CN117031164A - 基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于温度监管领域，涉及数据分析技术，用于解决现有技术中的温度监管系统，无法对自身的监测异常状态进行监控分析的问题，具体是基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，包括智能监管平台，智能监管平台通信连接有测试模拟模块、温度监测模块、校准分析模块以及存储模块，测试模拟模块用于对干式空心电抗器的运行温度进行模拟测试分析：将可逆色变组分材料涂敷在干式空心电抗器的外壳表面，在干式空气电抗器的外表面设置若干个温度传感器，将干式空心电抗器投入到变电站中；本发明是对可逆色变组分材料的颜色变化与温度变化之间的关联性进行测试分析，从而得到色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线等监测参数。
Description
技术领域
本发明属于温度监管领域，涉及数据分析技术，具体是基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统。
背景技术
电气设备发热故障影响其正常运行甚至减少设备的使用寿命，发热故障检测是变电站设备巡检的重要任务，目前常用的电力设备温度检测方法有红外测温技术、热电偶温度传感器、光纤光栅传感器等，而现有技术中的电气设备发热检测方法无法对结构复杂、测温面积大的电气设备进行温度的精准监控；
为了克服传统测温方法的缺陷，现将热致变色材料应用于电气设备发热故障检测，具有安装操作简单、成本低、直观明了和便于巡检的特点，对于复杂结构、测温面积大和温度分布不均匀的电气设备发热故障检测也同样适用，但是现有技术中的热致变色材料的温度监管系统，无法对自身的监测异常状态进行监控分析，也无法对温度检测结果的精确性进行验证，从而导致温度监管系统输出结果的可靠性低下；
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基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，用于解决现有技术中的温度监管系统，无法对自身的监测异常状态进行监控分析的问题。
本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以对自身的监测异常状态进行监控分析的基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，包括智能监管平台，所述智能监管平台通信连接有测试模拟模块、温度监测模块、校准分析模块以及存储模块；
所述测试模拟模块用于对干式空心电抗器的运行温度进行模拟测试分析：将可逆色变组分材料涂敷在干式空心电抗器的外壳表面，在干式空气电抗器的外表面设置若干个温度传感器，将干式空心电抗器投入到变电站中，在干式空心电抗器运行时通过模拟测试得到色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线；
所述温度监测模块用于对干式空心电抗器的运行温度进行监测分析：对涂敷在干式空心电抗器外表面的可逆色变组分材料进行图像拍摄并获取色变温度值，通过色变温度值对干式空心电抗器的运行温度进行预警分析；
所述校准分析模块用于对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准分析。
作为本发明的一种优选实施方式，色变温度阈值的获取过程包括：将所有温度传感器采集到的温度值的最大值标记为采集温度值，对涂敷在干式空心电抗器外表面的可逆色变组分材料进行图像拍摄并得到测试图像，获取测试图像的色变温度值：将测试图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过存储模块获取到灰度阈值，将灰度值不小于灰度阈值的像素格标记为色变格，将色变格的数量标记为色变值，对所有色变格的灰度值进行求和取平均值得到色灰值，通过对色变值与色灰值进行数值计算得到色变温度值；将连续运行时长不小于预设时长阈值的运行过程标记为测试过程，将测试过程中的采集温度值达到预设的温度预警值时的色变温度值标记为测试过程的色变预警值，将测试过程中采集温度值达到预设的温度预警值的运行时长最小值与运行时长最大值构成运时范围，将所有测试过程的色变预警值的最小值标记为色变温度阈值。
作为本发明的一种优选实施方式，色变温度值SW的计算公式为：SW＝α1*SB+α2*SH，其中SW、SB以及SH分别为色变温度值、色变值以及色灰值的数值，α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞1。
