CN117220766A - 一种电力设备光缆通信传输异常检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，涉及异常检测技术领域，主要解决的问题是光缆通信传输效率和故障诊断效率低以及故障位置寻找方法单一，步骤包括，准备检测工具和设备并检查光缆的连接情况；检测电力设备光缆通信传输状况；定位光缆通信传输异常的位置；对检测到的异常情况进行维修和排查；对光缆通信传输异常检测结果进行管理，通过频率调制算法实现电力设备光缆通信的传输，提高了光缆通信传输的工作效率；通过异常检测算法模型实现对电力设备光缆通信传输中故障的诊断，提高了诊断效率；通过故障巡检单元确定故障具体位置，提高了寻找故障速度，大大提高了电力设备光缆通信传输异常检测能力。
Description
技术领域
本发明涉及异常检测技术领域，且更确切地涉及一种电力设备光缆通信传输异常检测方法。
背景技术
电力设备光缆通信传输是指利用光纤传输技术，将通信信号通过光缆进行传输的通信方式。光缆作为传输介质，具有较高的带宽、低损耗、抗电磁干扰等优势，广泛应用于电力系统中的通信传输领域。随着科学技术的发展，光缆通信传输被应用到越来越多的领域，包括网络监测与控制、远程监测与故障诊断、通信传输安全保障和智能电网应用。同时，随着电力设备光缆通信网络的快速发展，保证通信传输的安全和可靠性对于电力系统的正常运行至关重要，针对电力设备光缆通信传输异常的检测方法也逐渐受到越来越多的关注。以往的方法主要依赖于人工巡检和传统的报警系统，但在大规模、高速、复杂的网络环境下，这些方法已经无法满足需求。因此，开发高效、自动化的光缆通信传输异常检测方法成为迫切的需求。
由于光缆通信在进行传输时，传输信号频率低，电力设备光缆通信传输异常检测能力滞后，影响光缆通信传输的工作效率；在对电力设备光缆通信传输异常进行诊断时，多采用传统的人工巡逻诊断，增加了工作量，诊断效率低；寻找故障位置时如果依靠一个方法过于单一，不利于快速找到故障位置，效率低下。
发明内容
针对上述技术的不足，本发明公开一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，通过频率调制算法实现电力设备光缆通信的传输，提高了光缆通信传输的工作效率；通过异常检测算法模型实现对电力设备光缆通信传输中故障的诊断，提高了诊断效率；通过故障巡检单元确定故障具体位置，提高了寻找故障速度，大大提高了电力设备光缆通信传输异常检测能力。
因此，本发明提供了一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，包括如下步骤：
步骤1、准备检测工具和设备并检查光缆的连接情况；
通过设备检测模块准备检测设备并对电力设备的连接进行检查；
步骤2、检测电力设备光缆通信传输状况；
通过传输检测模块进行电力设备光缆通信传输和检测；所述传输检测模块包括光缆通信单元、光功率检测单元、时延测量单元和损耗测量单元，所述光缆通信单元通过频率调制算法和光的全反射特性实现电力设备光缆通信的传输；所述光功率检测单元通过光电探测器实现对电力设备光缆通信中光功率的检测；所述时延测量单元采用时钟同步激光器测量光信号在光缆通信中传输所需要的时间以实现对电力设备时延的检测；所述损耗测量单元通过光频域反射分析器OFDR测量光信号的损耗值以实现对电力设备损耗的检测，所述光缆通信单元的输出端连接所述光功率检测单元的输入端，所述光功率检测单元的输出端连接所述时延测量单元的输入端，所述时延测量单元的输出端连接所述损耗测量单元的输入端；
步骤3、定位光缆通信传输异常的位置；
通过故障定位模块找到光缆通信传输时发生异常的位置；所述故障定位模块包括故障诊断单元、故障巡检单元和定位输出单元，所述故障诊断单元通过异常检测算法模型实现对电力设备光缆通信传输中故障的诊断；所述故障巡检单元通过双路测量电流和电压以确定故障的具体位置；所述定位输出单元以文字和图形的形式将故障定位结果进行输出，所述故障诊断单元的输出端连接所述故障巡检单元的输入端，所述故障巡检单元的输出端连接所述定位输出单元的输入端，所述故障巡检单元连接有故障信息隔离模块；
步骤4、对检测到的异常情况进行维修和排查；
通过修复模块对检测到的异常情况进行维修和排查；
步骤5、对光缆通信传输异常检测结果进行管理；
通过数据管理模块对检测结果进行管理。
