本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)監(jiān)控，特別是涉及一種基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、電力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄技術(shù)是確保電力供應(yīng)穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵?，F(xiàn)有的技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)采集、信號(hào)預(yù)處理、狀態(tài)分析和記錄等模塊。數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)收集斷路器的電流、電壓和操作狀態(tài)等信息。信號(hào)預(yù)處理模塊使用濾波和去噪算法提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，其中可能包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理以保證數(shù)據(jù)一致性。狀態(tài)分析模塊則采用plc程序優(yōu)化和信號(hào)處理算法，通過(guò)特征提取單元和狀態(tài)判斷單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，以準(zhǔn)確判斷電力斷路器的工作狀態(tài)。

2、在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題或缺陷：盡管現(xiàn)有技術(shù)在電力系統(tǒng)監(jiān)控方面取得了一定的進(jìn)展，但仍然面臨著數(shù)據(jù)采集精度、實(shí)時(shí)性、以及故障預(yù)警準(zhǔn)確性等方面的挑戰(zhàn)。此外，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和復(fù)雜度的增加，對(duì)斷路器狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能評(píng)估提出了更高的要求，現(xiàn)有技術(shù)在適應(yīng)這些新要求方面存在局限。例如，電磁式斷路器作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件，其狀態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估的需求日益增長(zhǎng)，但現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)施有效的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和智能評(píng)估方面存在不足。此外，智能化斷路器的軟件設(shè)計(jì)、抗干擾措施、保護(hù)設(shè)置等方面也需要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)，以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對(duì)高可靠性和高安全性的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所提出的技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明實(shí)施例解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：

3、在本發(fā)明的第一方面中，提供了一種基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)，包括：

4、數(shù)據(jù)采集模塊，用于收集電力斷路器的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為監(jiān)測(cè)記錄；

5、信號(hào)預(yù)處理模塊，用于在對(duì)所述電力斷路器狀態(tài)進(jìn)行分析之前使用濾波和去噪算法對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，所述信號(hào)預(yù)處理模塊包括濾波器和去噪器，其中，所述濾波器，用于對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波以去除高頻噪聲；所述去噪器，用于對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)去噪以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量；

6、狀態(tài)分析模塊，用于基于plc程序優(yōu)化和信號(hào)處理算法對(duì)所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)分析，以判斷電力斷路器的工作狀態(tài)；

7、記錄模塊，用于將分析得到的電力斷路器狀態(tài)記錄并存儲(chǔ)，以供后續(xù)查詢和分析。

8、進(jìn)一步地，所述信號(hào)預(yù)處理模塊還包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化單元，用于通過(guò)如下公式將所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以保證數(shù)據(jù)的一致性：

9、

10、其中，zit為在時(shí)間點(diǎn)?t和斷路器?i處標(biāo)準(zhǔn)化后的負(fù)荷值；

11、lit是在時(shí)間點(diǎn)?t和斷路器?i處的實(shí)際負(fù)荷值；

12、μlt是在時(shí)間點(diǎn)?t所有斷路器的平均負(fù)荷值；

13、σlt是在時(shí)間點(diǎn)?t所有斷路器負(fù)荷值的標(biāo)準(zhǔn)差；

14、pkt是在時(shí)間點(diǎn)?t和斷路器?k處的預(yù)測(cè)負(fù)荷值；

15、pt是在時(shí)間點(diǎn)?t所有斷路器預(yù)測(cè)負(fù)荷值的平均值；

16、n是在時(shí)間點(diǎn)?t考慮的斷路器總數(shù)。

17、進(jìn)一步地，所述狀態(tài)分析模塊包括特征提取單元和狀態(tài)判斷單元，其中，所述特征提取單元，用于從預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵特征參數(shù)；所述狀態(tài)判斷單元，用于根據(jù)提取的特征參數(shù)和預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行狀態(tài)判斷。

18、進(jìn)一步地，所述特征提取單元包括時(shí)域分析子模塊和頻域分析子模塊，其中，所述時(shí)域分析子模塊，用于對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析以提取時(shí)域特征；所述頻域分析子模塊，用于對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析以提取頻域特征。

19、進(jìn)一步地，所述狀態(tài)判斷單元包括故障診斷算法和狀態(tài)分類算法，其中，所述故障診斷算法，用于根據(jù)提取的特征參數(shù)進(jìn)行故障診斷；所述狀態(tài)分類算法，用于將電力斷路器的狀態(tài)分為正常、警告和故障三類。

20、進(jìn)一步地，通過(guò)以下公式對(duì)所述狀態(tài)分類算法的輸出進(jìn)行概率估計(jì)，以獲得電力斷路器狀態(tài)的概率分布：

21、

22、其中，p(s)表示狀態(tài)s的概率，w和b是模型參數(shù)，e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)。

23、進(jìn)一步地，所述狀態(tài)分析模塊還包括模型訓(xùn)練單元，用于使用歷史數(shù)據(jù)對(duì)故障診斷算法和狀態(tài)分類算法進(jìn)行訓(xùn)練，并通過(guò)以下公式計(jì)算損失函數(shù)：

24、

25、其中，l表示損失函數(shù)，n是類別總數(shù)，yi是第i個(gè)類別的真實(shí)標(biāo)簽，pi是模型預(yù)測(cè)的第i個(gè)類別的概率。

