電纜監(jiān)測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，特別涉及一種電纜監(jiān)測系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)今在城市中的電力輸送越來越多地采用地下電纜的形式。電力電纜運行中導體 的溫度是確定其載流量的重要依據(jù)，若電纜超溫會導致絕緣損壞。對不同絕緣材料的電纜， 允許的運行溫度都是有明確規(guī)定的。因此為了保證電力電纜能夠在額定負荷下工作，確保 電力系統(tǒng)的安全可靠運行，對電力電纜的導體及周圍±壤溫度的測量有極其重要的意義。
[0003] 電力電纜的故障原因大致可歸納如下：1、絕緣老化變質(zhì)；2、過熱；3、機械損傷； 4、護層的腐蝕；5、絕緣受潮；6、過電壓；7、材料缺陷；8、設(shè)計和制作的工藝問題。為了保 證電力電纜能夠正常的工作，即隨時發(fā)現(xiàn)故障甚至是潛在的故障，W便及時進行修復和維 護，對電纜的溫度和濕度進行多點監(jiān)測是一項重要的任務。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決電纜使用中潛在故障對電纜設(shè)備的影響，本發(fā)明提供一種電纜監(jiān)測系統(tǒng) 及方法，通過傳感器組采集電纜周圍的環(huán)境參數(shù)，將數(shù)據(jù)加上位置標識后發(fā)送給遠程監(jiān)控 終端，對數(shù)據(jù)進行分析處理實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種電纜監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：傳感單元組，采集電纜中 的溫度和濕度參數(shù)；處理器，接收傳感單元組的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)集中后發(fā)送出去；遠程 監(jiān)控終端，接收處理器發(fā)來的信號數(shù)據(jù)，利用遺傳優(yōu)化的相關(guān)向量機方法判斷數(shù)據(jù)是否正 常，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)則發(fā)出警示信號。所述的傳感單元組包括溫度傳感器和濕度傳感器，傳感 器均勻分布在電纜線上，同時電纜接頭安裝有溫度和濕度傳感器。所述處理器和遠程監(jiān)控 終端均包括有無線通信單元，二者間進行無線通信。傳感單元組和RFID標簽間設(shè)有防浪涌 保護模塊，防浪涌保護模塊由TVS管組成。
[0006] -種電纜監(jiān)測方法，該方法步驟包括；步驟一、利用已知數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，并進行 數(shù)據(jù)預處理；步驟二、建立相關(guān)向量機模型，利用遺傳算法優(yōu)化訓練相關(guān)向量機模型參數(shù)； 步驟H、利用已知數(shù)據(jù)庫訓練建立的相關(guān)向量機模型；步驟四、采用相關(guān)向量機模型對待測 數(shù)據(jù)進行診斷分析；步驟五、輸出診斷結(jié)果。所述步驟二中的遺傳算法流程包括：計算適應 度；選擇染色體進行復制；交叉、變異過程；產(chǎn)生新群體；判斷是否滿足終止條件；滿足終止 條件則結(jié)束，不滿足則返回計算適應度。所述步驟四中的待測數(shù)據(jù)是傳感器檢測到的電纜 線的參數(shù)數(shù)據(jù)。所述傳感器包括溫度傳感器和濕度傳感器。
[0007] 本發(fā)明有如下積極效果；本發(fā)明中使用傳感器組對電纜線進行實時的全方位的監(jiān) 巧IJ，同時還能特別監(jiān)測到電纜接頭的溫度參數(shù)，防止接頭因損壞產(chǎn)生高溫引起的火災，對電 纜線的監(jiān)測能夠及時獲知電纜線運行的外側(cè)情況，及時發(fā)現(xiàn)電纜故障，同時降低維護人員 的監(jiān)管難度。此外，本發(fā)明中利用了遺傳優(yōu)化的相關(guān)向量機方法進行的數(shù)據(jù)處理分析和判 斷，提高了數(shù)據(jù)分析的準確度和速度，減少了誤差數(shù)據(jù)引起的誤報警事件。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明中的電纜監(jiān)測系統(tǒng)的原理框圖； 圖2是本發(fā)明中的電纜監(jiān)測方法的工作流程圖； 圖3是本發(fā)明中的遺傳優(yōu)化的相關(guān)向量機方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0009] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進一步詳細的說明，W幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準確和深入的理解。
[0010] 一種電纜監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)包括；傳感單元組、RFID標簽，處理器和遠 程監(jiān)控終端，傳感單元組連接處理器，處理器無線連接遠程監(jiān)控終端。
