一种电力感知检测系统的制作方法

1.本发明涉及电力检测技术领域，具体为一种电力感知检测系统。


背景技术：

2.目前电网运营的互联网思维、感知和监测能力有待加强，需要构建全方位感知的、反映的系统，提高客户的参与度、感知度。电网目前已经形成了坚强的物理网络，拥有庞大的数据和客户数量，但是也存在一些问题，比如感知系统亟待完善(例如终端无法实现即插即用、通信最后一公里仍是瓶颈、数据壁垒亟待打破、交互能力需要拓展、客户参与度尚需提高)，而物联网技术作为一种手段，能够为电网未来的发展提供全面感知，使得信息完备可靠。其中全面感知的对象包括电网系统、用户用能及其需求感知，而电网系统中的电力设备感知又是其关键，只有通过网络将电力设备状态全面正确传输到平台，才能实现多种智能应用，例如资产管理、状态维修、故障预警等等。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种电力感知检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电力感知检测系统，包括智能监测单元、中央处理单元、集中采集器；
5.所述的智能监测单元与中央处理单元采用有线数据传输方式，中央处理单元与集中采集器采用无线数据传输方式；
6.所述的智能监测单元为参量感知终端，用于监测柜体内的局部放电信号以及一些环境数据，并且将数据传输至中央处理器；
7.所述的中央处理单元对数据进行预处理并且将处理后的数据发送至集中采集器；
8.所述的集中采集器对所有前端中央处理单元发送的数据进行比对，对相同类型数据进行横向对比，判断某个或某些局部异常数据，给出该状态数据的综合判断，负责对多感知单元的数据进行协同分析，实现对开关柜的绝缘状态协同分析，同时负责管理多种感知终端，并监控终端工作状态，并与后台系统通讯。
9.优选的，所述的智能监测单元包括暂态地电波传感器、超声波传感器和温度传感器。
10.优选的，所述的集中采集器包括依次电连接的信号调理模块、数据采集模块、数据处理模块和数据传输模块。
11.优选的，所述的中央处理单元内设置有信号发送模块，所述的集中采集器中设置有信号接收模块；
12.所述的信号接收模块和信号发送模块采用lora信号传输；
13.所述的信号接收模块与信号调理模块电连接。
14.优选的，所述信号调理模块包括tev信号调理模块、超声波信号调理模块以及uhf
信号调理模块。
15.优选的，所述的中央处理单元和集中采集中均设置有低功耗唤醒模块。
16.优选的，所述的低功耗唤醒模块采用m100c低功耗唤醒模块。
17.优选的，所述的集中采集器还通过电导体连接有flash模块和ram模块；
18.所述的，flash模块和ram模块与集中采集器的电连接方式均为双向电连接。
19.优选的，所述的数据传输模块用于将数据上传到后台服务器，数据传输的方式采用wifi/4g/wan中的一种或多种；
20.后台服务器，用于存储、展示监测数据，同时可以加载多种算法对监测数据进行协同分析。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.1)相比于传统带电检测，剔除了人为因素的干扰，且通过自动化的数据分析，提高了数据分析效率和诊断及时性；
23.2)相比于传统在线监测系统，具有轻量级部署、无线自组网和可搬运的特点，能够快速部署，快速开展监测，同时降低了监测系统的投入成本，提高了系统的可复用性。
附图说明
24.图1为本发明的结构框图。
25.图2为本发明中信号调理模块的结构框图。
26.图3为本发明中tev信号调理模块的原理框图。
27.图4为本发明中超声波信号调理模块的原理框图。
28.图5为本发明中uhf信号调理模块的原理框图。
具体实施方式
29.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。
30.请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：所设计的系统主要分为四层，1)参量感知终端，将开关柜状态数据采集并上传；2)终端与集中控制器之间的无线通讯网络，采用低功耗lora方式；3)集中控制器负责对多感知单元的数据进行协同分析，实现对开关柜的绝缘状态协同分析，同时负责管理多种感知终端，并监控终端工作状态，并于后台系统通讯；4)后台服务器，用于存储、展示监测数据，同时可以加载多种算法对监测数据进行协同分析。
31.传感器节点由通信模组、主处理器、传感器这三大块组成。通信模组负责同汇聚节点进行数据通信，由主处理器通过串口协议控制数据的收发，传感器负责数据采集，主处理器对数据进行处理、分析、发送。
32.为了降低传感器节点的能耗，延长电池的使用寿命从而降低人工运维成本，应当着重考虑以下两个方面。第一是合理规划mpu的活动时间，建立传感器节点在待机和睡眠模式之间的动态切换方案。第二是适当节省计算能力、队列高速缓存以及数据传输速率，以减