作为本发明的一种优选实施方式，运时范围的获取过程包括：将测试过程中采集温度值达到预设的温度预警值的测试过程运行时长标记为测试过程的时长标记值，由所有测试过程中的时长标记值的最小值与时长标记值的最大值构成运时范围。
作为本发明的一种优选实施方式，交低曲线与交高曲线的获取过程包括：以运行时长为X轴、色变温度值为Y轴建立直角坐标系，根据色变温度值在直角坐标系中绘制测试过程的色变曲线，将所有色变曲线平移到同一个直角坐标系当中，同时在X轴上生成若干个均匀分布的测试点，以测试点为端点在直角坐标系的第一象限作出一条垂直于X轴的测试射线，将测试射线与色变曲线交点的最低点标记为测试点的交叉低点，将测试射线与色变曲线交点的最高点标记为测试点的交叉高点，将交叉低点自左向右依次进行连接得到交低曲线，将交叉高点自左向右依次进行连接得到交高曲线。
作为本发明的一种优选实施方式，通过色变温度值对干式空心电抗器的运行温度进行预警分析的过程包括：在色变温度值不小于色变温度阈值时生成温度预警信号并将温度预警信号发送至智能监管平台，智能监管平台接收到温度预警信号后将温度预警信号发送至校准分析模块以及管理人员的手机终端。
作为本发明的一种优选实施方式，温度监测模块对干式空心电抗器的运行温度进行监测分析的过程还包括：以运行时长为X轴、色变温度值为Y轴建立直角坐标系，将交低曲线与交高曲线平移至直角坐标系当中，根据干式空心电抗器的实时色变温度值在直角坐标系中绘制色变曲线，当色变曲线与交低曲线或交高曲线存在交叉点时生成监测异常信号并将监测异常信号发送至智能监管平台，智能监管平台接收到监测异常信号后将监测异常信号发送至管理人员的手机终端。
作为本发明的一种优选实施方式，校准分析模块对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准分析的具体过程包括：在校准分析模块接收到温度预警信号时调取干式空心电抗器的运行时长，将运行时长与运时范围进行比对：若运行时长位于运时范围之内，则判定运行温度监测分析结果不需要进行校准分析；若运行时长位于运时范围之外，则判定运行温度监测分析结果需要进行校准分析，生成校准信号并将校准信号发送至智能监管平台，智能监管平台接收到校准信号后将校准信号发送至管理人员的手机终端，管理人员接收到校准信号后对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准。
作为本发明的一种优选实施方式，对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准的方式包括采用测试模拟模块重新进行模拟测试以及对涂敷材料进行更换。
该基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一：对干式空心电抗器的运行温度进行模拟测试分析：将可逆色变组分材料涂敷在干式空心电抗器的外壳表面，在干式空气电抗器的外表面设置若干个温度传感器，通过模拟测试得到色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线；
步骤二：对干式空心电抗器的运行温度进行监测分析：对涂敷在干式空心电抗器外表面的可逆色变组分材料进行图像拍摄并获取色变温度值，在色变温度值不小于色变温度阈值时进行温度预警；
步骤三：对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准分析：在校准分析模块接收到温度预警信号时调取干式空心电抗器的运行时长，将运行时长与运时范围进行比对并通过比对结果对运行温度监测分析结果是否需要校准分析进行判定。
本发明具备下述有益效果：
1、通过测试模拟模块可以对可逆色变组分材料的颜色变化与温度变化之间的关联性进行测试分析，从而得到色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线等监测参数，通过色变温度阈值可以对干式空心电抗器的温度进行实时监控，然后采用运时范围在干式空心电抗器的温度监测过程出现明显异常时进行预警，保证温度检测输出结果的精确性；
2、通过温度监测模块可以对干式空心电抗器的运行温度进行监测分析，对色变温度值进行实时采集与分析，通过采集与分析结果对干式空心电抗器进行温度预警，通过运时范围对温度预警结果进行辅助验证；
3、通过校准分析模块可以对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准分析，通过交高曲线与交高曲线对干式空心电抗器的温度检测结果校准必要性进行监控，在需要校准时重新进行模拟测试对色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线进行更新。
