一种配电终端的热插拔模块在线预警系统及方法与流程

1.本发明涉及配电设备监测技术领域，尤其涉及一种配电终端的热插拔模块在线预警系统及方法。


背景技术：

2.目前，配电终端热插拔技术是配网自动化、智能化发展的重要标识，已成为现阶段配网升级、改造的关键。需要指出的是，由于终端架构体系的不完善、模块/数据端口的不统一，不同厂家模块产品存在不兼容等问题，现阶段配网热插拔技术的应用，依旧处于探索阶段。
3.从热插拔技术角度考虑，由于工程应用中各功能模块的频发投切，极易对各功能模块的功能及性能造成破坏，影响功能模块的可靠使用；从现场调研数据可知，相比于传统的配电柜，具有热插拔应用的智能配电柜的热插拔模块，其故障频次隐患大大增加，直接影响配电系统的可靠运行。
4.从日常运维角度考虑，现有配电终端热插拔模块的运行状态评估方法单一、且过于依赖后台数据及工程经验，不利于现场运维工作的快速开展。同时，在缺乏直观的功能模块运行状态监测环节，运维过程中无法快速定位异常模块，且异常模块的更换时间成本较大。
5.为了更好的监测热插拔模块的在线运行状态，及时预警功能模块出现故障的现象，以实现配电终端自身在线可靠性能的检测，对提升配电柜的智能化应用，具有重要的意义。
6.而针对现有的配电终端热插拔技术应用中，一般是针对整个配电终端热插拔模块进行监测及预警，而缺乏对配电终端热插拔模块中的不同功能模块的监测及预警，从而导致对配电终端热插拔模块中的不同功能模块的监测及预警的准确性较差。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种配电终端的热插拔模块在线预警系统及方法，解决了对配电终端热插拔模块中的不同功能模块的监测及预警的准确性较差的技术问题。
8.有鉴于此，本发明第一方面提供了一种配电终端的热插拔模块在线预警系统，其应用于对热插拔模块进行检测，所述热插拔模块包括若干个功能模块，本系统包括：磁电感知模块、信号处理模块、故障监测模块和预警模块；
9.所述磁电感知模块用于采集若干个所述功能模块所产生的电磁信号，将所述电磁信号转换为电压信号；还用于将所述电压信号发送至所述信号处理模块；
10.所述信号处理模块包括带通滤波模块、整流模块、小波变换模块和模数转换模块；
11.所述带通滤波模块用于对所述电压信号进行滤波调理，从而输出滤波电压信号；还用于将所述滤波电压信号发送至所述整流模块；
12.所述整流模块用于对所述滤波电压信号进行整流处理，从而得到整流信号；还用
于将所述整流信号发送至所述小波变换模块；
13.所述小波变换模块用于对所述整流信号进行小波分解，从而分解出三个不同频段的整流模拟分量；还用于将三个不同频段的整流模拟分量发送至所述模数转换模块；
14.所述模数转换模块用于对三个不同频段的整流模拟分量分别进行模数转换处理，得到相应的三个数字信号；还用于将三个所述数字信号发送至所述故障监测模块；
15.所述故障监测模块用于将三个所述数字信号分别与相应的预设的数字信号阈值进行对比，若所述数字信号大于相应的所述预设的数字信号阈值时，则生成预警信号发送至所述预警模块；
16.所述预警模块用于接收所述故障监测模块发送的所述预警信号及其对应的数字信号进行显示。
17.优选地，所述磁电感知模块包括磁电传感阵列，所述磁电传感阵列铺设于若干个所述功能模块的上方。
18.优选地，所述磁电传感阵列包括若干个均匀排列的磁电传感单元，每个磁电传感单元均包括第一磁致伸缩材料层、第二磁致伸缩材料层以及设于所述第一磁致伸缩材料层和所述第二磁致伸缩材料层之间的压电材料层。
19.优选地，本系统还包括led阵列显示模块，所述led阵列显示模块包括若干个led单元，所述led单元和所述磁电传感单元的数量相同，所述led单元和所述磁电传感单元的位置相对应，所述led阵列显示模块与所述整流模块电连接，用于接收所述整流模块发送的所述整流信号，从而生成led亮灯信号，使所述led单元进行亮灯。
20.优选地，所述整流模块包括全桥整流电路和boost升压电路，所述全桥整流电路和所述boost升压电路电连接；
21.所述全桥整流电路用于对所述滤波电压信号进行整流处理，从而得到整流信号；
22.所述boost升压电路用于对所述整流信号进行升压处理至预设电压值，输出升压后的整流信号，将所述升压后的整流信号发送至所述led阵列显示模块。
23.第二方面，本发明还提供了一种配电终端的热插拔模块在线预警方法，应用上述的配电终端的热插拔模块在线预警系统，包括以下步骤：
24.采集若干个所述功能模块所产生的电磁信号，将所述电磁信号转换为电压信号；
25.对所述电压信号进行滤波调理，从而输出滤波电压信号；
26.对所述滤波电压信号进行整流处理，从而得到整流信号；
27.对所述整流信号进行小波分解，从而分解出三个不同频段的整流模拟分量；
28.对三个不同频段的整流模拟分量分别进行模数转换处理，得到相应的三个数字信号；
29.将三个所述数字信号分别与相应的预设的数字信号阈值进行对比，若所述数字信号大于相应的所述预设的数字信号阈值时，则生成预警信号；
