CN115616341A - 一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统，包括监测终端、监测子系统和监测中心，所述监测终端用于采集所监控电力电缆线路的电力信息；所述监控子系统用于收集监测终端的所采集的电力信息并将所述电力信息传递至监测中心，所述监测中心用于对所述电力信息进行监测和数据分析，监测中心监测到电力信息出现异常时通过监测中心的显示屏反馈到用户。本发明可在繁杂的电力电缆线路中，快速并准确的查找到电力电缆故障及其所在区域，以保证维修人员及时对故障进行处理，从而保证整个电网系统运行安全。

Description

一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控 系统
技术领域
本发明涉及物联网运维监控领域，尤其涉及一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统。
背景技术
近年来，我国电网逐渐趋向于智能管理，电力调配自动化技术的有效实施能够促进电力系统的有序发展；但是由于社会对电能的依赖程度越来越高，接入设备类型和数量越来越多，电力系统结构愈发复杂，电力系统可靠、安全、高效运行压力陡增，常常会出现电网事故，因此，如何保证电网安全稳定运行成为电力系统发展中一个急需解决的问题。
查阅相关已公开技术方案，公开号为WO2019233047A1的公开技术提出一种基于电网调度的运维方法，通过采集电网调度控制系统的硬件设备和系统软件的监控数据；对监控数据进行检测，获得异常指标数据；构建运维故障诊断树，以多维可视化形式进行故障的展示；公开号为CN210600859U公开了一种基于云平台的电力运维监控系统，通过各种监视探测设备构成的一种变配电监控系统；此两种方案造价昂贵、运算复杂，且无法在大规模电力电缆线路中投入使用。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述存在的不足，提出一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统。
本发明采用如下技术方案：
一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统，包括监测终端、监测子系统和监测中心，所述监测终端用于采集所监控电力电缆线路的电力信息；所述监控子系统用于收集监测终端的所采集的电力信息并将所述电力信息传递至监测中心，所述监测中心用于对所述电力信息进行监测和数据分析，监测中心监测到电力信息出现异常时通过监测中心的用户访问设备反馈到用户；
进一步的，所述监测终端包括电力信息采集装置和载波传输装置，电力信息采集装置包括互感器、测温光纤，所述电力信息采集装置安装在电缆沟/电缆隧道中，用于采集所监控电缆线路的电力信息，所述电力信息包括电缆的电流、电压、温度以及位置信息；所述载波传输装置连接到电力信息采集装置，用于将电力信息以电载波形式在电缆中传输；
进一步的，所述监测子系统用于收集监测终端的所采集的电力信息并将所述电力信息传递至监测中心，监测子系统下设控制子网，通过电力线与至少一个监测终端实现通讯并集中监测终端采集的电力信息；监测子系统通过GPRS/无线/有线数据传输将电力信息传输至监测中心；
进一步的，所述监测中心包括用户访问设备和服务器数据处理分析中心，用户访问设备包括电脑、手机移动设备，用户访问设备用于用户查看监控电力信息，数据分析处理中心用于对电力信息进行数据分析，当分析数据检测到故障发生时，将自动查找并在用户访问设备中显示故障电缆所在位置及故障电缆电力信息；
进一步的，所述数据分析处理中心对电力信息数据分析包括：
根据不同维度的数据特征对异常特征的影响程度不同，对电力信息中电流、电压和温度的原始数据分别采样进行异常特征分析以获得电流、电压和温度的异常特征值，并集合电流、电压和温度这三种维度的异常特征值以判断故障发生，具体步骤如下；
S21：设采样电流数据集X＝(i1,i2,i3,……,ik)，从数据集X中随机抽取一个值in作为初始区间分割点，imin为数据集X中最小值，imax为数据集X中最大值，[imin,in)为in左区间，[in,imax]为in右区间；
S22:设ix(1≤x≤k)为电流数据集X＝(i1,i2,i3,……,ik)中元素，比较in与ix大小以使ix落在in的左区间或右区间内，若此时ix落在in的左区间或右区间内且此时ix所在区间没有其他元素，则结束此步骤并记录分割次数Fx＝1；若此时ix落在in的左区间或右区间内且ix所在区间内除ix还有其他元素，则以ix此时所在区间中点作为区间分割点继续对区间进行分割，直到ix所在区间仅存在ix一个元素为止，并记录此时的分割次数Fx；
