一种基于物联网的低压数据采集装置及方法与流程

本技术涉及电力测量，更具体地说，本技术涉及一种基于物联网的低压数据采集装置及方法。

背景技术：

1、电力测量是对电力系统中电参数进行精确量化和记录的过程，是电力系统运行的重要基础，通过对电流、电压、功率等关键参数的监测，电力测量能够实时掌握电网运行状态，及时发现异常或故障，确保电力供应的稳定性和安全性，同时，电力测量数据为电网调度与优化提供支持，有助于合理分配负载，提升电网整体运行效率，随着新能源和分布式能源的快速发展，电力测量进一步发挥作用，能够有效评估分布式能源的运行状态，促进其合理接入与利用。

2、当前低压电力测量系统在多节点电网的电力数据采集过程中，传统的测量方法受到环境因素、设备故障或数据传输延迟等影响，导致测量数据存在缺失或误差，进而影响电力监控和调度决策的准确性，尽管有些系统采用了同步采样技术来保证数据的时效性，但在复杂电网环境中，节点间的时空关系以及拓扑结构的影响往往未能得到充分考虑，导致测量数据的有效性和可靠性难以确保，而基于置信评估机制对测量数据进行可信评估，可及时发现测量数据存在的缺失或误差，并进行及时校正，从而提高测量数据的可靠性，因此，如何实现电力数据同步采集的置信度评估，从而可提高低压数据采集的可靠性成为了业界面临的难题。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于物联网的低压数据采集装置及方法，可实现电力数据同步采集的置信度评估，从而可提高低压数据采集的可靠性。

2、第一方面，本技术提供一种基于物联网的低压数据采集方法，包括：

3、接收电力物联网终端发送的同步采样指令，依据所述同步采样指令同步采集各个传感器节点的电流数据；

4、依据各个传感器节点之间的空间距离关系构建电网节点网络，进而确定所述电网节点网络中各个相邻节点间拓扑结构的关联系数；

5、对每个传感器节点的电流数据进行缺失状态估计，得到所述每个传感器节点对应电流数据的状态残差，进而通过所有的状态残差和各个相邻节点间拓扑结构的关联系数确定电网中所有传感器节点在电力测量中的时空相关性；

6、从每个传感器节点的电流数据中提取所述每个传感器节点在电力测量中的暂态能量，进而依据所有的暂态能量和所述时空相关性对低压无线同步测量的所有电流数据进行置信关联，得到每个传感器节点的测量置信度；