30.显示所述预警信号及其对应的数字信号。
31.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
32.本发明通过磁电感知模块采集若干个功能模块所产生的电磁信号，将电磁信号转换为电压信号，对电压信号进行滤波和整流后，对整流信号进行小波分解，从而分解出三个不同频段的整流模拟分量，对三个不同频段的整流模拟分量分别进行模数转换处理，得到
相应的三个数字信号，再将三个数字信号分别与相应的预设的数字信号阈值进行对比，以判断功能模块是否出现故障，并在数字信号大于相应的所述预设的数字信号阈值时，则生成预警信号进行预警显示，由于不同频段对应不同的功能模块，从而可以实现对不同的功能模块进行故障监测及预警，提高对配电终端热插拔模块中的不同功能模块的监测及预警的准确性。
附图说明
33.图1为本发明实施例提供的一种配电终端的热插拔模块在线预警系统的结构示意图；
34.图2为本发明实施例提供的一种配电终端的信号处理模块的结构示意图；
35.图3为本发明实施例提供的一种配电终端的热插拔模块在线预警方法的流程图。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。
37.本发明提供的一种配电终端的热插拔模块在线预警系统，其应用于对热插拔模块进行检测，热插拔模块包括若干个功能模块，请参阅图1，本系统包括：磁电感知模块100、信号处理模块200、故障监测模块300和预警模块400；
38.磁电感知模块100用于采集若干个功能模块所产生的电磁信号，将电磁信号转换为电压信号；还用于将电压信号发送至信号处理模块200；
39.如图2所示，信号处理模块200包括带通滤波模块201、整流模块202、小波变换模块203和模数转换模块204；
40.带通滤波模块201用于对电压信号进行滤波调理，从而输出滤波电压信号；还用于将滤波电压信号发送至整流模块202；
41.可以理解的是，通过带通滤波模块201对电压信号进行滤波调理，从而可以去除低压干扰信号和高压干扰信号，在一般示例中，带通滤波模块201包括低通滤波电路和高通滤波电路，低通滤波电路和高通滤波电路电连接。
42.整流模块202用于对滤波电压信号进行整流处理，从而得到整流信号；还用于将整流信号发送至小波变换模块203；
43.小波变换模块203用于对整流信号进行小波分解，从而分解出三个不同频段的整流模拟分量；还用于将三个不同频段的整流模拟分量发送至模数转换模块204；
44.需要说明的是，通过对整流信号进行小波分解，可以得到三个不同频段的模拟分量，如低频整流模拟分量的信号频段为《300hz，中频整流模拟分量的信号频段为300hz-20khz；高频整流模拟分量的信号频段为》20khz，由于热插拔模块具有多个功能模块，每个功能模块所产生的电压信号的频段是不同的，因此，通过预先对不同频段的整流模拟分量进行识别，可以识别出相应的功能模块，如电源模块的电压信号为低频信号频段，信号采集模块的电压信号为中频信号频段，通讯模块的电压信号为高频信号频段。
45.模数转换模块204用于对三个不同频段的整流模拟分量分别进行模数转换处理，得到相应的三个数字信号；还用于将三个数字信号发送至故障监测模块300；
46.故障监测模块300用于将三个数字信号分别与相应的预设的数字信号阈值进行对比，若数字信号大于相应的预设的数字信号阈值时，则生成预警信号发送至预警模块400；
47.可以理解的是，根据不同的频段设置不同的数字信号阈值，将三个数字信号分别与相应的预设的数字信号阈值进行对比，若数字信号大于预设的数字信号阈值，则说明其功能模块存在故障。
48.预警模块400用于接收故障监测模块300发送的预警信号及其对应的数字信号进行显示。
49.在一个具体示例中，利用数字信号与预设的数字信号进行对比，以数字量“0”和“1”的组态进行输出，通过预警模块400的预警界面显示各模块的工作状态；如以数字信号em作为数字信号阈值，判断实时的数字信号是否大于0.6*em，若em≥0.6*em，输出数字量“1”，若em＜0.6*em，输出数字量“0”，同时，以低频数字信号结果的输出记“第一位”，以中频数字信号结果的输出记“第二位”，以高频数字信号结果的输出记“第三位”，通过逻辑判定过程，以绿灯、黄灯、红灯做可视化输出；在数字量输出特性及预警显示界面输出方面，低频数字量结果为“1”，表示该模块的电源功能输出“正常”，若低频数字量结果为“0”，表示该模块的电源功能输出“不正常”，当第一位输出“0”时，代表该模块电源功能输出“不正常”，此时预警显示界面中相应模块的红灯亮，提醒该模块工作不正常，当第一位输出“1”而第二/三位输出为“0”时，代表该模块电源功能输出“正常”，功能模块i的功能(以中频信号为主)/功能模块ii的功能(以高频信号为主)输出“不正常”，此时预警显示界面中相应模块的黄灯亮，预警该模块工作存在异常，只有当输出结果均为“1”时，判定全部功能模块输出正常，预警显示界面中相应模块的绿灯亮。