作为上述技术方案的进一步描述，所述设备检测模块包括电源检测单元、端口检测单元和光缆连接检测单元，所述电源检测单元通过电流传感器检测电力设备的电流变化以检测电力设备的工作运行状态；所述端口检测单元通过信号检测电路检测光缆连接的端口、接头和适配器以实现对电力设备通信接口状态的检测；所述光缆连接检测单元通过光传感器检测光缆的连接以检验电力设备光缆连接的稳定，所述电源检测单元的输出端连接所述端口检测单元的输入端，所述端口检测单元的输出端连接所述光缆连接检测单元的输入端。
作为上述技术方案的进一步描述，所述信号检测电路包括信号发生器、光电转换器、测量器和放大器，所述信号发生器通过脉冲波形产生待发送的测试信号以实现检测信号的生成；所述光电转换器采用光电二极管将光信号转换为电信号；所述测量器通过信号采样测量所述光电转换器输出的电信号；所述放大器通过晶体管实现所述测量器输出电信号的放大，所述信号发生器的输出端连接所述光电转换器的输入端，所述光电转换器的输出端连接所述测量器的输出端，所述测量器的输出端连接所述放大器的输入端。
作为上述技术方案的进一步描述，所述频率调制算法的工作方法为：首先，输入低频信号，将待调制的低频信号作为输入，根据调频调制选择正弦波形；接着，根据调制函数计算频率偏移量的变化值，将正弦波形与调制参数进行合并，并通过信号合成函数生成调制信号，所述调制函数和信号合成函数的公式表达式为：
（1）
（2）
在公式（1）-（2）中，表示调制函数，/>表示初始值，/>表示待调制数据，/>表示低频信号值，/>表示信号合成函数，/>表示待合成数据，/>表示合成次数，/>表示上次合成数据，/>表示开始的次数；最后，将调制生成的信号送入前端电路中，用于电力设备光缆通信传输。
作为上述技术方案的进一步描述，所述异常检测算法模型包括特征提取单元、特征选择单元、异常检测单元和决策单元，所述特征提取单元通过时域分析提取电力设备光缆通信传输中的参数特征值；所述特征选择单元通过信息增益选择电力设备光缆通信传输中的参数特征值以实现特征维度的优化；所述异常检测单元通过预定义的故障诊断模式实现对电力设备异常的检测；所述决策单元通过分析异常检测算法的结果生成诊断报告以实现故障诊断决策，所述特征提取单元的输出端连接所述特征选择单元的输入端，所述特征选择单元的输出端连接所述异常检测单元的输入端，所述异常检测单元的输出端连接所述决策单元的输入端。
作为上述技术方案的进一步描述，所述异常检测算法的工作方法为：首先，收集需要进行异常检测的数据，并通过提取函数从收集到的数据中提取参数特征值，所述提取函数的公式表达式为：
（3）
在公式（3）中，表示提取函数，/>表示提取参数值，/>表示提取因子，/>表示异常参数值，/>表示开始次数；接着，根据提取到的特征值建立高斯模型，并通过模拟函数训练高斯模型以区分正常数据和异常数据，所述模拟函数的公式表达式为：
（4）
在公式（4）中，表示模拟函数，/>表示提取参数值，/>表示模拟正常数据，/>表示模拟异常数据；最后，使用训练后的高斯模型对新的未标记数据进行异常检测，根据检测结果进行反馈和调整。
作为上述技术方案的进一步描述，所述故障巡检单元包括光时域反射分析仪、可见光源定位仪和时域反射分析仪，所述光时域反射分析仪通过发送激光脉冲信号并接收反射信号，测量光信号在光缆中的传播时间和衰减情况以确定故障位置；所述可见光源定位仪通过发送红色LED光源以检测光缆中的故障；所述时域反射分析仪通过发送电脉冲信号并测量反射信号，测量信号在导线中的传播时间和反射情况，以确定故障位置。
作为上述技术方案的进一步描述，所述故障信息隔离模块包括故障感知单元、隔离决策单元和隔离执行单元，所述故障感知单元通过光缆信号感测器感知电力设备光缆通信的传输故障；所述隔离决策单元通过数据挖掘和机器学习做出隔离决策；所述隔离执行单元通过控制电路开关、切断电源、启动备用设备执行所述隔离决策单元的隔离决策，所述故障感知单元的输出端连接所述隔离决策单元的输入端，所述隔离决策单元的输出端连接所述隔离执行单元的输入端。
作为上述技术方案的进一步描述，所述修复模块包括异常排查单元、故障修复单元、故障分析单元和优化单元，所述异常排查单元通过数据采集实现电力设备故障的排查；所述故障修复单元通过硬件替换对电力设备光缆通信的传输系统进行维修和恢复；所述故障分析单元通过汇总整理故障修复信息分析原因并总结解决方案；所述优化单元通过对电力设备的性能和效率进行调优以实现光缆通信传输的正常工作，所述异常排查单元的输出端连接所述故障修复单元的输入端，所述故障修复单元的输出端连接所述故障分析单元的输入端，所述故障分析单元的输出端连接所述优化单元的输入端。
