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专利号: 2022112804376
申请人: 深圳市睿拓新科技有限公司(CN)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-04-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种配电开关控制设备运行状态监控方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:对配电开关控制设备分别进行温度数据和局部放电数据的监测;

步骤二:将监测数据通过ZigBee通信网络发送到计算机监控平台;

步骤三:计算机监控平台采用WT‑SE去噪法对监测数据进行去噪处理,对去噪后的监测数据采用局部投影分类器算法进行特征提取并进行特征分类;

步骤四:根据处理后的数据判断当前配电开关控制设备是否存在运行异常的问题,若存在运行异常的问题,通过报警单元进行报警;

所述ZigBee通信网络主要由ZigBee传感器节点、ZigBee中继节点和ZigBee网络协调器组成,所述ZigBee传感器节点安装在无线无源测温单元和特高频局部放电监测仪中用于将监测数据通过ZigBee通信网络发送到计算机监控平台,所述ZigBee中继节点用于对区域内传感器节点接收的大量监测数据进行打包,所述ZigBee网络协调器用于接收ZigBee中继节点发来的监测数据包并传输到计算机监控平台;

WT‑SE去噪法兼顾信号的时域和频域两个维度对监测信号进行去噪处理;首先定义WT‑SE去噪法时必须满足以下两个条件;

(1)

公式(1)中, 为WT‑SE母函数,L为监测信号,R为监测信号集合;

(2)

公式(2)中, 为傅里叶变换,C为WT‑SE去噪函数;

在满足上述两个条件后,用a表示尺度参数,b表示位移参数,当 且b∈R时,通过小波函数的伸缩与平移,可以获得以下函数:(3)

公式(3)称为依赖尺度参数、位移参数的连续小波,简称为小波,公式(3)中,a表示尺度参数,b表示位移参数, 表示任一时刻;

f(t)的小波变换表示为:

(4)

公式(4)中,a表示尺度参数,b表示位移参数, 且b∈R,表示任一时刻, 为傅里叶变换;对小波变换进行优化,WT‑SE去噪公式定义为:(5)

公式(5)中,G为WT‑SE去噪函数,di为计算得到的概率参数,计算方法为:(6)

公式(6)中,w(f a,b)表示小波变换函数,通过WT‑SE去噪法能够去除分散的噪声;

局部投影分类器算法进行特征提取并进行特征分类的流程如下:假设每一个数据的特征矩阵E的大小为Np×Nq,总数据数为N,每一个类别中的数据数为k knk,类别为k=1,2,…,Z,nk为第k个类别中的数据个数,类别对应的矩阵集为E ={E 1, k kE2,…, Enk},原始空间中的数据E=(e1,e2,…,en),此时将数据集投影到一个低维的空间并保留原始空间的邻域,投影低维空间后的数据集为F=(f1,f2,…,fn),得到投影低维空间的目标函数为:(7)

T

公式(7)中,H(M)表示数据集投影后的目标函数,M为目标投影方向,M 表示数据集在目标投影方向上的矩阵,KB表示类间散布矩阵,KW表示类内散布矩阵,通过对目标函数进行最大化获得投影方向,并对目标函数的协方差矩阵进行近似取值为:(8)

k

公式(8)中,λ表示空间协方差矩阵,η表示频率协方差矩阵,Wij表示同类别中任意两个数据之间的权值,对类间散布矩阵KB进行分离得到:(9)

公式(9)中,u为F的向量化,F为K类别的数据均值矩阵,Bab是任意两个类别数据均值之间的均值矩阵;对λ进行类间散布投影得到投影矩阵U,对η进行类间散布投影得到投影矩阵V,得到数据集E投影到低维空间的数据集F的特征矩阵为:(10)

公式(10)中,F表示数据集投影到低维空间后形成的数据矩阵;

对降维后的数据集F采用特征向量和类别标签进行表示:

(11)

公式(11)中,t表示数据的特征向量,s表示数据特征向量对应的类别标签,将左侧视为正类,标签为+1,右侧视为负类,标签为‑1,分类器的目标就是寻找1个最优超平面,以使每一类数据支持向量之间的分类间隔达到最大,对分离超平面定义为w*·t+b*=0,分离超平面的定义由法向量w*和截距b*决定;对于解决局部放电信号不可分的问题,分类器寻找最优超平面的过程就是求解如下所示:(12)

公式(12)中,ap和aq为拉格朗日向量,tp表示第p个特征向量,sp为tp的类别标签,C为惩罚参数,对公式(12)进行求解可以得到:(13)

通过公式(13)实现对投影后的数据集的分类。

2.根据权利要求1所述的一种配电开关控制设备运行状态监控方法,其特征在于:所述配电开关控制设备主要有高压配电柜、发电机、变压器、电力线路、断路器、低压开关柜、配电盘、开关箱和控制箱。

3.根据权利要求1所述的一种配电开关控制设备运行状态监控方法,其特征在于:所述对配电开关控制设备温度数据的监测通过安装基于声表面波技术的无线无源测温设备进行测量;所述基于声表面波技术的无线无源测温设备由数据采集模块、数据处理模块、温度显示模块、报警模块和配置模块组成,所述数据处理模块分别与数据采集模块、配置模块、报警模块和温度显示模块相连接;

所述数据采集模块主要包括谐振型声表面波温度传感器和温度采集器,所述谐振型声表面波温度传感器通过谐振器的谐振频率变化测量温度值,所述温度采集器用于采集谐振型声表面波温度传感器的温度信号并进行打包;

所述数据处理模块主要包括龙芯2K1000处理器、存储器和通信单元,所述龙芯2K1000处理器用于对采集的数据进行处理分析,所述存储器用于对历史30天内的采集数据进行存储,所述通信单元用于将处理分析后的数据发送到计算机监控平台;

所述温度显示模块主要包括监测点实时温度值和监测点实时温度曲线两个显示界面,所述监测点实时温度值显示界面用于显示监测点的实时温度值,所述监测点实时温度曲线用于以曲线方式对监测点实时温度值进行显示;

所述配置模块主要包括传感器设置、存储设置和通信设置,所述传感器设置用于对谐振型声表面波温度传感器进行参数设置,所述存储设置用于对存储器存储日期参数进行设置,所述通信配置用于对通信网络进行设置;

所述报警模块用于当监测点实时温度曲线出现异常时进行报警。

4.根据权利要求1所述的一种配电开关控制设备运行状态监控方法,其特征在于:所述对配电开关控制设备局部放电数据的监测通过安装特高频局部放电监测仪进行测量;所述特高频局部放电监测仪由特高频传感器、信号放大器、滤波器和微型电源组成,所述特高频传感器通过对局部放电产生的电磁波信号进行无线接收,所述信号放大器用于对接收的局部放电信号进行放大处理,所述滤波器用于去除配电开关控制设备现场存在的干扰信号,所述微型电源用于为特高频传感器、信号放大器和滤波器稳定提供无线电源;所述特高频传感器输出端与所述滤波器输入端相连接,所述滤波器输出端与所述信号放大器输入端相连接,所述微型电源分别与特高频传感器、滤波器和信号放大器相连接。

5.根据权利要求1所述的一种配电开关控制设备运行状态监控方法,其特征在于:通过分类器对监测数据不断进行锻炼学习,并对监测数据进行分类为正常分类和异常分类,当所监测数据被分类到异常分类中时,计算机监控平台通过蜂鸣器发出报警。