50.本实施例提供了一种配电终端的热插拔模块在线预警系统，通过磁电感知模块采集若干个功能模块所产生的电磁信号，将电磁信号转换为电压信号，对电压信号进行滤波和整流后，对整流信号进行小波分解，从而分解出三个不同频段的整流模拟分量，对三个不同频段的整流模拟分量分别进行模数转换处理，得到相应的三个数字信号，再将三个数字信号分别与相应的预设的数字信号阈值进行对比，以判断功能模块是否出现故障，并在数字信号大于相应的预设的数字信号阈值时，则生成预警信号进行预警显示，由于不同频段对应不同的功能模块，从而可以实现对不同的功能模块进行故障监测及预警，提高对配电终端热插拔模块中的不同功能模块的监测及预警的准确性。
51.在一个具体实施例中，磁电感知模块包括磁电传感阵列，磁电传感阵列铺设于若干个功能模块的上方。
52.其中，磁电感知模块采用分布式磁信号感知模块，采用磁电传感阵列的结构方式；磁电传感阵列元件放置在各功能模块的正上方，并粘接在磁电传感阵列底板下端，磁电传感阵列底板设置在各功能模块的正上方，其高度h取值为10mm，磁电传感阵列底板的材质为非导磁且硬度适中的铝板。
53.采用分布式的结构设计，以适用于电源模块等低频、信号处理模块等中频、以及通讯模块等高频电磁信号的收集，进而实现各功能模块应用含低频、中频、高频监测的预警方案。
54.在一个具体实施例中，磁电传感阵列包括若干个均匀排列的磁电传感单元，每个磁电传感单元均包括第一磁致伸缩材料层、第二磁致伸缩材料层以及设于第一磁致伸缩材料层和第二磁致伸缩材料层之间的压电材料层。
55.其中，可以通过获知功能模块的数量和位置来设定磁电传感单元的数量和位置，从而使得每个磁电传感单元与功能模块相对应。
56.每个磁电传感单元采用磁致伸缩材料层+压电材料层复合的结构方式，通过磁致伸缩材料层将不同频率的电磁信号转换为应力信号，通过压电材料将这些应力信号转换为电信号；其中，磁致伸缩材料层的材质为tb0.3dy0.7fe2合金，其厚度为2mm；压电材料层的材质为pmn-pt单晶元件，其厚度为1mm。
57.在一个具体实施例中，本系统还包括led阵列显示模块，led阵列显示模块包括若干个led单元，led单元和磁电传感单元的数量相同，led单元和磁电传感单元的位置相对应，led阵列显示模块与整流模块电连接，用于接收整流模块发送的整流信号，从而生成led亮灯信号，使led单元进行亮灯。
58.其中，led阵列显示模块，亦可称作无源显示模块，采用无源传感的显示方式，通过整流模块发送整流信号，然后，直接供给led单元，从而监测各磁电传感器阵列元件的可靠工作，以实现分布式磁电传感阵列发电信号及状态的可视化。由于采用直观、可视化的led阵列显示界面，易于工程应用。
59.led阵列显示模块的显示界面可以采用一对一供电的方式进行可视化显示。
60.在一个具体实施例中，整流模块包括全桥整流电路和boost升压电路，全桥整流电路和boost升压电路电连接；
61.全桥整流电路用于对滤波电压信号进行整流处理，从而得到整流信号；
62.boost升压电路用于对整流信号进行升压处理至预设电压值，输出升压后的整流信号，将升压后的整流信号发送至led阵列显示模块。
63.以上为本发明提供的一种配电终端的热插拔模块在线预警系统的实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种配电终端的热插拔模块在线预警方法的实施例的详细描述。
64.为了方便理解，请参阅图3，本发明提供的一种配电终端的热插拔模块在线预警方法，应用上述的配电终端的热插拔模块在线预警系统，包括以下步骤：
65.s1、采集若干个功能模块所产生的电磁信号，将电磁信号转换为电压信号；
66.s2、对电压信号进行滤波调理，从而输出滤波电压信号；
67.s3、对滤波电压信号进行整流处理，从而得到整流信号；
68.s4、对整流信号进行小波分解，从而分解出三个不同频段的整流模拟分量；
69.s5、对三个不同频段的整流模拟分量分别进行模数转换处理，得到相应的三个数字信号；
70.s6、将三个数字信号分别与相应的预设的数字信号阈值进行对比，若数字信号大于相应的预设的数字信号阈值时，则生成预警信号；
71.s7、显示预警信号及其对应的数字信号。
72.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述系统实施例中的对应过程，在此不再赘述。
73.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
74.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
75.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
76.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。