7、对于每个传感器节点，当传感器节点的测量置信度小于预设的测量置信阈值时，依据所述测量置信度重构传感器节点测量的电流值。

8、优选的，依据各个传感器节点之间的空间距离关系构建电网节点网络具体包括：

9、获取所有传感器节点的地理位置信息；

10、通过所述地理位置信息确定各个相邻传感器节点之间的空间距离；

11、通过所述地理位置信息和各个相邻传感器节点之间的空间距离确定电网节点网络。

12、优选的，确定所述电网节点网络中各个相邻节点间拓扑结构的关联系数具体包括：

13、从所述电网节点网络中选取一个节点作为选定节点；

14、依据选定节点与其它相邻节点间的平均拓扑距离和选定节点与其它相邻节点间的平均通信延时确定选定节点与其它相邻节点之间的邻接系数；

15、继续确定剩余节点与其它相邻节点之间的邻接系数；

16、通过所有的邻接系数确定所述电网节点网络中各个相邻节点间拓扑结构的关联系数。

17、优选的，对每个传感器节点的电流数据进行缺失状态估计，得到所述每个传感器节点对应电流数据的状态残差具体包括：

18、对于每个传感器节点的电流数据，基于高斯分布假设，使用最小二乘法对电流数据进行状态估计，得到电流数据的最优状态估计值；

19、通过电流数据和所述最优状态估计值确定传感器节点测量缺失的估计误差，将该估计误差作为传感器节点对应电流数据的状态残差。

20、优选的，通过所有的状态残差和各个相邻节点间拓扑结构的关联系数确定电网中所有传感器节点在电力测量中的时空相关性具体包括：

21、选取一个传感器节点作为选定传感器节点；

22、通过选定传感器节点的状态残差和其它相邻传感器节点状态残差确定选定传感器节点与其它相邻传感器节点之间的估计偏差；

23、基于协方差矩阵确定选定传感器节点与其它相邻传感器节点之间电流数据的时序关系；

24、通过所述时序关系、所述估计偏差和选定传感器节点与其它相邻传感器节点之间拓扑结构的关联系数确定电网中选定传感器节点与其它相邻传感器节点之间的时空关联度；

25、继续确定剩余传感器节点与其它相邻传感器节点之间的时空关联度；

26、通过所有的时空关联度确定电网中所有传感器节点在电力测量中的时空相关性。

27、优选的，从每个传感器节点的电流数据中提取所述每个传感器节点在电力测量中的暂态能量具体包括：

28、根据历史电流数据预设电流阈值；

29、对于每个传感器节点的电流数据，将电流数据中大于所述电流阈值的电流均值作为传感器节点在电力测量中的暂态能量。

30、优选的，依据所述测量置信度重构传感器节点测量的电流值具体包括：

31、通过所述测量置信度确定预训练的数据重构模型的重构权重；

32、依据所述数据重构模型对传感器节点的电流数据进行重构，得到测量数据缺失恢复后的电流值。

33、第二方面，本技术提供一种基于物联网的低压数据采集装置，包括：

34、采集模块，用于接收电力物联网终端发送的同步采样指令，依据所述同步采样指令同步采集各个传感器节点的电流数据；

35、处理模块，用于依据各个传感器节点之间的空间距离关系构建电网节点网络，进而确定所述电网节点网络中各个相邻节点间拓扑结构的关联系数；

36、所述处理模块，还用于对每个传感器节点的电流数据进行缺失状态估计，得到所述每个传感器节点对应电流数据的状态残差，进而通过所有的状态残差和各个相邻节点间拓扑结构的关联系数确定电网中所有传感器节点在电力测量中的时空相关性；

37、所述处理模块，还用于从每个传感器节点的电流数据中提取所述每个传感器节点在电力测量中的暂态能量，进而依据所有的暂态能量和所述时空相关性对低压无线同步测量的所有电流数据进行置信关联，得到每个传感器节点的测量置信度；

38、执行模块，用于对于每个传感器节点，当传感器节点的测量置信度小于预设的测量置信阈值时，依据所述测量置信度重构传感器节点测量的电流值。

39、第三方面，本技术提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有代码，所述处理器被配置为获取所述代码，并执行上述的基于物联网的低压数据采集方法。

40、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于物联网的低压数据采集方法。

41、本技术公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

42、本技术实施例中，接收电力物联网终端发送的同步采样指令，依据所述同步采样指令同步采集各个传感器节点的电流数据；依据各个传感器节点之间的空间距离关系构建电网节点网络，进而确定所述电网节点网络中各个相邻节点间拓扑结构的关联系数；对每个传感器节点的电流数据进行缺失状态估计，得到所述每个传感器节点对应电流数据的状态残差，进而通过所有的状态残差和各个相邻节点间拓扑结构的关联系数确定电网中所有传感器节点在电力测量中的时空相关性；从每个传感器节点的电流数据中提取所述每个传感器节点在电力测量中的暂态能量，进而依据所有的暂态能量和所述时空相关性对低压无线同步测量的所有电流数据进行置信关联，得到每个传感器节点的测量置信度；对于每个传感器节点，当传感器节点的测量置信度小于预设的测量置信阈值时，依据所述测量置信度重构传感器节点测量的电流值。

43、由此可见，本技术通过所有的暂态能量和时空相关性对低压无线同步测量的所有电流数据进行置信关联，得到每个传感器节点的测量置信度，当测量置信度小于预设的测量置信阈值时，重构测量的电流数据；首先，通过构建电网节点网络并确定各节点间的拓扑结构关联系数，考虑多节点电网中节点间的时空关系，可帮助识别节点间的潜在关联性，能够有效评估不同节点间电力数据的相互影响，便于进一步分析电力测量数据的整体一致性与有效性；然后，通过缺失状态估计和状态残差分析，可评估传感器节点电流数据的缺失情况，结合相邻节点间拓扑结构的关联系数确定各个传感器节点在电力测量中的时空相关性，可及时发现并处理因设备故障或传输延迟等因素引起的数据缺失或异常；最后，通过提取每个传感器节点的暂态能量并结合时空相关性，实现对所有电流数据的置信关联，生成每个传感器节点的测量置信度，通过量化每个传感器节点的测量可靠性，能够帮助系统自动评估数据的可信程度，进而提高整体电力测量的准确性，进一步，当传感器节点的测量置信度低于预设阈值时，自动对可能出现的测量误差进行修正恢复，从而确保低压数据采集的可靠性和准确性；综上所述，本技术方案可实现电力数据同步采集的置信度评估，从而可提高低压数据采集的可靠性。