CN115603453A - 一种带智能监测系统的直流母线群控装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于母线群控领域，涉及数据处理技术，用于解决现有的直流母线群控装置无法同时进行单一监测与群体监测的问题，具体是一种带智能监测系统的直流母线群控装置，包括控制平台，控制平台通信连接有单线监测模块、群体监测模块、待定分析模块以及存储模块，群体监测模块用于对所有直流母线的运行状态进行监测分析：获取监测时区内直流母线的负载系数与运行表现值，通过负载系数与运行表现值的数值大小将监测时区的运行特征标记为正常、异常或待定；本发明是对单一直流母线的运行状态进行监测分析，并通过对分析对象的输入电压值进行曲线分析，对同一直流母线连接设备的负载集中性进行反馈。

Description

一种带智能监测系统的直流母线群控装置

技术领域

本发明属于母线群控领域，涉及数据处理技术，具体是一种带智能监测系统的直流母线群控装置。

背景技术

直流母线就是在变频器中承载整流后将交流变成直流，在逆变器中是将直流转变为交流，在变频器中用铜排的母线形式安装连接在一起，形成直流公共母线变频驱动系统；

现有的直流母线群控装置通常是对直流母线进行单一监测，然后将所有直流母线的单一监测结果进行整合得到母线群的运行状态并进行输出，而无法同时进行单一监测与群体监测，导致监测结果准确性低下，无法同时反馈母线群的负载状态与单一母线连接设备的运行状态，导致出现异常时的异常处理效率低下；

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带智能监测系统的直流母线群控装置，用于解决现有的直流母线群控装置无法同时进行单一监测与群体监测的问题。

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以同时进行单一监测与群体监测的直流母线群控装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种带智能监测系统的直流母线群控装置，包括控制平台，所述控制平台通信连接有单线监测模块、群体监测模块、待定分析模块以及存储模块；

所述单线监测模块用于对单一直流母线的运行状态进行监测分析：将待监测的直流母线标记为标记对象，获取与标记对象通过逆变器相连接的电动机并标记为分析对象i，i=1，2，…，n，实时获取分析对象i的输入电压值并标记为DYi，以监测时间为X轴、输入电压值DYi为Y轴建立直角坐标系，在直角坐标系中绘制n条的输入电压曲线，将输入电压曲线中的峰值点标记为分析点，将分析点的横坐标数值与监测开始时间的差值建立时长集合，对时长集合进行方差计算得到集中系数，通过存储模块获取到集中阈值，将集中系数与集中阈值进行比较并通过比较结果将标记对象标记为分散对象或集中对象，将集中对象发送至控制平台，控制平台接收到集中对象后将集中对象发送至管理人员的手机终端；

所述群体监测模块用于对所有直流母线的运行状态进行监测分析：获取监测时区内直流母线的集中数据JZ、频率数据PL以及电量数据DL并进行数值计算得到负载系数与运行表现值，通过负载系数与运行表现值的数值大小将监测时区的运行特征标记为正常、异常或待定；

所述待定分析模块用于对运行特征为待定的母线群进行故障分析并得到故障系数，通过故障系数的数值大小对母线群的运行状态是否满足要求进行判定。

作为本发明的一种优选实施方式，集中系数与集中阈值进行比较的具体过程包括：若集中系数大于集中阈值，则判定标记对象的供电集中性满足要求，将对应的标记对象标记为分散对象；若集中系数小于等于集中阈值，则对标记对象进行集中时区分析。

作为本发明的一种优选实施方式，对标记对象进行集中时区分析的具体过程包括：设定监测周期，将监测周期分割为若干个监测时区，将监测时区内对应直角坐标系中分析点的数量标记为监测时区的集中值，将集中值最大的监测时区标记为集中时区，对集中时区内对应直角坐标系中分析点的纵坐标数值进行求和得到集中表现值，通过存储模块获取到集中表现阈值，将集中表现值与集中表现阈值进行比较：若集中表现值小于集中表现阈值，则判定标记对象的供电集中性满足要求，将对应的标记对象标记为分散对象；若集中表现值大于等于集中表现阈值，则判定标记对象的供电集中性不满足要求，将对应的标记对象标记为集中对象。

