CN116937818A - 对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压直流配电柜监控技术领域。本发明涉及对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统。其包括数据收集单元、数据检测单元、数据监测单元、预警控制单元以及数据更新单元；本发明通过配电柜内部传感器采集到的电流、电压和温度等参数数据进行实时监控，可以及时掌握配电柜的运行状况，减少故障发生的可能性，采用多路模拟信号采集技术，能够同时采集多个传感器的参数数据，并将其转换为数字信号，确保数据的准确性和稳定性，避免了存在的信号干扰和损失问题，通过比对分析传感器数据的可靠性，及时向用户反应传感器异常状态出现，同时根据传感器状态调节阈值，提高配电柜运行监测的稳定性。

Description

对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统

技术领域

本发明涉及高压直流配电柜监控技术领域，具体地说，涉及对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统。

背景技术

目前高压直流配电柜监控系统，由于在对配电柜内部运行数据进行检测时，传感装置由于安装环境问题可能会出现数据偏差，导致出现监测不准确、无法实时监控以及数据处理不及时等问题，同时配件老化会影响阈值变化，导致数据可靠性降低，目前高压直流配电柜监控系统实时调节性较低，鉴于此，提出对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统。

发明内容

本发明的目的在于提供对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，提供了对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，包括数据收集单元、数据检测单元、数据监测单元、预警控制单元以及数据更新单元；

所述数据收集单元用于采集配电柜内部数据，并对采集的数据进行转换；

所述数据检测单元用于将数据收集单元采集的数据进行比对评估，并根据评估结果采集配电柜的图像数据进行检测；

所述数据监测单元用于将数据检测单元检测完毕的数据进行分析，生成监控报告，所述预警控制单元用于将对监控报告进行评估，根据评估结果向云端发送预警通知；

所述数据更新单元用于收集用户对预警控制单元发送的预警通知的反馈信息，并根据信息对预警控制单元评估方式进行更新。

作为本技术方案的进一步改进，所述数据收集单元包括信息采集模块和信息处理模块；

所述信息采集模块用于实时采集配电柜内部运行数据，并对运行数据进行预处理；

所述信息处理模块用于信息采集模块预处理完毕的运行数据进行数字信号统一转换。

作为本技术方案的进一步改进，所述数据检测单元包括数据比对模块和图像检测模块；

所述数据比对模块用于对信息处理模块采集的数据进行数据相似比对；

所述图像检测模块用于采集配电柜内部的图像数据，并根据信息处理模块的比对结果将其结合图像数据进行评估，根据评估结果判断数据采集异常。

作为本技术方案的进一步改进，所述数据比对模块对采集的数据进行数据相似比对的步骤如下：

数据预处理：对于上传的数据在进行比对之前，需要进行预处理，包括：过滤采集的异常数据、校正传感器的误差、把数据进行归一化处理预处理步骤；

数据相似比对：采用不同的数据相似比对算法，比对传感器采集的数据，如交叉相关分析法；

异常检测：将比对的结果与预设的阈值进行比较，判断数据是否异常，如果数据与正常值差别在一定范围内，则数据未异常；否则，数据则为异常数据。

作为本技术方案的进一步改进，所述数据监测单元包括数据分析模块和报告生成模块；

所述数据分析模块用于根据信息处理模块转换完毕的运行数据进行结合并实时分析,根据分析数据生成监控报告;

所述报告生成模块将数据分析模块生成的监控报告进行可视化显示,并发送至云端。

作为本技术方案的进一步改进，所述数据分析模块运行数据进行结合并实时分析的公式如下：

；

其中，表示第i个样本向量和第j个样本向量之间的欧氏距离，/>和/>分别代表第i个样本和第j个样本在第k个属性上的取值,主要用于运行数据的分类，将数据根据属性相似性聚到一起。

作为本技术方案的进一步改进，所述预警控制单元包括监控预警模块和监控分析模块；

所述监控预警模块用于采集用户设定运行阈值数据,并根据阈值数据对监控报告进行评估;

所述监控分析模块根据监控预警模块的评估结果判断通过网络向云端发送预警通知。

作为本技术方案的进一步改进，所述数据更新单元包括反馈采集模块和反馈更新模块；

所述反馈采集模块用于根据图像检测模块的数据采集异常结果结合监控报告进行评估,获取阈值修正方案;