作为上述技术方案的进一步描述，所述数据管理模块包括数据处理单元、数据存储单元和可视化单元，所述数据处理单元通过数据清洗、筛选和划分对光缆传输异常数据进行处理；所述数据存储单元采用MySQL对光缆传输数据进行记录；所述可视化单元采用液晶显示屏将已存储数据进行显示，所述数据处理单元的输出端连接所述数据存储单元的输入端，所述数据存储单元的输出端连接所述可视化单元的输入端。
本发明区别于现有技术有益的技术效果在于：本发明公开一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，通过频率调制算法实现电力设备光缆通信的传输，提高了光缆通信传输的工作效率；通过异常检测算法模型实现对电力设备光缆通信传输中故障的诊断，提高了诊断效率；通过故障巡检单元确定故障具体位置，提高了寻找故障速度，大大提高了电力设备光缆通信传输异常检测能力。
附图说明
为了更加直观和清晰地理解和把握所述技术方案，在描述本发明实施例或现有技术时，常常会使用附图来补充和说明，需要注意的是，附图只是本发明实施例或现有技术的一种表达方式，实际上该技术方案还可以有其他的实现方式和变化，这些实现方式和变化均属于本发明的保护范围内，因此，技术人员可以根据需要设计出其他的附图,以实现本发明的技术方案，其中，
图1为本发明总体架构示意图；
图2为本发明传输检测模块结构示意图；
图3为本发明故障定位模块结构示意图；
图4为本发明异常检测算法模型结构示意图；
图5为本发明信号检测电路连接图。
具体实施方式
下面将通过本文实施例中的附图，对本文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文一部分实施例，而不是全部的实施例。同时，以下的说明中省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-图5所示，一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，包括如下步骤，
步骤1、准备检测工具和设备并检查光缆的连接情况；
通过设备检测模块准备检测设备并对电力设备的连接进行检查；
步骤2、检测电力设备光缆通信传输状况；
通过传输检测模块进行电力设备光缆通信传输和检测；所述传输检测模块包括光缆通信单元、光功率检测单元、时延测量单元和损耗测量单元，所述光缆通信单元通过频率调制算法和光的全反射特性实现电力设备光缆通信的传输；所述光功率检测单元通过光电探测器实现对电力设备光缆通信中光功率的检测；所述时延测量单元采用时钟同步激光器测量光信号在光缆通信中传输所需要的时间以实现对电力设备时延的检测；所述损耗测量单元通过光频域反射分析器OFDR测量光信号的损耗值以实现对电力设备损耗的检测，所述光缆通信单元的输出端连接所述光功率检测单元的输入端，所述光功率检测单元的输出端连接所述时延测量单元的输入端，所述时延测量单元的输出端连接所述损耗测量单元的输入端；
步骤3、定位光缆通信传输异常的位置；
通过故障定位模块找到光缆通信传输时发生异常的位置；所述故障定位模块包括故障诊断单元、故障巡检单元和定位输出单元，所述故障诊断单元通过异常检测算法模型实现对电力设备光缆通信传输中故障的诊断；所述故障巡检单元通过双路测量电流和电压以确定故障的具体位置；所述定位输出单元以文字和图形的形式将故障定位结果进行输出，所述故障诊断单元的输出端连接所述故障巡检单元的输入端，所述故障巡检单元的输出端连接所述定位输出单元的输入端，所述故障巡检单元连接有故障信息隔离模块；
步骤4、对检测到的异常情况进行维修和排查；
通过修复模块对检测到的异常情况进行维修和排查；
步骤5、对光缆通信传输异常检测结果进行管理；
通过数据管理模块对检测结果进行管理。
进一步地实施例，所述设备检测模块包括电源检测单元、端口检测单元和光缆连接检测单元，所述电源检测单元通过电流传感器检测电力设备的电流变化以检测电力设备的工作运行状态；所述端口检测单元通过信号检测电路检测光缆连接的端口、接头和适配器以实现对电力设备通信接口状态的检测；所述光缆连接检测单元通过光传感器检测光缆的连接以检验电力设备光缆连接的稳定，所述电源检测单元的输出端连接所述端口检测单元的输入端，所述端口检测单元的输出端连接所述光缆连接检测单元的输入端。