S23:重复S21、S22步骤M次，以获得M次分裂的分割次数Fxi，其中1≤i≤M；计算ix在M次区间分割中的平均分割次数Fxmid：
Figure BDA0003871800510000021
对平均分割次数Fxmid进行归一化处理以获得电流异常特征值s1：
Figure BDA0003871800510000031
同理，对采样电压数据集、采样温度数据集执行S21、S22、S23步骤以获得电压异常数据值s2和温度异常数据值s3，根据不同维度的异常数据值对故障判断的影响程度不同，设总异常数据值S＝0.4s1+0.4s2+0.2s3；当总异常数据值大于预设阈值时，判定此时电缆线路中有故障发生，将此时故障电缆的电力信息发送至用户访问设备中；当总异常数据值小于预设阈值时，判定无故障发生；
进一步的，所述载波传输装置包括调制器、信号放大器和线路耦合器；调制器用于将电力信息的数字信号转化为模拟信号，信号放大器用于将模拟信号放大，线路耦合器用于耦合到电力电缆线路上，以使监测终端中电力信息在电力电缆线路中传输；
进一步的，所述监测子系统包括线路耦合器、解调器、滤波器、信号放大器和无线/有线网络接口；在电力电缆线路中传输的电力信息通过线路耦合器进入到监测子系统，所述电力信息通过解调器由模拟信号转化为数字信号；通过滤波器滤波并经放大器放大转化为原电力信息；使监测子系统通过GPRS/无线/有线数据传输将电力信息传输至监测中心。
本发明所取得的有益效果是：
本发明将电力信号以电载波形式在运维监控系统中传输，传输速度快，且造价较低；可大规模在电网电力电缆线路中投入使用；通过基于隔离森林的多维特征对电力信号分析，可实时且快速定位电力电缆线路故障所在并及时维修。
附图说明
图1为本发明的整体方框示意图。
图2为本发明对电力信息数据处理分析流程示意图。
图3为电力信息数据处理分析数据集分割示意图。
图4为本发明系统监控界面示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明；对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见；旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内；包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护；在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一。
如图1、图2所示，本实施例提供一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统，包括监测终端、监测子系统和监测中心，所述监测终端用于采集所监控电力电缆线路的电力信息；所述监控子系统用于收集监测终端的所采集的电力信息并将所述电力信息传递至监测中心，所述监测中心用于对所述电力信息进行监测和数据分析，监测中心监测到电力信息出现异常时通过监测中心的用户访问设备反馈到用户。
所述监测终端包括电力信息采集装置和载波传输装置，电力信息采集装置包括互感器、测温光纤，所述电力信息采集装置安装在电缆沟/电缆隧道中，用于采集所监控电缆线路的电力信息，所述电力信息包括电缆的电流、电压、温度以及位置信息；所述载波传输装置连接到电力信息采集装置，用于将电力信息以电载波形式在电缆中传输；
所述监测子系统用于收集监测终端的所采集的电力信息并将所述电力信息传递至监测中心，监测子系统下设控制子网，通过电力线与至少一个监测终端实现通讯并集中监测终端采集的电力信息；监测子系统通过GPRS/无线/有线数据传输将电力信息传输至监测中心；
所述监测中心包括用户访问设备和服务器数据处理分析中心，用户访问设备包括电脑、手机移动设备，用户访问设备用于用户查看监控电力信息，数据分析处理中心用于对电力信息进行数据分析，当分析数据检测到故障发生时，将自动查找并在用户访问设备中显示故障电缆所在位置及故障电缆电力信息；
所述载波传输装置包括调制器、信号放大器和线路耦合器；调制器用于将电力信息的数字信号转化为模拟信号，信号放大器用于将模拟信号放大，线路耦合器用于耦合到电力电缆线路上，以使监测终端中电力信息在电力电缆线路中传输；
