的延迟抖动；γ1表示第一影响因子，且取值范围为(0.01，0.03)；γ2表示第二影响因子，且取值范围为(0.02，0.03)；k表示常数，且取值为0.25；
评估单元，用于：
基于对数据进行通信的延迟与延迟抖动，评估对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接的目标通信效率；
将目标通信效率与预设通信效率进行比较，判断对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接是否符合目标标准；
当目标通信效率大于或等于预设通信效率时，则判断对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接符合目标标准；
否则，则判定对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接不符合目标标准；
优化单元，用于当对感知层、处理层、应用层和监控中心之间进行通信连接不符合目标标准时，对通信链路进行优化操作。
2.如权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，其特征在于：所述感知层包括温度监测单元、振动监测单元和多通道监测单元；
其中，所述温度监测单元用于对电力线路的温度变化情况进行实时的监测和采集，并对监测和采集的数据进行传输；
所述振动监测单元用于对电力线路的振动变化情况进行实时的监测和采集，并对监测和采集的数据进行传输；
所述多通道监测单元用于对电力线路进行多通道在线监测，对不同的电缆通道进行配网出线同步监测，并对监测和采集的数据进行传输。
3.如权利要求2所述的一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，其特征在于：所述温度监测单元通过对分布式光纤温度、应力的进行监测，实时监测电力电缆温度变化，对温度变化趋势进行推算，得到温度变化数据。
4.如权利要求2所述的一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，其特征在于：所述振动监测单元通过以一个相干光源为参考，依据背向散射的信号的相位变化和当前光纤应变量，对振动发生强度进行推算，得到振动强度数据；
结合激光脉冲发射后的散射信号返回时间，对振动发生距离进行推算，得到振动距离数据。
5.如权利要求1所述的一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，其特征在于：所述应用层包括可视化展示模块、在线预警模块、故障点定位模块以及故障类型诊断模块；
其中，所述可视化展示模块用于对处理层生成的图像及模型进行可视化展示；
所述在线预警模块用于在处理层所生成的状态评估模型出现异常时进行实时预警，所述预警通过监控中心实现；
所述故障点定位模块用于根据处理层所生成的状态评估模型对光缆故障点进行定位；所述故障类型诊断模块用于根据处理层所生成的状态评估模型对光缆故障类型进行诊断。
6.如权利要求5所述的一种基于分布式光纤传感技术的电力监测系统，其特征在于：所述应用层设置于所述监控中心内的监控终端内部，可视化展示模块与监控终端的显示设备组件进行交互连接，在线预警模块与监控终端的声光警报组件进行交互连接。
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