所述反馈更新模块对反馈采集模块获取的阈值修正方案上传至云端进行评估,根据评估结果判断对监控预警模块设定的阈值进行实时更新。

作为本技术方案的进一步改进，所述反馈采集模块获取阈值修正方案的表达式如下：

；

其中，x为连续型随机变量的取值；mu为正态分布函数的均值；sigma为正态分布函数的标准差；pi为圆周率，是输出变量，为阈值转换数值。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统中，通过配电柜内部传感器采集到的电流、电压和温度等参数数据进行实时监控，可以及时掌握配电柜的运行状况，减少故障发生的可能性，采用多路模拟信号采集技术，能够同时采集多个传感器的参数数据，并将其转换为数字信号，确保数据的准确性和稳定性，避免了存在的信号干扰和损失问题，通过比对分析传感器数据的可靠性，及时向用户反应传感器异常状态出现，同时根据传感器状态调节阈值，提高配电柜运行监测的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构原理框图；

图2为本发明的对采集的数据进行转换的原理框图；

图3为本发明的进行比对评估的原理框图；

图4为本发明的生成监控报告的原理框图；

图5为本发明的向云端发送预警通知的原理框图；

图6为本发明的对评估方式进行更新的原理框图。

图中各个标号意义为：

10、数据收集单元；11、信息采集模块；12、信息处理模块；

20、数据检测单元；21、数据比对模块；22、图像检测模块；

30、数据监测单元；31、数据分析模块；32、报告生成模块；

40、预警控制单元；41、监控预警模块；42、监控分析模块；

50、数据更新单元；51、反馈采集模块；52、反馈更新模块。

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。

实施例

请参阅图1-图6所示，本实施例目的在于，提供了对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，包括数据收集单元10、数据检测单元20、数据监测单元30、预警控制单元40以及数据更新单元50；

数据收集单元10用于采集配电柜内部数据，并对采集的数据进行转换；

数据收集单元10包括信息采集模块11和信息处理模块12；

信息采集模块11用于实时采集配电柜内部运行数据，并对运行数据进行预处理；采集方式采用传感器进行采集，传感器包括如下：

电流传感器：安装在配电柜主要回路上，用于监测电流的变化。

电压传感器：安装在配电柜主要回路上，用于监测电压的波动。

温度传感器：安装在配电柜内部关键部位，如变压器、开关设备等，用于监测温度的变化；

采用多路模拟信号采集技术，与配电柜内部传感器相连，能够同时采集电流传感器、电压传感器和温度传感器的参数数据，并将其转换为数字信号；

信息处理模块12用于信息采集模块11预处理完毕的运行数据进行数字信号统一转换。步骤如下：

传感器信号采集：采用电流传感器、电压传感器和温度传感器等多个传感器，对配电柜内部的电流、电压和温度等参数进行实时监测。传感器将模拟信号输出给信号调理电路。

信号调理：采用信号调理电路对传感器的模拟信号进行放大、滤波、隔离、线性化等处理。信号调理电路的作用是使信号符合采集设备的输入要求。

模数转换：将信号调理电路输出的模拟信号转换为数字信号，采用模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，并进行采样和保持。表达式如下：