所述设备检测模块的工作原理为：所述电源检测单元通过电流传感器来检测电力设备的电流变化，从而保证电力设备能够正常运行，在电力供应不稳定的情况下，电流的波动会影响设备的正常工作，因此，所述电源检测单元能够及时监测电流变化，一旦发现异常，便采取相应的措施来保护设备的安全运行；所述端口检测单元通过信号检测电路来检测光缆连接的端口、接头和适配器，以确保电力设备的通信接口状态良好，网络通信在现代社会中起着至关重要的作用，而信号的传输质量直接影响通信质量，通过端口检测单元，可以实时监测光缆连接的状态，包括端口的连接性、接头的耐用性和适配器的兼容性，这有助于及时发现连接故障或不良品，以便提前进行维修或更换，从而确保电力设备的通信质量稳定；所述光缆连接检测单元使用光传感器来检测光缆的连接质量，以验证电力设备光缆连接的稳定性，光缆连接的稳定性对于传输数据和信息至关重要，通过光传感器，可以监测光缆连接的实时状态，包括输入和输出的光信号强度、信号精准度以及连接的可靠性，可以及时发现光缆连接故障、光信号传输不良或光缆磨损等问题，以便采取相应措施，确保电力设备的光缆连接稳定可靠。
进一步地实施例，所述信号检测电路包括信号发生器、光电转换器、测量器和放大器，所述信号发生器通过脉冲波形产生待发送的测试信号以实现检测信号的生成；所述光电转换器采用光电二极管将光信号转换为电信号；所述测量器通过信号采样测量所述光电转换器输出的电信号；所述放大器通过晶体管实现所述测量器输出电信号的放大，所述信号发生器的输出端连接所述光电转换器的输入端，所述光电转换器的输出端连接所述测量器的输出端，所述测量器的输出端连接所述放大器的输入端。
所述信号检测电路的工作原理为：在该信号检测电路中，所述信号发生器起到了关键的作用，所述信号发生器能够产生各种波形的脉冲信号，从而为待发送的测试信号提供了多种选择，通过调整信号发生器的参数，如频率、幅度和周期等，我们可以模拟不同的信号情况，以便进行更全面和准确的检测；所述光电转换器是信号检测电路中的另一个重要组成部分，所述光电转换器采用光电二极管作为核心元件，能够将光信号转换为电信号，当待测试信号经过所述光电转换器时，光信号会被转化为相应的电信号，以便进行后续的测量和分析；所述测量器是信号检测电路中用于测量和记录信号特性的组件之一，可以测量信号的幅度、频率、相位等参数，并将测量结果反馈给用户，所述测量器的准确性和精度对于信号检测的结果具有重要影响；最后，所述放大器在信号检测电路中起到放大信号幅度的作用，所述放大器可以增加信号的强度，使其能够被后续处理器件更好地处理和分析，所述放大器的设计和性能直接影响信号的信噪比、动态范围等指标，从而影响信号检测的可靠性和准确性。
进一步地实施例，所述频率调制算法的工作方法为：首先，输入低频信号，将待调制的低频信号作为输入，根据调频调制选择正弦波形；接着，根据调制函数计算频率偏移量的变化值，将正弦波形与调制参数进行合并，并通过信号合成函数生成调制信号，所述调制函数和信号合成函数的公式表达式为：
（1）
（2）
在公式（1）-（2）中，表示调制函数，/>表示初始值，/>表示待调制数据，/>表示低频信号值，/>表示信号合成函数，/>表示待合成数据，/>表示合成次数，/>表示上次合成数据，/>表示开始的次数；最后，将调制生成的信号送入前端电路中，用于电力设备光缆通信传输。
所述频率调制算法的工作原理为：频率调制算法是将基带信号转换为具有频率变化特性的调制信号的过程，通过控制调制信号的频率变化，携带和传输信息，在光缆通信传输中的步骤如下：
a.输入低频信号：首先，将待调制的低频信号作为输入；
b.选择调制波形：根据调频调制选择正弦波调制波形；
c.调制参数计算：根据调制方式，计算调制参数。例如，在调频调制中，调制参数可以是频率偏移量；
d.调制过程：将调制波形与调制参数进行合并，生成调制信号。通常，调制信号的频率会较原始信号高得多；
e.输出调制信号：将调制生成的信号送入发送器或前端电路中，用于数据传输或其他相关应用；
通过以上的运算过程，所述频率调制算法实现了由低频信号向高频信号的转换，同时，频率调制算法的调制方式分为调频调制、相位调制和常规调制方式，三种方式的差别
如表1所示。
由表1可以得出，所述调频调制、相位调制和常规调制是常见的调制方式。所述调频调制的特征是频率变化较大，抗干扰能力较强，带宽占用较大；所述相位调制的特征是频率变化较小，抗干扰能力较弱，带宽占用较小；所述常规调制的特征是频率变化大，抗干扰能力强，带宽占用小，运算速率分别为81.3%、78.6%和75.2%，由以上数据可以得出，所述调频调制方式为本发明的最佳选择。
进一步地实施例，所述异常检测算法模型包括特征提取单元、特征选择单元、异常检测单元和决策单元，所述特征提取单元通过时域分析提取电力设备光缆通信传输中的参数特征值；所述特征选择单元通过信息增益选择电力设备光缆通信传输中的参数特征值以实现特征维度的优化；所述异常检测单元通过预定义的故障诊断模式实现对电力设备异常的检测；所述决策单元通过分析异常检测算法的结果生成诊断报告以实现故障诊断决策，所述特征提取单元的输出端连接所述特征选择单元的输入端，所述特征选择单元的输出端连接所述异常检测单元的输入端，所述异常检测单元的输出端连接所述决策单元的输入端。