作为本发明的一种优选实施方式，集中数据JZ为监测时区内直流母线的集中值，频率数据PL为监测时区内直流母线的分析对象频率值的和值，电量数据DL为监测时区内直流母线的直流电量与交流电量的和值。

作为本发明的一种优选实施方式，将监测时区的运行特征标记为正常、异常或待定的过程包括：将所有直流母线的运行系数YX进行求和取平均值得到负载系数，将所有直流母线的运行系数YX建立运行集合，对运行集合进行方差计算得到运行表现值，通过存储模块获取到负载阈值与运行表现阈值，将负载系数、运行表现值分别与负载阈值、运行表现阈值进行比较：

若负载系数小于负载阈值且运行表现值大于等于运行表现阈值，则将监测时区的运行特征标记为正常；

若负载系数大于等于负载阈值且运行表现值小于运行表现阈值，则将监测时区的运行特征标记为异常，群体监测模块向控制平台发送异常信号，控制平台接收到异常信号后将异常信号发送至管理人员的手机终端；

否则，则将监测时区的运行特征标记为待定。

作为本发明的一种优选实施方式，对母线群的运行状态是否满足要求进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到故障阈值GZmax，将故障系数GZ与故障阈值GZmax进行比较：

若故障系数GZ小于故障阈值GZmax，则判定母线群运行状态满足要求；

若故障系数GZ大于等于故障阈值GZmax，则判定母线群运行状态不满足要求，待定分析模块向控制平台发送故障信号，控制平台接收到故障信号后将故障信号发送至管理人员的手机终端。

该带智能监测系统的直流母线群控装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：对单一直流母线的运行状态进行监测分析：将待监测的直流母线标记为标记对象，获取与标记对象通过逆变器相连接的电动机并标记为分析对象，实时获取分析对象的输入电压值并通过输入电压值的变化情况将标记对象标记为集中对象或分散对象；

步骤二：对所有直流母线的运行状态进行监测分析：获取监测时区内直流母线的集中数据JZ、频率数据PL以及电量数据DL并进行数值计算得到母线群的负载系数与运行表现阈值，通过负载系数与运行表现阈值的数值大小将监测时区的运行特征标记为正常、异常或待定；

步骤三：对运行特征为待定的母线群进行故障分析：将监测周期内运行特征为待定的监测时区的数量标记为待定值，将监测周期内运行特征为待定的监测时区的集中对象总数量标记为分析值，对待定值与分析值进行数值计算得到母线群的故障系数，通过故障系数的数值大小对母线群的运行状态是否正常进行判定。

本发明具备下述有益效果：

1、通过单一监测模块可以对单一直流母线的运行状态进行监测分析，通过对分析对象的输入电压值进行曲线分析，对同一直流母线连接设备的负载集中性进行反馈，进而对直流母线负载设备的调控合理性进行判定，使直流母线的连接设备工作负载峰值错开，延缓直流母线的老化速度，延长其使用寿命；

2、通过群体监测模块可以对直流母线群的运行状态进行监测分析，通过对监测时区内直流母线的各项参数进行数值计算得到负载系数与运行表现值，从而通过数值监控对母线群的运行特征进行标记，在出现异常时可以及时进行处理，同时结合单一监测模块的输出数据可以为异常处理人员提供数据支撑，从而提高异常处理效率；

3、通过待定分析模块可以对运行特征为待定的母线群进行故障分析，结合运行特征为待定的监测时区数量以及集中对象中数量进行综合计算得到故障系数，从而通过故障系数的数值大小对母线群的运行异常程度进行反馈，对母线群的运行状态是否异常进行精准判定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的系统框图；

图2为本发明实施例二的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，一种带智能监测系统的直流母线群控装置，包括控制平台，控制平台通信连接有单线监测模块、群体监测模块、待定分析模块以及存储模块，其中单线监测模块、存储模块与监控平台单向连接，群体监测模块、待定分析模块与监控平台双向连接。