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，基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，包括智能监管平台，智能监管平台通信连接有测试模拟模块、温度监测模块、校准分析模块以及存储模块。
测试模拟模块用于对干式空心电抗器的运行温度进行模拟测试分析：将可逆色变组分材料涂敷在干式空心电抗器的外壳表面，在干式空气电抗器的外表面设置若干个温度传感器，将干式空心电抗器投入到变电站中，在干式空心电抗器运行时，将所有温度传感器采集到的温度值的最大值标记为采集温度值，对涂敷在干式空心电抗器外表面的可逆色变组分材料进行图像拍摄并得到测试图像，获取测试图像的色变温度值SW：将测试图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过存储模块获取到灰度阈值，将灰度值不小于灰度阈值的像素格标记为色变格，将色变格的数量标记为色变值SB，对所有色变格的灰度值进行求和取平均值得到色灰值SH，通过公式SW＝α1*SB+α2*SH得到色变温度值SW，其中α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞1；将连续运行时长不小于预设时长阈值的运行过程标记为测试过程，将测试过程中的采集温度值达到预设的温度预警值时的色变温度值SW标记为测试过程的色变预警值，将所有测试过程的色变预警值的最小值标记为色变温度阈值；将测试过程中采集温度值达到预设的温度预警值的测试过程运行时长标记为测试过程的时长标记值，由所有测试过程中的时长标记值的最小值与时长标记值的最大值构成运时范围；以运行时长为X轴、色变温度值为Y轴建立直角坐标系，根据色变温度值SW在直角坐标系中绘制测试过程的色变曲线，将所有色变曲线平移到同一个直角坐标系当中，同时在X轴上生成若干个均匀分布的测试点，以测试点为端点在直角坐标系的第一象限作出一条垂直于X轴的测试射线，将测试射线与色变曲线交点的最低点标记为测试点的交叉低点，将测试射线与色变曲线交点的最高点标记为测试点的交叉高点，将交叉低点自左向右依次进行连接得到交低曲线，将交叉高点自左向右依次进行连接得到交高曲线，将色变温度阈值、交低曲线以及交高曲线通过智能监管平台发送至温度监测模块；将运时范围通过智能监管平台发送至校准分析模块；对可逆色变组分材料的颜色变化与温度变化之间的关联性进行测试分析，从而得到色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线等监测参数，通过色变温度阈值可以对干式空心电抗器的温度进行实时监控，然后采用运时范围在干式空心电抗器的温度监测过程出现明显异常时进行预警，保证温度检测输出结果的精确性。
温度监测模块用于对干式空心电抗器的运行温度进行监测分析：对涂敷在干式空心电抗器外表面的可逆色变组分材料进行图像拍摄并获取色变温度值SW，在色变温度值SW不小于色变温度阈值时生成温度预警信号并将温度预警信号发送至智能监管平台，智能监管平台接收到温度预警信号后将温度预警信号发送至校准分析模块以及管理人员的手机终端；以运行时长为X轴、色变温度值为Y轴建立直角坐标系，将交低曲线与交高曲线平移至直角坐标系当中，根据干式空心电抗器的实时色变温度值SW在直角坐标系中绘制色变曲线，当色变曲线与交低曲线或交高曲线存在交叉点时生成监测异常信号并将监测异常信号发送至智能监管平台，智能监管平台接收到监测异常信号后将监测异常信号发送至管理人员的手机终端；对干式空心电抗器的运行温度进行监测分析，对色变温度值进行实时采集与分析，通过采集与分析结果对干式空心电抗器进行温度预警，通过运时范围对温度预警结果进行辅助验证。
校准分析模块用于对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准分析：在校准分析模块接收到温度预警信号时调取干式空心电抗器的运行时长，将运行时长与运时范围进行比对：若运行时长位于运时范围之内，则判定运行温度监测分析结果不需要进行校准分析；若运行时长位于运时范围之外，则判定运行温度监测分析结果需要进行校准分析，生成校准信号并将校准信号发送至智能监管平台，智能监管平台接收到校准信号后将校准信号发送至管理人员的手机终端，管理人员接收到校准信号后采用测试模拟模块重新进行模拟测试或对涂敷材料进行更换；对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准分析，通过交高曲线与交高曲线对干式空心电抗器的温度检测结果校准必要性进行监控，在需要校准时重新进行模拟测试对色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线进行更新。
实施例二
如图2所示，一种基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管方法，包括以下步骤：