传感器输出信号的表达式：假设电流传感器输出为I，电压传感器输出为V，温度传感器输出为T，则三种传感器的输出信号可以表示为：

电流信号：

；

电压信号：

；

温度信号：

；

其中，Ki、Kv、Kt分别是传感器的灵敏度系数；Ai、Av、At分别是信号调理电路的放大系数；Is、Vm、Et分别是被测电流、电压和温度。

模数转换电路的表达式：

假设采用n位模数转换器，输入电压为Vin，则模数转换器的输出可以表示为：

；

其中，Vref是参考电压，D是模数转换器的输出数字量。

数据检测单元20用于将数据收集单元10采集的数据进行比对评估，并根据评估结果采集配电柜的图像数据进行检测；

数据检测单元20包括数据比对模块21和图像检测模块22；

数据比对模块21用于对信息处理模块12采集的数据进行数据相似比对；

数据比对模块21对采集的数据进行数据相似比对的步骤如下：

数据预处理：对于上传的数据在进行比对之前，需要进行预处理，包括：过滤采集的异常数据、校正传感器的误差、把数据进行归一化处理预处理步骤；

数据相似比对：采用不同的数据相似比对算法，比对传感器采集的数据，如交叉相关分析法；交叉相关分析法是一种度量两组时间序列之间相互关系的方法，其公式如下：

；

其中，表示时间序列x和y在时滞l下的相关系数，n表示时间序列的长度，xi和yil分别为x和y在时间点i和i+1时的取值，xbar和ybar为各自时间序列的均值。

异常检测：将比对的结果与预设的阈值进行比较，判断数据是否异常，如果数据与正常值差别在一定范围内，则数据未异常；否则，数据则为异常数据。

图像检测模块22用于采集配电柜内部的图像数据，并根据信息处理模块12的比对结果将其结合图像数据进行评估，根据评估结果判断数据采集异常。步骤如下：

采集配电柜内部的图像数据：使用合适的图像采集设备，如CCD相机获取配电柜内部场景图像数据。

图像数据进行预处理：包括灰度化、二值化、去噪等操作，以提高后续处理的准确性。

对传感器数据进行采集和处理：使用多路模拟信号采集技术，对配电柜内部的电流、电压和温度等参数进行实时监测，其中包括信号采集、信号调理、模数转换、数字信号处理、信号滤波等步骤。

将图像数据和采集的传感器数据进行比对： 根据采集传感器数据的时间戳对应到图像数据中，找到对应位置的像素点，比对其灰度值或特征值，判断是否存在异常如电器故障、温度异常等。

评估传感器异常状态：将判断出的异常位置和对应的传感器数据结合，通过数据的统计分析进行评估，确定异常状态。评估结果可以通过图像与异常数据结合的技术在图像中标出异常区域；

数据监测单元30用于将数据检测单元20检测完毕的数据进行分析，生成监控报告；

数据监测单元30包括数据分析模块31和报告生成模块32；

数据分析模块31用于根据信息处理模块12转换完毕的运行数据进行结合并实时分析,根据分析数据生成监控报告;

数据分析模块31运行数据进行结合并实时分析的公式如下：

；

其中，表示第i个样本向量和第j个样本向量之间的欧氏距离，/>和/>分别代表第i个样本和第j个样本在第k个属性上的取值,主要用于运行数据的分类，将数据根据属性相似性聚到一起。

报告生成模块32将数据分析模块31生成的监控报告进行可视化显示,并发送至云端。步骤如下：

数据可视化处理：将监控报告中的数据进行可视化展示，比如使用图表、图像等形式来呈现监控结果，以便用户可以直观地理解和使用这些数据。

数据存储和传输：将数据存储至云端，可以使用云计算平台上的存储服务或者专用的数据存储设备，传输可以通过互联网、局域网、WiFi等方式实现。

预警控制单元40用于将对监控报告进行评估，根据评估结果向云端发送预警通知；

预警控制单元40包括监控预警模块41和监控分析模块42；

监控预警模块41用于采集用户设定运行阈值数据,并根据阈值数据对监控报告进行评估;步骤如下：

获取阈值数据：用户设定运行阈值数据，可以包括电流、电压、温度等参数的上下限，或某些特定的事件阈值如电器故障次数、运行时间等。

获取监控报告数据：从监控系统中获取监控报告中的数据，包括电流、电压、温度等参数、电器故障次数、运行时间等数据。

对比数据：将用户设定的运行阈值数据与监控报告中的数据进行对比。可以使用比较运算符如>，<，==等对数据进行比较，如果参数的值超过了预设的阈值，则认为发生了异常。

监控分析模块42根据监控预警模块41的评估结果判断通过网络向云端发送预警通知。步骤如下：

根据异常情况进行报警或其他处理：如果参数的值超过了设定的阈值，则需要进行相应处理，比如发出报警、触发自动停机、通知相关负责人等

数据更新单元50用于收集用户对预警控制单元40发送的预警通知的反馈信息，并根据信息对预警控制单元40评估方式进行更新。

数据更新单元50包括反馈采集模块51和反馈更新模块52；

反馈采集模块51用于根据图像检测模块22的数据采集异常结果结合监控报告进行评估,获取阈值修正方案;

反馈采集模块51获取阈值修正方案的表达式如下：

；

其中，x为连续型随机变量的取值；mu为正态分布函数的均值；sigma为正态分布函数的标准差；pi为圆周率，是输出变量，为阈值转换数值。

反馈更新模块52对反馈采集模块51获取的阈值修正方案上传至云端进行评估,根据评估结果判断对监控预警模块41设定的阈值进行实时更新。

获取阈值修正方案：根据监控报告中的数据和异常情况，推出阈值修正方案。比如可以使用Python中的数据处理和可视化库，基于历史数据整理成数据模型，再使用机器学习等算法制定适合当前数据的修正方案。