所述异常检测算法模型的工作原理为：首先，所述特征提取单元通过时域分析方式提取电力设备在不同时间点的参数特征值，这些特征值能够反映设备运行状态的变化和特征，为后续的异常检测提供了重要的数据基础，其次，所述特征选择单元根据信息增益的原理，从众多的特征值中选择出对异常检测有贡献的特征，通过优化特征维度的方法，所述特征选择单元可以提高算法的效率和准确性，同时剔除对故障诊断无关的特征，减少冗余信息的干扰。然后，所述异常检测单元利用预定义的故障诊断模式，对电力设备运行过程中的异常进行检测与识别，能够根据设备的运行状态和各个特征值之间的关系，判断是否存在异常情况，并对异常进行分类和定位。最后，所述决策单元通过分析异常检测算法的结果，生成详尽的诊断报告，并做出故障诊断决策，所述决策单元能够根据异常检测结果对设备的故障程度进行评估，并提出相应的修复建议和措施，在保证设备安全运行的前提下，最大程度地减少故障的影响和损失。
进一步地实施例，所述异常检测算法的工作方法为：首先，收集需要进行异常检测的数据，并通过提取函数从收集到的数据中提取参数特征值，所述提取函数的公式表达式为：
（3）
在公式（3）中，表示提取函数，/>表示提取参数值，/>表示提取因子，/>表示异常参数值，/>表示开始次数；接着，根据提取到的特征值建立高斯模型，并通过模拟函数训练高斯模型以区分正常数据和异常数据，所述模拟函数的公式表达式为：
（4）
在公式（4）中，表示模拟函数，/>表示提取参数值，/>表示模拟正常数据，/>表示模拟异常数据；最后，使用训练后的高斯模型对新的未标记数据进行异常检测，根据检测结果进行反馈和调整。
所述异常检测算法的工作原理为：所述异常检测算法是一类用于检测和识别数据中异常或异常行为的方法，被广泛应用于各个领域，如网络安全、金融欺诈检测、设备故障预测等，以识别数据中的潜在异常情况，帮助发现异常行为并采取相应的措施，在光缆通信传输中的步骤如下：
a.数据收集：首先，收集需要进行异常检测的数据。这些数据可以来自传感器、日志文件、业务数据等不同的来源；
b.特征提取：从收集到的数据中提取有用的特征。特征可以是数据的统计属性、频域特征、时域特征等，在异常检测中，通常使用的特征是能够代表数据行为的特征；
c.模型建立：根据提取到的特征，建立异常检测模型；
d.训练模型：使用标记的数据来训练异常检测模型。这个过程中，模型会学习正常数据的分布，并尝试区分正常数据和异常数据；
e.异常检测：使用训练好的模型来对新的未标记数据进行异常检测。模型会基于其学习到的正常数据分布，计算新数据点的异常得分或概率。如果数据的异常得分超过预设的阈值，则被判定为异常；
f.反馈和调整：根据检测结果，可以进行适当的反馈和调整。如果误报率较高，可以调整模型参数或异常判定阈值来提高准确性和可靠性。
通过以上的运算过程，所述异常检测算法实现了对电力设备光缆通信传输异常的检测，同时，异常检测算法同常规检测算法的检测效率如表2所示。
根据所提供的数据，所述异常检测算法的平均检测效率为85.19%，平均精准度为91.81%，与所述常规检测算法相比，所述异常检测算法在检测效率和精准度方面都表现出更好的结果。对于所述常规检测算法，平均检测效率为79.24%，平均精准度为85.73%。可以看出，所述异常检测算法对异常情况的检测表现更加出色，能够更准确地发现异常，提高了检测的可靠性和效率，综上所述，所述异常检测算法为本发明的最佳选择。
进一步地实施例，所述故障巡检单元包括光时域反射分析仪、可见光源定位仪和时域反射分析仪，所述光时域反射分析仪通过发送激光脉冲信号并接收反射信号，测量光信号在光缆中的传播时间和衰减情况以确定故障位置；所述可见光源定位仪通过发送红色LED光源以检测光缆中的故障；所述时域反射分析仪通过发送电脉冲信号并测量反射信号，测量信号在导线中的传播时间和反射情况，以确定故障位置。
所述故障巡检单元的工作原理为：所述光时域反射分析仪使用激光脉冲信号发送至光缆，并接收光的反射信号，通过测量光信号在光缆中的传播时间和衰减情况，光时域反射分析仪可以计算出光信号传输过程中的衰减情况，并确定故障所在位置，这种技术在光纤通信中被广泛使用，因为它能够有效地测量光信号的传输损耗和故障位置；所述可见光源定位仪通过发送红色LED光源来检测光缆中的故障。当光信号遇到光缆中的问题或故障时，会发生光的反射或散射，可见光源定位仪能够探测到这些反射或散射光信号，从而确定故障点的位置；所述时域反射分析仪通过发送电脉冲信号并测量反射信号，来测量信号在导线中的传播时间和反射情况，以确定故障位置，这种方法适用于电缆、导线等传导信号的情况，可用于分析和诊断电缆连接或导线故障问题。