步骤一：对干式空心电抗器的运行温度进行模拟测试分析：将可逆色变组分材料涂敷在干式空心电抗器的外壳表面，在干式空气电抗器的外表面设置若干个温度传感器，通过模拟测试得到色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线；
步骤二：对干式空心电抗器的运行温度进行监测分析：对涂敷在干式空心电抗器外表面的可逆色变组分材料进行图像拍摄并获取色变温度值SW，在色变温度值SW不小于色变温度阈值时进行温度预警；
步骤三：对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准分析：在校准分析模块接收到温度预警信号时调取干式空心电抗器的运行时长，将运行时长与运时范围进行比对并通过比对结果对运行温度监测分析结果是否需要校准分析进行判定。
基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，本发明在工作时，将可逆色变组分材料涂敷在干式空心电抗器的外壳表面，在干式空气电抗器的外表面设置若干个温度传感器，通过模拟测试得到色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线；对涂敷在干式空心电抗器外表面的可逆色变组分材料进行图像拍摄并获取色变温度值SW，在色变温度值SW不小于色变温度阈值时进行温度预警；在校准分析模块接收到温度预警信号时调取干式空心电抗器的运行时长，将运行时长与运时范围进行比对并通过比对结果对运行温度监测分析结果是否需要校准分析进行判定。
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SW＝α1*SB+α2*SH；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色变温度值；将设定的色变温度值和采集的样本数据代入公式，任意两个公式构成二元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1以及α2的取值分别为3.25和2.17；
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色变温度值；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如色变温度值与色变值的数值成正比。
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 (10)
1.基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，其特征在于，包括智能监管平台，所述智能监管平台通信连接有测试模拟模块、温度监测模块、校准分析模块以及存储模块；
所述测试模拟模块用于对干式空心电抗器的运行温度进行模拟测试分析：将可逆色变组分材料涂敷在干式空心电抗器的外壳表面，在干式空气电抗器的外表面设置若干个温度传感器，将干式空心电抗器投入到变电站中，在干式空心电抗器运行时通过模拟测试得到色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线；
所述温度监测模块用于对干式空心电抗器的运行温度进行监测分析：对涂敷在干式空心电抗器外表面的可逆色变组分材料进行图像拍摄并获取色变温度值，通过色变温度值对干式空心电抗器的运行温度进行预警分析；
所述校准分析模块用于对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准分析。
2.根据权利要求1所述的基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，其特征在于，色变温度阈值的获取过程包括：将所有温度传感器采集到的温度值的最大值标记为采集温度值，对涂敷在干式空心电抗器外表面的可逆色变组分材料进行图像拍摄并得到测试图像，获取测试图像的色变温度值：将测试图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过存储模块获取到灰度阈值，将灰度值不小于灰度阈值的像素格标记为色变格，将色变格的数量标记为色变值，对所有色变格的灰度值进行求和取平均值得到色灰值，通过对色变值与色灰值进行数值计算得到色变温度值；将连续运行时长不小于预设时长阈值的运行过程标记为测试过程，将测试过程中的采集温度值达到预设的温度预警值时的色变温度值标记为测试过程的色变预警值，将测试过程中采集温度值达到预设的温度预警值的运行时长最小值与运行时长最大值构成运时范围，将所有测试过程的色变预警值的最小值标记为色变温度阈值。
