一种基于物联网的开关柜综合监控系统的制作方法

本发明涉及电力设备领域，具体为一种基于物联网的开关柜综合监控系统。

背景技术：

1、开关柜是一种用于控制、保护和分配电力系统的设备，通常用于工业、商业和公共设施的电力配电系统中。随着智能电网建设的不断推进，开关柜正朝向智能化、网络化发展。开关柜作为电力系统控制和保护供电的重要节点，保障其安全、稳定运行具有重大的监测意义。智能化开关柜作为一种数字化，集成化的设备，在其控制和保护方面应当具备一定程度的故障监测、定位及隔离功能。传统的人工巡检方式存在延迟长、问题发现不及时的问题，当开关柜发生异常情况时通常无法及时发现并采取必要措施，可能会对电力系统造成严重影响。此外，工作人员对开关柜的控制也存在一定危险性。

2、开关柜运行中需要监测其承受的电参数、热参数和机械参数等，但是相关参数数据巨大，有相当多的冗余数据，如何更好的获取准确有效的数据，并且根据准确有效的数据做出更好控制决策信号，降低误操作的概率，一直是开关柜现场运行的重点和难点所在。

技术实现思路

1、为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种基于物联网的开关柜综合监控系统，所述监控系统能够获取多个开关柜数据，是一种分布式监控系统，包括：

2、感知层，所述感知层包括若干传感器，感知层的数据采集单元收集开关柜区域内的传感器分布信息，包括传感器分布位置、传感器类型、传感器参数以及传感器编号，获取开关柜空间图，并空间图进行分割，基于传感器分布位置、传感器类型、传感器参数以及传感器编号对所述开关柜空间图的各个区域进行安全级别划分，将开关柜分为多个级别区域；

3、网络控制层，所述网络控制层包括i/o模块、plc和通信模块，所述网络控制层将获取感知层数据，将数据传输给服务器；

4、服务器获取数据后进行节点检测，并输出每n个节点对应的n个数据融合结果，具体包括对数据数据进行预处理，包括去除异常值获得有效值，之后进行填补缺失值、数据归一化和标准化操作，确保数据质量和一致性，根据有效值得到融合结果y；

5、将所述n个数据融合结果输入开关柜状态监测模型进行开关柜状态检测，输出开关柜的n个节点状态结果，根据所述开关柜的n个节点状态结果进行分别向开关柜内调节单元发送调控信号，并输出第一调控结果，将第一调控结果记录并当做数据样本；

6、外部环境监测分析模块，所述外部监测模块获取开关柜外部若干环境数据，若干环境数据包括环境温度、风速、风向、降雨量、湿度、大气压力、日照强度、大气污染指数、海拔高度，基于外部若干环境数据进行外部环境干扰度分析，生成基于每个环境数据分别对应的多个干扰度qn，干扰度qn为某一种环境数据对每个传感器的传感数据准确度造成的影响程度，设定标准干扰度q标，当qn＜q标时，忽略干扰度qn，当qn＞q标时，外部环境监测分析模块向服务器发送调整信息，令服务器修正调控信号。

7、进一步的，在本发明中，所述感知层传感器包括温度传感器、湿度传感器、电流互感器、电压互感器、气体监测传感器、水浸传感器，所述感知层通过上述传感器采集开关柜内温度、湿度、三相电流、三相电压、sf6压力和是否浸水。

8、进一步的，在本发明中，所述温度传感器、湿度传感器、电流互感器、电压互感器、气体监测传感器均与i/o模块连接，所述i/o模块与plc连接，所述plc获取温度传感器、湿度传感器、电流互感器、电压互感器、气体监测传感器数据，并将数据通过网关以有线或者无线的方式传输给服务器。

9、进一步的，在本发明中，所述除异常值包括如下过程：

10、根据传感器类型获取该类型下的数据节点个数，定义该类型为第一类型，第一类型的节点个数为n，采集到的第一类型数据记为xi(i＝1，2，…，n)，将第一类型数据按照从小到大进行排序，获取第一类型数据的中位数xm，公式如下：