进一步地实施例，所述故障信息隔离模块包括故障感知单元、隔离决策单元和隔离执行单元，所述故障感知单元通过光缆信号感测器感知电力设备光缆通信的传输故障；所述隔离决策单元通过数据挖掘和机器学习做出隔离决策；所述隔离执行单元通过控制电路开关、切断电源、启动备用设备执行所述隔离决策单元的隔离决策，所述故障感知单元的输出端连接所述隔离决策单元的输入端，所述隔离决策单元的输出端连接所述隔离执行单元的输入端。
所述故障信息隔离模块的工作原理为：所述故障感知单元负责感知光缆通信传输系统的故障情况，可以通过检测光缆的信号强度、信号质量、数据传输速率等参数，或者通过监控通信协议的异常情况，来识别是否存在故障；所述隔离决策单元对故障分析结果做出隔离决策，可以判断哪些设备或哪些部分需要被隔离，以防止故障扩散，同时保证系统的其他部分可以正常运行；所述隔离执行单元负责执行隔离决策单元做出的隔离决策，可以控制电路开关、切断电源、启动备用设备等，来实现对故障部分的隔离。
进一步地实施例，所述修复模块包括异常排查单元、故障修复单元、故障分析单元和优化单元，所述异常排查单元通过数据采集实现电力设备故障的排查；所述故障修复单元通过硬件替换对电力设备光缆通信的传输系统进行维修和恢复；所述故障分析单元通过汇总整理故障修复信息分析原因并总结解决方案；所述优化单元通过对电力设备的性能和效率进行调优以实现光缆通信传输的正常工作，所述异常排查单元的输出端连接所述故障修复单元的输入端，所述故障修复单元的输出端连接所述故障分析单元的输入端，所述故障分析单元的输出端连接所述优化单元的输入端。
所述修复模块的工作原理为：所述异常排查单元通过数据采集的方式实时监测电力设备的运行情况，通过分析数据中的异常信号，能够准确地发现设备故障的根源，可以快速检查设备的各个部分，判断哪些部分存在异常，并进一步定位故障点，为后续的修复工作提供准确的故障定位信息；所述故障修复单元是修复模块的关键组成部分，通过硬件替换的方式对电力设备进行维修和恢复，一旦所述异常排查单元确定了故障点，所述故障修复单元便能迅速启动维修工作，替换故障的硬件组件，确保设备能够重新正常运行。同时，所述故障修复单元还会进行必要的调试和测试，以确保修复后的设备能够稳定运行；所述故障分析单元负责汇总整理故障修复信息，并分析故障原因，会收集故障修复过程中的各种数据和信息，包括设备状态、维修记录、故障现象等，通过深入分析这些信息，找出故障的根本原因，并总结出解决方案。
进一步地实施例，所述数据管理模块包括数据处理单元、数据存储单元和可视化单元，所述数据处理单元通过数据清洗、筛选和划分对光缆传输异常数据进行处理；所述数据存储单元采用MySQL对光缆传输数据进行记录；所述可视化单元采用液晶显示屏将已存储数据进行显示，所述数据处理单元的输出端连接所述数据存储单元的输入端，所述数据存储单元的输出端连接所述可视化单元的输入端。
所述数据管理模块的工作原理为：所述数据处理单元负责对光缆传输异常数据进行清洗、筛选和划分，以确保数据的准确性和可靠性，通过对异常数据的处理，可以及时发现潜在的问题，并采取相应的措施进行修复和优；所述数据存储单元采用MySQL作为数据库管理系统，对光缆传输数据进行全面的记录和存储，通过采用MySQL这样的可靠的数据库技术，可以实现大容量、高效率和安全性的数据存储，并提供数据的持久化保存；所述可视化单元则采用液晶显示屏作为输出设备，将已存储的数据进行直观的显示，通过可视化展示，用户可以直观地了解光缆传输的数据情况，包括传输效率、异常情况等，这种直观的界面设计可以帮助用户更加方便地认知和分析数据，从而作出更加准确的决策和调整。另外，液晶显示屏还具有良好的可视性和用户友好性，适用于各种工作环境，提高了数据管理模块的使用便捷性和可操作性。
虽然本发明已经通过以上具体实施方式来进行了描述，但是技术人员应当理解，这些实施方式仅仅是作为示例而提供的，并且并不限定本发明的范围和应用。在不脱离本发明原理和实质的情况下，技术人员可以对本发明进行各种省略、替代和改变，以实现具有实质相似功能的结果，这些实施方式也属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (10)
