一种全自动电能质量检测及故障识别系统和方法与流程

本发明涉及电能质量检测，尤其涉及一种全自动电能质量检测及故障识别系统和方法。

背景技术：

1、专利申请cn111242243a公开了一种电能表电能质量检测方法、系统以及设备，包括以下步骤：获取电压波形数据，在电压波形数据上记录电能质量分类情况；对电压波形数据进行预处理，将电压波形数据划分为训练集和测试集；利用训练集数据，训练深度置信网络模型；将测试集输入到训练好的深度置信网络模型中对深度置信网络模型进行精度测试，将实时电压波形数据输入深度置信网络模型，得到实时的电能质量分类情况。

2、上述方案基于深度学习技术对电压波形数据分析并得到电能质量分类情况，不足之处在于深度网络模型往往对存储资源以及计算资源的配置要求较高，将该方案应用到实际硬件设备中，该硬件设备的配置要求也相应较高，这不仅不利于降低硬件设备的制造成本，也不利于硬件设备的轻量化、小型化。

3、可见，如何设计一款能够便捷地实现电能质量检测的系统，以有利于降低制造成本，以及有利于设备的轻量化、小型化，是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种全自动电能质量检测及故障识别系统和方法，解决了现有的电能质量检测方法应用到实际硬件设备中，对硬件设备的配置要求也相应较高的技术问题。

2、本发明提供的一种全自动电能质量检测及故障识别系统，所述系统包括电信号获取模块、电信号分析模块、判定模块、图像生成模块、图像分析模块、结果输出模块以及控制模块，所述电信号获取模块、所述电信号分析模块、所述判定模块、所述图像生成模块、所述图像分析模块以及所述结果输出模块分别与所述控制模块电连接；

3、所述控制模块执行的步骤包括：

4、所述控制模块控制所述电信号获取模块获取由目标电源所输出的目标电信号；

5、所述控制模块控制所述电信号分析模块确定所述目标电信号的目标参量数据；

6、所述控制模块控制所述图像生成模块根据所述目标参量生成目标参量时序图，其中，所述目标参量时序图包括目标电信号的频率时序曲线图、目标电信号的三相不平衡度时序曲线图以及目标电信号的总谐波畸变率时序曲线图；

7、所述控制模块控制所述图像分析模块根据所述目标参量时序图以及先验电信号的先验参量数据确定所述目标电信号的当前电能质量评价指数；

8、所述控制模块控制判定模块判定所述当前电能质量评价指数是否大于等于预先确定的电能质量评价指数阈值；

9、若是，则所述控制模块控制所述结果输出模块输出表示所述目标电信号的电能质量检测结果通过的第一质量检测结果；

10、若否，则所述控制模块控制所述结果输出模块输出表示所述目标电信号的电能质量检测结果不通过的第二质量检测结果。

11、可选地，所述控制模块控制所述电信号获取模块获取由目标电源所输出的目标电信号的步骤之前，还包括：

12、所述控制模块控制所述电信号分析模块确定所述目标电信号的当前电压参量；

13、所述控制模块控制所述判定模块判定所述当前电压参量是否属于预先确定的电压参量阈值范围；

14、若是，则所述控制模块控制所述结果输出模块输出表示所述目标电源运行正常的第一故障检测结果，并触发所述控制模块控制所述电信号获取模块获取由目标电源所输出的目标电信号的步骤执行；

15、若否，则所述控制模块控制所述结果输出模块输出表示所述目标电源运行异常的第二故障检测结果。

16、可选地，所述控制模块控制所述图像分析模块根据所述目标参量时序图以及先验电信号的先验参量数据确定所述目标电信号的当前电能质量评价指数，采用的算法具体为：

17、

18、式中，p表示当前电能质量评价指数，a表示目标电信号的频率时序曲线图上对目标电信号频率取样的样本序号，f表示目标电信号的频率时序曲线图上对目标电信号频率取样的样本总数，fa表示目标电信号的频率时序曲线图上对目标电信号频率值的第a个样本对应的频率，f表示先验电信号的先验频率，b表示目标电信号的三相不平衡度时序曲线图上对目标电信号三相不平衡度取样的样本序号，l表示目标电信号的三相不平衡度时序曲线图上对目标电信号三相不平衡度取样的样本总数，lb表示目标电信号的三相不平衡度时序曲线图上对目标电信号三相不平衡度值的第b个样本对应的三相不平衡度，l表示先验电信号的先验三相不平衡度，c表示目标电信号的总谐波畸变率时序曲线图上对目标电信号总谐波畸变率取样的样本序号，t表示目标电信号的总谐波畸变率时序曲线图上对目标电信号总谐波畸变率取样的样本总数，tc表示目标电信号的总谐波畸变率时序曲线图上对目标电信号总谐波畸变率值的第c个样本对应的总谐波畸变率，t表示先验电信号的先验总谐波畸变率。

19、可选地，所述当前电压参量包括目标电信号的电压调幅波的幅值和目标电信号的频率，所述控制模块控制所述判定模块判定所述当前电压参量是否属于预先确定的电压参量阈值范围的步骤，包括：

20、所述控制模块控制所述判定模块判定所述目标电信号的电压调幅波的幅值是否属于预先确定的电压调幅波幅值的阈值范围；

21、以及，所述控制模块控制所述判定模块判定所述目标电信号的频率是否属于预先确定的频率阈值范围；

22、当所述控制模块控制所述判定模块判定所述目标电信号的电压调幅波的幅值属于预先确定的电压调幅波幅值的阈值范围并且所述控制模块控制所述判定模块判定所述目标电信号的频率属于预先确定的频率阈值范围时，所述控制模块控制所述判定模块判定所述当前电压参量属于预先确定的电压参量阈值范围，并触发所述控制模块控制所述结果输出模块输出表示所述目标电源运行正常的第一故障检测结果的步骤执行；