所述监测子系统包括线路耦合器、解调器、滤波器、信号放大器和无线/有线网络接口；在电力电缆线路中传输的电力信息通过线路耦合器进入到监测子系统，所述电力信息通过解调器由模拟信号转化为数字信号；通过滤波器滤波并经放大器放大转化为原电力信息；使监测子系统通过GPRS/无线/有线数据传输将电力信息传输至监测中心。
本实施例提供一种用于远程自动监控查找电力电缆线路的方法：
1.在电力电缆线路上安装监测终端，监测终端对电力电缆线路上电力信息进行实时监测；
2.监测子系统接收并整合至少一个监测终端传递的电力信息，并将所述电力信息经GPRS/无线/有线数据传输将电力信息传输至监测中心；
3.监测中心通过对电力信息进行数据分析，并快速定位故障电缆位置及其电力信息。
本实施例提供一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统，本系统通过安装在电缆隧道中的采集装置采集电力信息，以电力载波形式在电力电缆线路中传递电力信息，结构简单，实施造价低，可大规模在电力电缆线路中投入使用。
实施例二。
本实施例应当理解为至少包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进；
本实施例提供一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统，包括监测终端、监测子系统和监测中心，监测终端用于采集所监控电力电缆线路的电力信息；监控子系统用于收集监测终端的所采集的电力信息并将所述电力信息传递至监测中心，监测中心用于对所述电力信息进行监测和数据分析，监测中心监测到电力信息出现异常时通过监测中心的用户访问设备反馈到用户；
监测中心包括用户访问设备和服务器数据处理分析中心，数据分析处理中心用于对电力信息进行数据分析，当分析数据检测到故障发生时，将自动查找并在用户访问设备中显示故障电缆所在位置及故障电缆电力信息；
其中，数据分析处理中心对电力信息数据分析包括：
根据不同维度的数据特征对异常特征的影响程度不同，对电力信息中电流、电压和温度的原始数据分别采样进行异常特征分析以获得电流、电压和温度的异常特征值，并集合电流、电压和温度这三种维度的异常特征值以判断故障发生，具体步骤如下；
根据不同维度的数据特征对异常特征的影响程度不同，对电力信息中电流、电压和温度的原始数据分别采样进行异常特征分析以获得电流、电压和温度的异常特征值，并集合电流、电压和温度这三种维度的异常特征值以判断故障发生，具体步骤如下；
S21：设采样电流数据集X＝(i1,i2,i3,……,ik)，从数据集X中随机抽取一个值in作为初始区间分割点，imin为数据集X中最小值，imax为数据集X中最大值，[imin,in)为in左区间，[in,imax]为in右区间；
S22:如图3所示，设ix(1≤x≤k)为电流数据集X＝(i1,i2,i3,……,ik)中元素，比较in与ix大小以使ix落在in的左区间或右区间内，若此时ix落在in的左区间或右区间内且此时ix所在区间没有其他元素，则结束此步骤并记录分割次数Fx＝1；若此时ix落在in的左区间或右区间内且ix所在区间内除ix还有其他元素，则以ix此时所在区间中点作为区间分割点继续对区间进行分割，直到ix所在区间仅存在ix一个元素为止，并记录此时的分割次数Fx；
S23:重复S21、S22步骤M次，以获得M次分裂的分割次数Fxi，其中1≤i≤M；计算ix在M次区间分割中的平均分割次数Fxmid：
Figure BDA0003871800510000061
对平均分割次数Fxmid进行归一化处理以获得电流异常特征值s1：
Figure BDA0003871800510000062
同理，对采样电压数据集、采样温度数据集执行S21、S22、S23步骤以获得电压异常数据值s2和温度异常数据值s3，根据不同维度的异常数据值对故障判断的影响程度不同，设总异常数据值S＝0.4s1+0.4s2+0.2s3；当总异常数据值大于预设阈值时，判定此时电缆线路中有故障发生，将此时故障电缆的电力信息发送至用户访问设备中；当总异常数据值小于预设阈值时，判定无故障发生。
本实施例中，预设阈值优选为0.75，并且在实际运用中本领域技术人员根据实际实验结果进行调整设置，或者可以在操作界面设置多个档位从而允许技术人员根据实际操作的情况选择设定。
本实施例提供一种电力系统异常检测数据分析方法，通过对不同维度电力信息的数据特征分别分析，根据不同维度电力信息对故障的影响程度不同将分析结果集合以判断故障，可快速并准确查找电力电缆线路故障并定位故障所在位置，以方便维修人员进行维修。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。