26、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于從電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中獲取電力斷路器的電流、電壓和操作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并以預(yù)定的時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

27、在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄方法，包括：

28、收集電力斷路器的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)為監(jiān)測(cè)記錄；

29、使用濾波和去噪算法對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

30、基于plc程序優(yōu)化和信號(hào)處理算法對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)分析，以判斷電力斷路器的工作狀態(tài)；

31、將分析得到的電力斷路器狀態(tài)記錄并存儲(chǔ)，以供后續(xù)查詢和分析。

32、進(jìn)一步地，包括在對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)分析之前，進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，以保證數(shù)據(jù)的一致性；以及在狀態(tài)分析過(guò)程中，使用時(shí)域分析和頻域分析提取關(guān)鍵特征參數(shù)，并根據(jù)這些特征參數(shù)和預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行狀態(tài)判斷。

33、本發(fā)明的上述實(shí)施例至少具有以下有益效果：本發(fā)明的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)通過(guò)集成先進(jìn)的信號(hào)處理算法和plc程序優(yōu)化，可以顯著提高電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊能夠?qū)崟r(shí)收集斷路器的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)，而信號(hào)預(yù)處理模塊則利用濾波和去噪技術(shù)提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，確保分析的可靠性。特征提取單元和狀態(tài)判斷單元的應(yīng)用，使得系統(tǒng)能夠從預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵特征參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的故障診斷和狀態(tài)分類，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力斷路器工作狀態(tài)的有效監(jiān)測(cè)。此外，本系統(tǒng)的狀態(tài)分類算法采用概率估計(jì)公式，可以為電力斷路器狀態(tài)提供概率分布，增強(qiáng)狀態(tài)判斷的置信度。而模型訓(xùn)練單元的使用，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)對(duì)故障診斷算法和狀態(tài)分類算法進(jìn)行訓(xùn)練，可以進(jìn)一步提升系統(tǒng)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。這些技術(shù)的結(jié)合，不僅可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警潛在的故障，避免電力事故的發(fā)生，還可以通過(guò)記錄和存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)結(jié)果，為電力系統(tǒng)的維護(hù)和優(yōu)化提供有力的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而提高整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

技術(shù)特征：

1.一種基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)預(yù)處理模塊還包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化單元，用于通過(guò)如下公式將所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以保證數(shù)據(jù)的一致性：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)分析模塊包括特征提取單元和狀態(tài)判斷單元，其中，所述特征提取單元，用于從預(yù)處理后的數(shù)據(jù)中提取關(guān)鍵特征參數(shù)；所述狀態(tài)判斷單元，用于根據(jù)提取的特征參數(shù)和預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行狀態(tài)判斷。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述特征提取單元包括時(shí)域分析子模塊和頻域分析子模塊，其中，所述時(shí)域分析子模塊，用于對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域分析以提取時(shí)域特征；所述頻域分析子模塊，用于對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行頻域分析以提取頻域特征。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)判斷單元包括故障診斷算法和狀態(tài)分類算法，其中，所述故障診斷算法，用于根據(jù)提取的特征參數(shù)進(jìn)行故障診斷；所述狀態(tài)分類算法，用于將電力斷路器的狀態(tài)分為正常、警告和故障三類。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)以下公式對(duì)所述狀態(tài)分類算法的輸出進(jìn)行概率估計(jì)，以獲得電力斷路器狀態(tài)的概率分布：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)分析模塊還包括模型訓(xùn)練單元，用于使用歷史數(shù)據(jù)對(duì)故障診斷算法和狀態(tài)分類算法進(jìn)行訓(xùn)練，并通過(guò)以下公式計(jì)算損失函數(shù)：

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于從電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中獲取電力斷路器的電流、電壓和操作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并以預(yù)定的時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

9.一種基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄方法，其特征在于，包括在對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)分析之前，進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，以保證數(shù)據(jù)的一致性；以及在狀態(tài)分析過(guò)程中，使用時(shí)域分析和頻域分析提取關(guān)鍵特征參數(shù)，并根據(jù)這些特征參數(shù)和預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行狀態(tài)判斷。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種基于信號(hào)處理算法的電力斷路器狀態(tài)監(jiān)測(cè)記錄系統(tǒng)和方法，系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集模塊，用于收集電力斷路器的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為監(jiān)測(cè)記錄；信號(hào)預(yù)處理模塊，用于在對(duì)所述電力斷路器狀態(tài)進(jìn)行分析之前使用濾波和去噪算法對(duì)所述實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；狀態(tài)分析模塊，用于基于PLC程序優(yōu)化和信號(hào)處理算法對(duì)所述預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)分析，以判斷電力斷路器的工作狀態(tài)；記錄模塊，用于將分析得到的電力斷路器狀態(tài)記錄并存儲(chǔ)，以供后續(xù)查詢和分析。本發(fā)明可以精確判斷斷路器的工作狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，從而有效預(yù)防電力事故的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：秦金鵬,郭路平,李世朝,高暢,單良,王華,文長(zhǎng)生,王良先,高金山
受保護(hù)的技術(shù)使用者：云南華電魯?shù)乩娪邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15