11、获取第一类型数据的残差δvi，公式如下：

12、δvi＝xi-xm

13、获取第一类型数据的标准差σ，公式如下：

14、

15、获取第一类型数据的统计量gi，公式如下：

16、若gi≥g0(n，a)，则第一类型数据xi有效，则第一类型数据xi对应的数据为yi。

17、进一步的，在本发明中，根据有效值得到融合结果y的过程如下：

18、所述yi的平均值为目标值yi与目标值的贴近度ri计算公式如下：

19、0≤ri≤1；

20、分配权值ωi和融合结果y计算公式如下：

21、

22、得到融合结果y。

23、进一步的，在本发明中，所述外部环境监测分析模块包括：

24、气象仪，所述气象仪用于获取环境温度、风速、风向、降雨量、湿度、大气压力数据；

25、太阳辐射计，所述太阳辐射计用于测量太阳辐射的强度数据；

26、空气质量监测仪，所述空气质量监测仪用于检测大气污染指数数据；

27、海拔仪，所述海拔仪用于测量海拔高度数据。

28、进一步的，在本发明中，所述调节单元包括：

29、接地刀机构，所述接地刀机构将设备接地，将电流引导到地面，以防止电击事故的发生；

30、断路器机构，所述断路器机构用于控制电路中断或连接；

31、风机，所述风机将热空气排出开关柜，以保持风机正常工作温度；

32、水泵，所述水泵用于在开关柜浸水后将水排出；

33、除湿机，所述除湿机用于控制开关柜内部的湿度，防止湿气对设备和电路造成损坏；

34、气体灭火装置，所述用于对开关柜内部的火灾进行灭火。

35、进一步的，在本发明中，所述通信模块采用有线/以太网/4g/5g方式与服务器通信。

36、有益效果，本申请的技术方案具备如下技术效果：

37、本发明能提高采集数据的准确性，提高开关柜状态检测的精准性，进而使得服务器能够做出准确的控制决策信号，降低误操作的概率，同时能够排除外界因素的干扰，进一步增加控制的准确性。

38、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

39、结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

技术特征：

1.一种基于物联网的开关柜综合监控系统，所述监控系统能够获取多个开关柜数据，是一种分布式监控系统，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的开关柜综合监控系统，其特征在于：所述感知层传感器包括温度传感器、湿度传感器、电流互感器、电压互感器、气体监测传感器、水浸传感器，所述感知层通过上述传感器采集开关柜内温度、湿度、三相电流、三相电压、sf6压力和是否浸水。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的开关柜综合监控系统，其特征在于：所述温度传感器、湿度传感器、电流互感器、电压互感器、气体监测传感器均与i/o模块连接，所述i/o模块与plc连接，所述plc获取温度传感器、湿度传感器、电流互感器、电压互感器、气体监测传感器数据，并将数据通过网关以有线或者无线的方式传输给服务器。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的开关柜综合监控系统，其特征在于：所述除异常值包括如下过程：

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的开关柜综合监控系统，其特征在于：根据有效值得到融合结果y的过程如下：

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的开关柜综合监控系统，其特征在于：所述外部环境监测分析模块包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的开关柜综合监控系统，其特征在于：所述调节单元包括：

8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的开关柜综合监控系统，其特征在于：所述通信模块采用有线/以太网/4g/5g方式与服务器通信。

技术总结
本发明提供一种基于物联网的开关柜综合监控系统，包括感知层、网络控制层和服务器，服务器获取数据后进行节点检测，并输出每N个节点对应的N个数据融合结果，具体包括对数据数据进行预处理，包括去除异常值获得有效值，之后进行填补缺失值、数据归一化和标准化，根据有效值得到融合结果Y，将N个数据融合结果输入开关柜状态监测模型进行开关柜状态检测，输出开关柜的N个节点状态结果，根据开关柜的N个节点状态结果进行分别向开关柜内调节单元发送调控信号。本发明能提高采集数据的准确性，提高开关柜状态检测的精准性，进而使得服务器能够做出准确的控制信号，降低误操作的概率，同时能够排除外界因素的干扰，进一步增加控制的准确性。

技术研发人员：任爱,韦海燕,肖波,周奇斌,董杰
受保护的技术使用者：江苏大浪电气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/21