上传阈值修正方案至云端并进行评估：将阈值修正方案上传至云端，使用云计算平台上的分析和处理工具，对修正方案进行评估和验证。

根据评估结果判断是否需要对设定的阈值进行实时更新：根据评估结果判断当前设定的阈值是否合理，如果需要进行更新，则将新的阈值设定上传至云端。

在云端更新阈值设定：使用云计算平台上的API，将更新后的阈值设定修改和保存至数据库中。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，其特征在于：包括数据收集单元（10）、数据检测单元（20）、数据监测单元（30）、预警控制单元（40）以及数据更新单元（50）；

所述数据收集单元（10）用于采集配电柜内部数据，并对采集的数据进行转换；

所述数据检测单元（20）用于将数据收集单元（10）采集的数据进行比对评估，并根据评估结果采集配电柜的图像数据进行检测；

所述数据监测单元（30）用于将数据检测单元（20）检测完毕的数据进行分析，生成监控报告，所述预警控制单元（40）用于将对监控报告进行评估，根据评估结果向云端发送预警通知；

所述数据更新单元（50）用于收集用户对预警控制单元（40）发送的预警通知的反馈信息，并根据信息对预警控制单元（40）评估方式进行更新。

2.根据权利要求1所述的对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，其特征在于：所述数据收集单元（10）包括信息采集模块（11）和信息处理模块（12）；

所述信息采集模块（11）用于实时采集配电柜内部运行数据，并对运行数据进行预处理；

所述信息处理模块（12）用于信息采集模块（11）预处理完毕的运行数据进行数字信号统一转换。

3.根据权利要求2所述的对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，其特征在于：所述数据检测单元（20）包括数据比对模块（21）和图像检测模块（22）；

所述数据比对模块（21）用于对信息处理模块（12）采集的数据进行数据相似比对；

所述图像检测模块（22）用于采集配电柜内部的图像数据，并根据信息处理模块（12）的比对结果将其结合图像数据进行评估，根据评估结果判断数据采集异常。

4.根据权利要求3所述的对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，其特征在于：所述数据比对模块（21）对采集的数据进行数据相似比对的步骤如下：

数据预处理：对于上传的数据在进行比对之前，需要进行预处理，包括：过滤采集的异常数据、校正传感器的误差、把数据进行归一化处理预处理步骤；

数据相似比对：采用不同的数据相似比对算法，比对传感器采集的数据，如交叉相关分析法；

异常检测：将比对的结果与预设的阈值进行比较，判断数据是否异常，如果数据与正常值差别在一定范围内，则数据未异常；否则，数据则为异常数据。

5.根据权利要求2所述的对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，其特征在于：所述数据监测单元（30）包括数据分析模块（31）和报告生成模块（32）；

所述数据分析模块（31）用于根据信息处理模块（12）转换完毕的运行数据进行结合并实时分析,根据分析数据生成监控报告;

所述报告生成模块（32）将数据分析模块（31）生成的监控报告进行可视化显示,并发送至云端。

6.根据权利要求5所述的对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，其特征在于：所述数据分析模块（31）运行数据进行结合并实时分析的公式如下：

；

其中，表示第i个样本向量和第j个样本向量之间的欧氏距离，/>和/>分别代表第i个样本和第j个样本在第k个属性上的取值,主要用于运行数据的分类，将数据根据属性相似性聚到一起。

7.根据权利要求1所述的对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，其特征在于：所述预警控制单元（40）包括监控预警模块（41）和监控分析模块（42）；

所述监控预警模块（41）用于采集用户设定运行阈值数据,并根据阈值数据对监控报告进行评估;

所述监控分析模块（42）根据监控预警模块（41）的评估结果判断通过网络向云端发送预警通知。

8.根据权利要求2所述的对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，其特征在于：所述数据更新单元（50）包括反馈采集模块（51）和反馈更新模块（52）；

所述反馈采集模块（51）用于根据图像检测模块（22）的数据采集异常结果结合监控报告进行评估,获取阈值修正方案;

所述反馈更新模块（52）对反馈采集模块（51）获取的阈值修正方案上传至云端进行评估，根据评估结果判断对监控预警模块（41）设定的阈值进行实时更新。

9.根据权利要求8所述的对内部进行实时监控的高压直流配电柜监控系统，其特征在于：所述反馈采集模块（51）获取阈值修正方案的表达式如下：

；

其中，x为连续型随机变量的取值；mu为正态分布函数的均值；sigma为正态分布函数的标准差；pi为圆周率，是输出变量，为阈值转换数值。