单线监测模块用于对单一直流母线的运行状态进行监测分析：将待监测的直流母线标记为标记对象，获取与标记对象通过逆变器相连接的电动机并标记为分析对象i，i=1，2，…，n，逆变器是把直流电能（电池、蓄电瓶）转变成定频定压或调频调压交流电（一般为220V,50Hz正弦波）的转换器，它由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成；实时获取分析对象i的输入电压值并标记为DYi，输入电压值由电压监测仪直接获取，电压监测仪是对电力系统正常运行状态缓慢变化所引起的电压偏差进行连续的监测和统计的统计型电压监测仪；具备监测、分析、记忆、查询、参数设置等功能；以监测时间为X轴、输入电压值DYi为Y轴建立直角坐标系，在直角坐标系中绘制n条的输入电压曲线，将输入电压曲线中的峰值点标记为分析点，将分析点的横坐标数值与监测开始时间的差值建立时长集合，对时长集合进行方差计算得到集中系数，通过存储模块获取到集中阈值，将集中系数与集中阈值进行比较：若集中系数大于集中阈值，则判定标记对象的供电集中性满足要求，将对应的标记对象标记为分散对象；若集中系数小于等于集中阈值，则对标记对象进行集中时区分析：设定监测周期，将监测周期分割为若干个监测时区，将监测时区内对应直角坐标系中分析点的数量标记为监测时区的集中值，将集中值最大的监测时区标记为集中时区，对集中时区内对应直角坐标系中分析点的纵坐标数值进行求和得到集中表现值，通过存储模块获取到集中表现阈值，将集中表现值与集中表现阈值进行比较：若集中表现值小于集中表现阈值，则判定标记对象的供电集中性满足要求，将对应的标记对象标记为分散对象；若集中表现值大于等于集中表现阈值，则判定标记对象的供电集中性不满足要求，将对应的标记对象标记为集中对象，将集中对象发送至控制平台，控制平台接收到集中对象后将集中对象发送至管理人员的手机终端；对单一直流母线的运行状态进行监测分析，通过对分析对象的输入电压值进行曲线分析，对同一直流母线连接设备的负载集中性进行反馈，进而对直流母线负载设备的调控合理性进行判定，使直流母线的连接设备工作负载峰值错开，延缓直流母线的老化速度，延长其使用寿命。

群体监测模块用于对所有直流母线的运行状态进行监测分析：获取监测时区内直流母线的集中数据JZ、频率数据PL以及电量数据DL，其中集中数据JZ为监测时区内直流母线的集中值，频率数据PL为监测时区内直流母线的分析对象频率值的和值，电量数据DL为监测时区内直流母线的直流电量与交流电量的和值；通过公式YX=α1*JZ+α2*PL+α3*DL得到直流母线的运行系数YX，需要说明的是，运行系数是一个反应母线群运行状态好坏程度的数值，运行系数的数值越大，则表示母线群的运行状态越差；其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；将所有直流母线的运行系数YX进行求和取平均值得到负载系数，将所有直流母线的运行系数YX建立运行集合，对运行集合进行方差计算得到运行表现值，通过存储模块获取到负载阈值与运行表现阈值，将负载系数、运行表现值分别与负载阈值、运行表现阈值进行比较：若负载系数小于负载阈值且运行表现值大于等于运行表现阈值，则将监测时区的运行特征标记为正常；若负载系数大于等于负载阈值且运行表现值小于运行表现阈值，则将监测时区的运行特征标记为异常，群体监测模块向控制平台发送异常信号，控制平台接收到异常信号后将异常信号发送至管理人员的手机终端；否则，则将监测时区的运行特征标记为待定；对直流母线群的运行状态进行监测分析，通过对监测时区内直流母线的各项参数进行数值计算得到负载系数与运行表现值，从而通过数值监控对母线群的运行特征进行标记，在出现异常时可以及时进行处理，同时结合单一监测模块的输出数据可以为异常处理人员提供数据支撑，从而提高异常处理效率。

待定分析模块用于对运行特征为待定的母线群进行故障分析：将监测周期内运行特征为待定的监测时区的数量标记为待定值DD，将监测周期内运行特征为待定的监测时区的集中对象总数量标记为分析值FZ，通过公式GZ=β1*DD+β2*FZ得到母线群的故障系数GZ，需要说明的是，故障系数是一个反映母线群出现故障可能性的数值，故障系数的数值越大，则表示母线群出现故障的可能性越高；其中β1与β2均为比例系数，且β1＞β2＞1；通过存储模块获取到故障阈值GZmax，将故障系数GZ与故障阈值GZmax进行比较：若故障系数GZ小于故障阈值GZmax，则判定母线群运行状态满足要求；若故障系数GZ大于等于故障阈值GZmax，则判定母线群运行状态不满足要求，待定分析模块向控制平台发送故障信号，控制平台接收到故障信号后将故障信号发送至管理人员的手机终端；对运行特征为待定的母线群进行故障分析，结合运行特征为待定的监测时区数量以及集中对象中数量进行综合计算得到故障系数，从而通过故障系数的数值大小对母线群的运行异常程度进行反馈，对母线群的运行状态是否异常进行精准判定。