Claims (4)

1.一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统，包括监测终端、监测子系统和监测中心，所述监测终端用于采集所监控电力电缆线路的电力信息；所述监控子系统用于收集监测终端的所采集的电力信息并将所述电力信息传递至监测中心，所述监测中心用于对所述电力信息进行监测和数据分析，监测中心监测到电力信息出现异常时通过监测中心的用户访问设备反馈到用户；
所述监测终端包括电力信息采集装置和载波传输装置，电力信息采集装置包括互感器、测温光纤，所述电力信息采集装置安装在电缆沟/电缆隧道中，用于采集所监控电缆线路的电力信息，所述电力信息包括电缆的电流、电压、温度以及位置信息；所述载波传输装置连接到电力信息采集装置，用于将电力信息以电载波形式在电缆中传输；
所述监测子系统用于收集监测终端的所采集的电力信息并将所述电力信息传递至监测中心，监测子系统下设控制子网，通过电力线与至少一个监测终端实现通讯并集中监测终端采集的电力信息；监测子系统通过GPRS/无线/有线数据传输将电力信息传输至监测中心；
所述监测中心包括用户访问设备和服务器数据处理分析中心，用户访问设备包括电脑、手机移动设备，用户访问设备用于用户查看监控电力信息，数据分析处理中心用于对电力信息进行数据分析，当分析数据检测到故障发生时，将自动查找并在用户访问设备中显示故障电缆所在位置及故障电缆电力信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统，其特征在于，数据分析处理中心对电力信息数据分析包括：
根据不同维度的数据特征对异常特征的影响程度不同，对电力信息中电流、电压和温度的原始数据分别采样进行异常特征分析以获得电流、电压和温度的异常特征值，并集合电流、电压和温度这三种维度的异常特征值以判断故障发生，具体步骤如下；
S21：设采样电流数据集X＝(i1,i2,i3,……,ik)，从数据集X中随机抽取一个值in作为初始区间分割点，imin为数据集X中最小值，imax为数据集X中最大值，[imin,in)为in左区间，[in,imax]为in右区间；
S22:设ix(1≤x≤k)为电流数据集X＝(i1,i2,i3,……,ik)中元素，比较in与ix大小以使ix落在in的左区间或右区间内，若此时ix落在in的左区间或右区间内且此时ix所在区间没有其他元素，则结束此步骤并记录分割次数Fx＝1；若此时ix落在in的左区间或右区间内且ix所在区间内除ix还有其他元素，则以ix此时所在区间中点作为区间分割点继续对区间进行分割，直到ix所在区间仅存在ix一个元素为止，并记录此时的分割次数Fx；
S23:重复S21、S22步骤M次，以获得M次分裂的分割次数Fxi，其中1≤i≤M；计算ix在M次区间分割中的平均分割次数Fxmid：
Figure FDA0003871800500000021
对平均分割次数Fxmid进行归一化处理以获得电流异常特征值s1：
Figure FDA0003871800500000022
同理，对采样电压数据集、采样温度数据集执行S21、S22、S23步骤以获得电压异常数据值s2和温度异常数据值s3，根据不同维度的异常数据值对故障判断的影响程度不同，设总异常数据值S＝0.4s1+0.4s2+0.2s3；当总异常数据值大于预设阈值时，判定此时电缆线路中有故障发生，将此时故障电缆的电力信息发送至用户访问设备中；当总异常数据值小于预设阈值时，判定无故障发生。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统，其特征在于，所述载波传输装置包括调制器、信号放大器和线路耦合器；调制器用于将电力信息的数字信号转化为模拟信号，信号放大器用于将模拟信号放大，线路耦合器用于耦合到电力电缆线路上，以使监测终端中电力信息在电力电缆线路中传输。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的远程自动查找电力电缆线路的运维监控系统，其特征在于，所述监测子系统包括线路耦合器、解调器、滤波器、信号放大器和无线/有线网络接口；在电力电缆线路中传输的电力信息通过线路耦合器进入到监测子系统，所述电力信息通过解调器由模拟信号转化为数字信号；通过滤波器滤波并经放大器放大转化为原电力信息；使监测子系统通过GPRS/无线/有线数据传输将电力信息传输至监测中心。
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