3.根据权利要求2所述的基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，其特征在于，色变温度值SW的计算公式为：SW＝α1*SB+α2*SH，其中SW、SB以及SH分别为色变温度值、色变值以及色灰值的数值，α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞1。
4.根据权利要求3所述的基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，其特征在于，运时范围的获取过程包括：将测试过程中采集温度值达到预设的温度预警值的测试过程运行时长标记为测试过程的时长标记值，由所有测试过程中的时长标记值的最小值与时长标记值的最大值构成运时范围。
5.根据权利要求4所述的基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，其特征在于，交低曲线与交高曲线的获取过程包括：以运行时长为X轴、色变温度值为Y轴建立直角坐标系，根据色变温度值在直角坐标系中绘制测试过程的色变曲线，将所有色变曲线平移到同一个直角坐标系当中，同时在X轴上生成若干个均匀分布的测试点，以测试点为端点在直角坐标系的第一象限作出一条垂直于X轴的测试射线，将测试射线与色变曲线交点的最低点标记为测试点的交叉低点，将测试射线与色变曲线交点的最高点标记为测试点的交叉高点，将交叉低点自左向右依次进行连接得到交低曲线，将交叉高点自左向右依次进行连接得到交高曲线。
6.根据权利要求5所述的基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，其特征在于，通过色变温度值对干式空心电抗器的运行温度进行预警分析的过程包括：在色变温度值不小于色变温度阈值时生成温度预警信号并将温度预警信号发送至智能监管平台，智能监管平台接收到温度预警信号后将温度预警信号发送至校准分析模块以及管理人员的手机终端。
7.根据权利要求6所述的基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，其特征在于，温度监测模块对干式空心电抗器的运行温度进行监测分析的过程还包括：以运行时长为X轴、色变温度值为Y轴建立直角坐标系，将交低曲线与交高曲线平移至直角坐标系当中，根据干式空心电抗器的实时色变温度值在直角坐标系中绘制色变曲线，当色变曲线与交低曲线或交高曲线存在交叉点时生成监测异常信号并将监测异常信号发送至智能监管平台，智能监管平台接收到监测异常信号后将监测异常信号发送至管理人员的手机终端。
8.根据权利要求7所述的基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，其特征在于，校准分析模块对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准分析的具体过程包括：在校准分析模块接收到温度预警信号时调取干式空心电抗器的运行时长，将运行时长与运时范围进行比对：若运行时长位于运时范围之内，则判定运行温度监测分析结果不需要进行校准分析；若运行时长位于运时范围之外，则判定运行温度监测分析结果需要进行校准分析，生成校准信号并将校准信号发送至智能监管平台，智能监管平台接收到校准信号后将校准信号发送至管理人员的手机终端，管理人员接收到校准信号后对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准。
9.根据权利要求8所述的基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，其特征在于，对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准的方式包括采用测试模拟模块重新进行模拟测试以及对涂敷材料进行更换。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统，其特征在于，该基于数据分析的干式空心电抗器运行温度智能监管系统的工作方法，包括以下步骤：
步骤一：对干式空心电抗器的运行温度进行模拟测试分析：将可逆色变组分材料涂敷在干式空心电抗器的外壳表面，在干式空气电抗器的外表面设置若干个温度传感器，通过模拟测试得到色变温度阈值、运时范围、交高曲线以及交低曲线；
步骤二：对干式空心电抗器的运行温度进行监测分析：对涂敷在干式空心电抗器外表面的可逆色变组分材料进行图像拍摄并获取色变温度值，在色变温度值不小于色变温度阈值时进行温度预警；
步骤三：对干式空心电抗器的运行温度监测分析结果进行校准分析：在校准分析模块接收到温度预警信号时调取干式空心电抗器的运行时长，将运行时长与运时范围进行比对并通过比对结果对运行温度监测分析结果是否需要校准分析进行判定。
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