实施例二

如图2所示，一种带智能监测系统的直流母线群控方法，包括以下步骤：

步骤一：对单一直流母线的运行状态进行监测分析：将待监测的直流母线标记为标记对象，获取与标记对象通过逆变器相连接的电动机并标记为分析对象，实时获取分析对象的输入电压值并通过输入电压值的变化情况将标记对象标记为集中对象或分散对象，对直流母线负载设备的调控合理性进行判定，使直流母线的连接设备工作负载峰值错开，延缓直流母线的老化速度，延长其使用寿命；

步骤二：对所有直流母线的运行状态进行监测分析：获取监测时区内直流母线的集中数据JZ、频率数据PL以及电量数据DL并进行数值计算得到母线群的负载系数与运行表现阈值，通过负载系数与运行表现阈值的数值大小将监测时区的运行特征标记为正常、异常或待定，在出现异常时可以及时进行处理，同时结合单一监测模块的输出数据可以为异常处理人员提供数据支撑，从而提高异常处理效率；

步骤三：对运行特征为待定的母线群进行故障分析：将监测周期内运行特征为待定的监测时区的数量标记为待定值，将监测周期内运行特征为待定的监测时区的集中对象总数量标记为分析值，对待定值与分析值进行数值计算得到母线群的故障系数，通过故障系数的数值大小对母线群的运行状态是否正常进行判定，对母线群的运行状态是否异常进行精准判定。

一种带智能监测系统的直流母线群控装置，工作时，对单一直流母线的运行状态进行监测分析：将待监测的直流母线标记为标记对象，获取与标记对象通过逆变器相连接的电动机并标记为分析对象，实时获取分析对象的输入电压值并通过输入电压值的变化情况将标记对象标记为集中对象或分散对象；对所有直流母线的运行状态进行监测分析：获取监测时区内直流母线的集中数据、频率数据以及电量数据并进行数值计算得到母线群的负载系数与运行表现阈值，通过负载系数与运行表现阈值的数值大小将监测时区的运行特征标记为正常、异常或待定；对运行特征为待定的母线群进行故障分析：将监测周期内运行特征为待定的监测时区的数量标记为待定值，将监测周期内运行特征为待定的监测时区的集中对象总数量标记为分析值，对待定值与分析值进行数值计算得到母线群的故障系数，通过故障系数的数值大小对母线群的运行状态是否正常进行判定。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式YX=α1*JZ+α2*PL+α3*DL；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的运行系数；将设定的运行系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为5.26、3.15和2.27；

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的运行系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如运行系数与集中数据的数值成正比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种带智能监测系统的直流母线群控装置，包括控制平台，其特征在于，所述控制平台通信连接有单线监测模块、群体监测模块、待定分析模块以及存储模块；

所述单线监测模块用于对单一直流母线的运行状态进行监测分析：将待监测的直流母线标记为标记对象，获取与标记对象通过逆变器相连接的电动机并标记为分析对象i，i=1，2，…，n，实时获取分析对象i的输入电压值并标记为DYi，以监测时间为X轴、输入电压值DYi为Y轴建立直角坐标系，在直角坐标系中绘制n条的输入电压曲线，将输入电压曲线中的峰值点标记为分析点，将分析点的横坐标数值与监测开始时间的差值建立时长集合，对时长集合进行方差计算得到集中系数，通过存储模块获取到集中阈值，将集中系数与集中阈值进行比较并通过比较结果将标记对象标记为分散对象或集中对象，将集中对象发送至控制平台，控制平台接收到集中对象后将集中对象发送至管理人员的手机终端；