1.一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、准备检测工具和设备并检查光缆的连接情况；
通过设备检测模块准备检测设备并对电力设备的连接进行检查；
步骤2、检测电力设备光缆通信传输状况；
通过传输检测模块进行电力设备光缆通信传输和检测；所述传输检测模块包括光缆通信单元、光功率检测单元、时延测量单元和损耗测量单元，所述光缆通信单元通过频率调制算法和光的全反射特性实现电力设备光缆通信的传输；所述光功率检测单元通过光电探测器实现对电力设备光缆通信中光功率的检测；所述时延测量单元采用时钟同步激光器测量光信号在光缆通信中传输所需要的时间以实现对电力设备时延的检测；所述损耗测量单元通过光频域反射分析器OFDR测量光信号的损耗值以实现对电力设备损耗的检测，所述光缆通信单元的输出端连接所述光功率检测单元的输入端，所述光功率检测单元的输出端连接所述时延测量单元的输入端，所述时延测量单元的输出端连接所述损耗测量单元的输入端；
步骤3、定位光缆通信传输异常的位置；
通过故障定位模块找到光缆通信传输时发生异常的位置；所述故障定位模块包括故障诊断单元、故障巡检单元和定位输出单元，所述故障诊断单元通过异常检测算法模型实现对电力设备光缆通信传输中故障的诊断；所述故障巡检单元通过双路测量电流和电压以确定故障的具体位置；所述定位输出单元以文字和图形的形式将故障定位结果进行输出，所述故障诊断单元的输出端连接所述故障巡检单元的输入端，所述故障巡检单元的输出端连接所述定位输出单元的输入端，所述故障巡检单元连接有故障信息隔离模块；
步骤4、对检测到的异常情况进行维修和排查；
通过修复模块对检测到的异常情况进行维修和排查；
步骤5、对光缆通信传输异常检测结果进行管理；
通过数据管理模块对检测结果进行管理。
2.根据权利要求1所述的一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，其特征在于：所述设备检测模块包括电源检测单元、端口检测单元和光缆连接检测单元，所述电源检测单元通过电流传感器检测电力设备的电流变化以检测电力设备的工作运行状态；所述端口检测单元通过信号检测电路检测光缆连接的端口、接头和适配器以实现对电力设备通信接口状态的检测；所述光缆连接检测单元通过光传感器检测光缆的连接以检验电力设备光缆连接的稳定，所述电源检测单元的输出端连接所述端口检测单元的输入端，所述端口检测单元的输出端连接所述光缆连接检测单元的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，其特征在于：所述信号检测电路包括信号发生器、光电转换器、测量器和放大器，所述信号发生器通过脉冲波形产生待发送的测试信号以实现检测信号的生成；所述光电转换器采用光电二极管将光信号转换为电信号；所述测量器通过信号采样测量所述光电转换器输出的电信号；所述放大器通过晶体管实现所述测量器输出电信号的放大，所述信号发生器的输出端连接所述光电转换器的输入端，所述光电转换器的输出端连接所述测量器的输出端，所述测量器的输出端连接所述放大器的输入端。
4.根据权利要求1所述的一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，其特征在于：所述频率调制算法的工作方法为：首先，输入低频信号，将待调制的低频信号作为输入，根据调频调制选择正弦波形；接着，根据调制函数计算频率偏移量的变化值，将正弦波形与调制参数进行合并，并通过信号合成函数生成调制信号，所述调制函数和信号合成函数的公式表达式为：
（1）
（2）
在公式（1）-（2）中，表示调制函数，/>表示初始值，/>表示待调制数据，/>表示低频信号值，/>表示信号合成函数，/>表示待合成数据，/>表示合成次数，/>表示上次合成数据，/>表示开始的次数；最后，将调制生成的信号送入前端电路中，用于电力设备光缆通信传输。
5.根据权利要求1所述的一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，其特征在于：所述异常检测算法模型包括特征提取单元、特征选择单元、异常检测单元和决策单元，所述特征提取单元通过时域分析提取电力设备光缆通信传输中的参数特征值；所述特征选择单元通过信息增益选择电力设备光缆通信传输中的参数特征值以实现特征维度的优化；所述异常检测单元通过预定义的故障诊断模式实现对电力设备异常的检测；所述决策单元通过分析异常检测算法的结果生成诊断报告以实现故障诊断决策，所述特征提取单元的输出端连接所述特征选择单元的输入端，所述特征选择单元的输出端连接所述异常检测单元的输入端，所述异常检测单元的输出端连接所述决策单元的输入端。