23、当所述控制模块控制所述判定模块判定所述目标电信号的电压调幅波的幅值不属于预先确定的电压调幅波幅值的阈值范围或者所述控制模块控制所述判定模块判定所述目标电信号的频率不属于预先确定的频率阈值范围时，所述控制模块控制所述判定模块判定所述当前电压参量不属于预先确定的电压参量阈值范围，并触发所述控制模块控制所述结果输出模块输出表示所述目标电源运行异常的第二故障检测结果的步骤执行。

24、可选地，所述系统还包括过压保护电路，所述过压保护电路电连接在所述电信号获取模块与目标电源之间，当所述目标电源向所述电信号获取模块输出的目标电信号的电压超过预设电压时，所述过压保护电路断开以使得切断所述电信号获取模块与目标电源之间关于目标电信号的传输路径。

25、可选地，所述系统还包括与所述控制模块电连接的通信模块，所述通信模块与数据平台通信连接。

26、本发明第二方面提供的一种应用于所述的全自动电能质量检测及故障识别系统的识别方法，包括：

27、获取由目标电源所输出的目标电信号；

28、确定所述目标电信号的目标参量数据；

29、根据所述目标参量生成目标参量时序图，其中，所述目标参量时序图包括目标电信号的频率时序曲线图、目标电信号的三相不平衡度时序曲线图以及目标电信号的总谐波畸变率时序曲线图；

30、根据所述目标参量时序图以及先验电信号的先验参量数据确定所述目标电信号的当前电能质量评价指数；

31、判定所述当前电能质量评价指数是否大于等于预先确定的电能质量评价指数阈值；

32、若是，则输出表示所述目标电信号的电能质量检测结果通过的第一质量检测结果；

33、若否，则输出表示所述目标电信号的电能质量检测结果不通过的第二质量检测结果。

34、可选地，所述获取由目标电源所输出的目标电信号的步骤之前，还包括：

35、确定所述目标电信号的当前电压参量；

36、判定所述当前电压参量是否属于预先确定的电压参量阈值范围；

37、若是，则输出表示所述目标电源运行正常的第一故障检测结果，并触发所述获取由目标电源所输出的目标电信号的步骤执行；

38、若否，则输出表示所述目标电源运行异常的第二故障检测结果。

39、可选地，所述根据所述目标参量时序图以及先验电信号的先验参量数据确定所述目标电信号的当前电能质量评价指数，采用的算法具体为：

40、

41、式中，p表示当前电能质量评价指数，a表示目标电信号的频率时序曲线图上对目标电信号频率取样的样本序号，f表示目标电信号的频率时序曲线图上对目标电信号频率取样的样本总数，fa表示目标电信号的频率时序曲线图上对目标电信号频率值的第a个样本对应的频率，f表示先验电信号的先验频率，b表示目标电信号的三相不平衡度时序曲线图上对目标电信号三相不平衡度取样的样本序号，l表示目标电信号的三相不平衡度时序曲线图上对目标电信号三相不平衡度取样的样本总数，lb表示目标电信号的三相不平衡度时序曲线图上对目标电信号三相不平衡度值的第b个样本对应的三相不平衡度，l表示先验电信号的先验三相不平衡度，c表示目标电信号的总谐波畸变率时序曲线图上对目标电信号总谐波畸变率取样的样本序号，t表示目标电信号的总谐波畸变率时序曲线图上对目标电信号总谐波畸变率取样的样本总数，tc表示目标电信号的总谐波畸变率时序曲线图上对目标电信号总谐波畸变率值的第c个样本对应的总谐波畸变率，t表示先验电信号的先验总谐波畸变率。

42、可选地，所述当前电压参量包括目标电信号的电压调幅波的幅值和目标电信号的频率，所述判定所述当前电压参量是否属于预先确定的电压参量阈值范围的步骤，包括：

43、判定所述目标电信号的电压调幅波的幅值是否属于预先确定的电压调幅波幅值的阈值范围；

44、以及，判定所述目标电信号的频率是否属于预先确定的频率阈值范围；

45、当判定所述目标电信号的电压调幅波的幅值属于预先确定的电压调幅波幅值的阈值范围并且判定所述目标电信号的频率属于预先确定的频率阈值范围时，判定所述当前电压参量属于预先确定的电压参量阈值范围，并触发输出表示所述目标电源运行正常的第一故障检测结果的步骤执行；

46、当判定所述目标电信号的电压调幅波的幅值不属于预先确定的电压调幅波幅值的阈值范围或者判定所述目标电信号的频率不属于预先确定的频率阈值范围时，判定所述当前电压参量不属于预先确定的电压参量阈值范围，并触发输出表示所述目标电源运行异常的第二故障检测结果的步骤执行。

47、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

48、本发明提供了一种全自动电能质量检测及故障识别系统和方法，系统包括电信号获取模块、电信号分析模块、判定模块、图像生成模块、图像分析模块、结果输出模块以及控制模块，所述电信号获取模块、所述电信号分析模块、所述判定模块、所述图像生成模块、所述图像分析模块以及所述结果输出模块分别与所述控制模块电连接；全自动电能质量检测及故障识别系统能够便捷地实现电能质量检测，有利于降低相关设备的制造成本，有利于相关设备的轻量化、小型化。