所述群体监测模块用于对所有直流母线的运行状态进行监测分析：获取监测时区内直流母线的集中数据JZ、频率数据PL以及电量数据DL并进行数值计算得到负载系数与运行表现值，通过负载系数与运行表现值的数值大小将监测时区的运行特征标记为正常、异常或待定；

所述待定分析模块用于对运行特征为待定的母线群进行故障分析并得到故障系数，通过故障系数的数值大小对母线群的运行状态是否满足要求进行判定。

2.根据权利要求1所述的一种带智能监测系统的直流母线群控装置，其特征在于，集中系数与集中阈值进行比较的具体过程包括：若集中系数大于集中阈值，则判定标记对象的供电集中性满足要求，将对应的标记对象标记为分散对象；若集中系数小于等于集中阈值，则对标记对象进行集中时区分析。

3.根据权利要求2所述的一种带智能监测系统的直流母线群控装置，其特征在于，对标记对象进行集中时区分析的具体过程包括：设定监测周期，将监测周期分割为若干个监测时区，将监测时区内对应直角坐标系中分析点的数量标记为监测时区的集中值，将集中值最大的监测时区标记为集中时区，对集中时区内对应直角坐标系中分析点的纵坐标数值进行求和得到集中表现值，通过存储模块获取到集中表现阈值，将集中表现值与集中表现阈值进行比较：若集中表现值小于集中表现阈值，则判定标记对象的供电集中性满足要求，将对应的标记对象标记为分散对象；若集中表现值大于等于集中表现阈值，则判定标记对象的供电集中性不满足要求，将对应的标记对象标记为集中对象。

4.根据权利要求1所述的一种带智能监测系统的直流母线群控装置，其特征在于，集中数据JZ为监测时区内直流母线的集中值，频率数据PL为监测时区内直流母线的分析对象频率值的和值，电量数据DL为监测时区内直流母线的直流电量与交流电量的和值。

5.根据权利要求4所述的一种带智能监测系统的直流母线群控装置，其特征在于，将监测时区的运行特征标记为正常、异常或待定的过程包括：将所有直流母线的运行系数YX进行求和取平均值得到负载系数，将所有直流母线的运行系数YX建立运行集合，对运行集合进行方差计算得到运行表现值，通过存储模块获取到负载阈值与运行表现阈值，将负载系数、运行表现值分别与负载阈值、运行表现阈值进行比较：

若负载系数小于负载阈值且运行表现值大于等于运行表现阈值，则将监测时区的运行特征标记为正常；

若负载系数大于等于负载阈值且运行表现值小于运行表现阈值，则将监测时区的运行特征标记为异常，群体监测模块向控制平台发送异常信号，控制平台接收到异常信号后将异常信号发送至管理人员的手机终端；

否则，则将监测时区的运行特征标记为待定。

6.根据权利要求1所述的一种带智能监测系统的直流母线群控装置，其特征在于，对母线群的运行状态是否满足要求进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到故障阈值GZmax，将故障系数GZ与故障阈值GZmax进行比较：

若故障系数GZ小于故障阈值GZmax，则判定母线群运行状态满足要求；

若故障系数GZ大于等于故障阈值GZmax，则判定母线群运行状态不满足要求，待定分析模块向控制平台发送故障信号，控制平台接收到故障信号后将故障信号发送至管理人员的手机终端。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种带智能监测系统的直流母线群控装置，其特征在于，该带智能监测系统的直流母线群控装置的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：对单一直流母线的运行状态进行监测分析：将待监测的直流母线标记为标记对象，获取与标记对象通过逆变器相连接的电动机并标记为分析对象，实时获取分析对象的输入电压值并通过输入电压值的变化情况将标记对象标记为集中对象或分散对象；

步骤二：对所有直流母线的运行状态进行监测分析：获取监测时区内直流母线的集中数据JZ、频率数据PL以及电量数据DL并进行数值计算得到母线群的负载系数与运行表现阈值，通过负载系数与运行表现阈值的数值大小将监测时区的运行特征标记为正常、异常或待定；

步骤三：对运行特征为待定的母线群进行故障分析：将监测周期内运行特征为待定的监测时区的数量标记为待定值，将监测周期内运行特征为待定的监测时区的集中对象总数量标记为分析值，对待定值与分析值进行数值计算得到母线群的故障系数，通过故障系数的数值大小对母线群的运行状态是否正常进行判定。

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