6.根据权利要求1所述的一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，其特征在于：所述异常检测算法的工作方法为：首先，收集需要进行异常检测的数据，并通过提取函数从收集到的数据中提取参数特征值，所述提取函数的公式表达式为：
（3）
在公式（3）中，表示提取函数，/>表示提取参数值，/>表示提取因子，/>表示异常参数值，/>表示开始次数；接着，根据提取到的特征值建立高斯模型，并通过模拟函数训练高斯模型以区分正常数据和异常数据，所述模拟函数的公式表达式为：
（4）
在公式（4）中，表示模拟函数，/>表示提取参数值，/>表示模拟正常数据，/>表示模拟异常数据；最后，使用训练后的高斯模型对新的未标记数据进行异常检测，根据检测结果进行反馈和调整。
7.根据权利要求1所述的一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，其特征在于：所述故障巡检单元包括光时域反射分析仪、可见光源定位仪和时域反射分析仪，所述光时域反射分析仪通过发送激光脉冲信号并接收反射信号，测量光信号在光缆中的传播时间和衰减情况以确定故障位置；所述可见光源定位仪通过发送红色LED光源以检测光缆中的故障；所述时域反射分析仪通过发送电脉冲信号并测量反射信号，测量信号在导线中的传播时间和反射情况，以确定故障位置。
8.根据权利要求1所述的一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，其特征在于：所述故障信息隔离模块包括故障感知单元、隔离决策单元和隔离执行单元，所述故障感知单元通过光缆信号感测器感知电力设备光缆通信的传输故障；所述隔离决策单元通过数据挖掘和机器学习做出隔离决策；所述隔离执行单元通过控制电路开关、切断电源、启动备用设备执行所述隔离决策单元的隔离决策，所述故障感知单元的输出端连接所述隔离决策单元的输入端，所述隔离决策单元的输出端连接所述隔离执行单元的输入端。
9.根据权利要求1所述的一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，其特征在于：所述修复模块包括异常排查单元、故障修复单元、故障分析单元和优化单元，所述异常排查单元通过数据采集实现电力设备故障的排查；所述故障修复单元通过硬件替换对电力设备光缆通信的传输系统进行维修和恢复；所述故障分析单元通过汇总整理故障修复信息分析原因并总结解决方案；所述优化单元通过对电力设备的性能和效率进行调优以实现光缆通信传输的正常工作，所述异常排查单元的输出端连接所述故障修复单元的输入端，所述故障修复单元的输出端连接所述故障分析单元的输入端，所述故障分析单元的输出端连接所述优化单元的输入端。
10.根据权利要求1所述的一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，其特征在于：所述数据管理模块包括数据处理单元、数据存储单元和可视化单元，所述数据处理单元通过数据清洗、筛选和划分对光缆传输异常数据进行处理；所述数据存储单元采用MySQL对光缆传输数据进行记录；所述可视化单元采用液晶显示屏将已存储数据进行显示，所述数据处理单元的输出端连接所述数据存储单元的输入端，所述数据存储单元的输出端连接所述可视化单元的输入端。
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| CN202311367205.9A CN117220766A (zh) | 2023-10-21 | 2023-10-21 | 一种电力设备光缆通信传输异常检测方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117741235A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-03-22 | 南方电网调峰调频发电有限公司检修试验分公司 | 电流信号检测系统 |
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- 2023-10-21 CN CN202311367205.9A patent/CN117220766A/zh not_active Withdrawn
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