少处理器能耗。这意味着必须在保证监测数据有效性的前提下，尽量降低采样率和数据采集的分辨率[18]。因此，对于快速事件(例如局部放电、过压、振动等)的数据采集，原始信号的模拟解调处理必不可少，通过数据降频降低a/d转换压力。以精简指令值计算机(reduced instruction set computer,risc)构架(arm，1mhz)为例，如果耦合信号的上限频率》500khz，则信号必须经过降频处理以保证采样精度。除了处理器能耗外，数据传输和接收的能耗也占有较大比例，因此需要将传感器节点的数据比特率和监测密度调整至相对较低水平。
[0033]
数据后台主要进行局放数据的计算、存储、展示，为将网络内海量的信息资源通过算力整合成可互联互通的大型网络，解决数据存储、检索、使用、挖掘和安全隐私保护等问题。
[0034]
因此设计的一种电力感知检测系统，包括智能监测单元、中央处理单元、集中采集器；
[0035]
所述的智能监测单元与中央处理单元采用有线数据传输方式，中央处理单元与集中采集器采用无线数据传输方式；
[0036]
所述的智能监测单元为参量感知终端，用于监测柜体内的局部放电信号以及一些环境数据，并且将数据传输至中央处理器；
[0037]
所述的中央处理单元对数据进行预处理并且将处理后的数据发送至集中采集器；
[0038]
所述的集中采集器对所有前端中央处理单元发送的数据进行比对，对相同类型数据进行横向对比，判断某个或某些局部异常数据，给出该状态数据的综合判断，负责对多感知单元的数据进行协同分析，实现对开关柜的绝缘状态协同分析，同时负责管理多种感知终端，并监控终端工作状态，并与后台系统通讯。
[0039]
具体而言，所述的智能监测单元包括暂态地电波传感器、超声波传感器和温度传感器。
[0040]
具体而言，所述的集中采集器包括依次电连接的信号调理模块、数据采集模块、数据处理模块和数据传输模块。
[0041]
具体而言，所述的中央处理单元内设置有信号发送模块，所述的集中采集器中设置有信号接收模块；
[0042]
所述的信号接收模块和信号发送模块采用lora信号传输；
[0043]
所述的信号接收模块与信号调理模块电连接。
[0044]
实时监测开关柜运行过程中的局部放电信号及运行环境中的温湿度情况，可对绝缘异常状态和放电性故障做出预警，为其正常运行提供必要的指导数据。智能监测单元包含暂态地电波(tev)、超声波(aa)与及温度三合一传感器。柜体内存在局部放电信号时，智能监测单元可将采集信号通过无线模块传输给集中器或者中央处理单元。智能监测单元不需要额外的外接电源，较传统的在线监测系统稳定性高、抗干扰能力强、安装简便。
[0045]
采集终端利用各种传感器来采集局部放电信号并进行初步数据处理，并通过无线方式传送给集中采集器，同时还具有数据初步分析定性和数据预警等任务。
[0046]
具体而言，所述的中央处理单元和集中采集中均设置有低功耗唤醒模块。
[0047]
具体而言，所述的低功耗唤醒模块采用m100c低功耗唤醒模块。
[0048]
由于局部放电能够激发不同的物理信号，如电磁波、声波，而不同类型的放电信号
特征不同(持续时间、频率、波形等)，故需要使用不同的信号调理单元和采集分析模块，而感知终端集成了物联通用功能(自带电源、无线通讯、低功耗、休眠、自主唤醒等功能)，所以为了尽量实现模块的通用，采用了模块化的设计方式，在实现了功能模块拼装的基础上，实现了硬件模块的即插即用。
[0049]
但是不同的局放信号，其测量方式存在一定的差别，故此根据信号特征，对三种采集的原理框图进行了细化，其流程如下所示。其中uhf的信号频率高，暂态特征明显，易受通讯等高频信号干扰，故进行了特殊优化。
[0050]
具体而言，所述信号调理模块包括tev信号调理模块、超声波信号调理模块以及uhf信号调理模块。
[0051]
具体而言，所述的集中采集器还通过电导体连接有flash模块和ram模块；
[0052]
具体而言，flash模块和ram模块与集中采集器的电连接方式均为双向电连接。
[0053]
具体而言，所述的数据传输模块用于将数据上传到后台服务器，数据传输的方式采用wifi/4g/wan中的一种或多种；
[0054]
后台服务器，用于存储、展示监测数据，同时可以加载多种算法对监测数据进行协同分析。
[0055]
感知检测分析的实现包括噪声背景协同去噪，通过多个设备建立控件噪声干扰分布图，有助于剔除噪声，提取有效缺陷数据；横向对比，对所有前端感知终端的相同类型数据进行横向对比，判断某个或某些局部异常数据，给出该状态数据的综合判断；缺陷发展趋势分析，根据单个感知终端连续监测数据，对缺陷状态数据进行连续跟踪，判断缺陷程度，并预测其发展趋势；典型负荷周期运行状态协同分析，根据典型负荷周期(天、周、月、年)测量结果，分析典型状态数据与典型符合周期之间的相关性，评估典型装填数据的发展趋势；异常缺陷特征识别，根据缺陷特征状态数据，结合多感知单元的监测数据，识别异常状态，并给出协同分析结果。
[0056]
本项目相比于带电检测和在线监测有如下优点：相比于传统带电检测，剔除了人为因素的干扰，且通过自动化的数据分析，提高了数据分析效率和诊断及时性；相比于传统在线监测系统，具有轻量级部署、无线自组网和可搬运的特点，能够快速部署，快速开展监测，同时降低了监测系统的投入成本，提高了系统的可复用性。
[0057]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。