[0011] 傳感單元組，主要作用是采集電纜中的溫度和濕度參數(shù)，包括溫度傳感器和濕度 傳感器，傳感器均勻分布在電纜線上，同時電纜接頭也安裝有溫度和濕度傳感器。RFID標 簽連接傳感單元組，傳感單元組將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給RFID標簽后，RFID標簽將自己的編號 信息和采集的數(shù)據(jù)一起打包發(fā)送給處理器，由于每個RFID標簽都有一個唯一的編號，因此 將標簽標號和一個地理位置聯(lián)系在一起，可W準確的實現(xiàn)故障定位。傳感單元組和RFID標 簽間設(shè)有防浪涌保護模塊，防浪涌保護裝置主要由TVS管組成，用于保護整個電路不受雷 擊、浪涌、電磁干擾等影響。
[0012] 因為在地下電纜線路中，由于單根電纜的長度有限W及電纜較長時分布電容存在 而導致電纜兩端感應電壓過大，當供電的距離較長時，不可避免地要出現(xiàn)中間接頭。電纜的 中間接頭是電力系統(tǒng)安全運行中的最薄弱環(huán)節(jié)，受絕緣材料的性能不佳和制作工藝不完善 等影響，W及電纜中間接頭的壓接質(zhì)量的限制，導致運行時間越長接頭越容易發(fā)生過熱燒 穿事故。同時，經(jīng)過一段時間的大電流（過負荷）運行后，在壓接點處產(chǎn)生過熱、氧化，接 觸電阻逐漸增大，接點溫度逐漸升高，使絕緣老化，最終導致絕緣層損壞而造成事故發(fā)生。 所W電纜接頭的溫度參數(shù)的監(jiān)測也是同等重要的。
[0013] 處理器接收傳感單元組的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)集中后發(fā)送到遠程監(jiān)控終端，由監(jiān) 控終端處理數(shù)據(jù)。
[0014] 遠程監(jiān)控終端，接收處理器發(fā)來的信號數(shù)據(jù)，利用遺傳優(yōu)化的相關(guān)向量機方法判 斷數(shù)據(jù)是否正常，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)則發(fā)出警示信號。由于傳感器對電纜線的監(jiān)測是實時的，所 W很容易產(chǎn)生偶然誤差數(shù)據(jù)導致監(jiān)控終端誤報警，所W本發(fā)明中使用了遺傳優(yōu)化的相關(guān)向 量機方法對數(shù)據(jù)進行分析處理，刪除不確定數(shù)據(jù)，選擇出最優(yōu)數(shù)據(jù)與系統(tǒng)闊值進行比較判 斷，結(jié)果準確更高，方便維修人員維修。同時處理器和遠程監(jiān)控終端均包括有無線通信單 元，實現(xiàn)二者間的無線通信，節(jié)省了費時費力的布線工作。
[0015] 本發(fā)明中的電纜監(jiān)控系統(tǒng)使用了一種電纜監(jiān)測方法，如圖2所示，該方法步驟包 括： SOI步驟一、利用已知數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，并進行數(shù)據(jù)預處理。
[0016] 已知數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)包括正常情況下的正常穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，并保存有非正常狀態(tài)下的 故障數(shù)據(jù)參數(shù)，如電纜出現(xiàn)絕緣老化變質(zhì)；過熱；機械損傷；護層的腐蝕；絕緣受潮；過 電壓；材料缺陷；設(shè)計和制作的工藝問題等問題狀態(tài)下的溫度和濕度數(shù)據(jù)參數(shù)，該樣就可 W通過比較數(shù)據(jù)得出監(jiān)測到的異常數(shù)據(jù)，同時監(jiān)測到的故障數(shù)據(jù)也會保存在數(shù)據(jù)庫中，方 便監(jiān)控終端判斷和調(diào)用。
[0017] 預處理是對數(shù)據(jù)進行歸一化處理，歸一化可W加快訓練網(wǎng)絡的收斂性，歸一化可 W歸納統(tǒng)一樣本的統(tǒng)計分布性。無論是為了建模還是為了計算，首先基本度量單位要同一， 遺傳算法是W樣本在事件中的統(tǒng)計分別幾率來進行訓練和預測的，歸一化是同一在0-1之 間的統(tǒng)計概率分布；SVM是W降維后線性劃分距離來分類和仿真的，因此時空降維歸一化 是統(tǒng)一在-1--+1之間的統(tǒng)計坐標分布。
[0018] S02步驟二、建立相關(guān)向量機模型，利用遺傳算法優(yōu)化訓練相關(guān)向量機模型參數(shù)。
[0019] 建立RVM模型首先選擇合適的函數(shù)，并對其超參數(shù)進行遺傳優(yōu)化訓練，建立合適 的RVM模型，利用遺傳算法優(yōu)化訓練RVM模型參數(shù)，讓模型更容易收斂，運算速度更快。建立 RVM模型時，先利用已知樣本數(shù)據(jù)庫進行遺傳算法優(yōu)化訓練成功建立模型，已知樣本數(shù)據(jù)庫 保存了電纜線正常狀態(tài)下的參數(shù)數(shù)據(jù)，和非正常狀態(tài)下的參數(shù)數(shù)據(jù)，但是訓練相關(guān)向量機 模型使用的是正常狀態(tài)下的參數(shù)。
[0020] 核函數(shù)的選擇時常用的RVM核函數(shù)有4種：
【主權(quán)項】
1. 一種電纜監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括： 傳感單元組，采集電纜中的溫度和濕度參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送給RFID標簽； RFID標簽，將RFID標簽編號和傳感單元組的數(shù)據(jù)打包發(fā)送給處理器； 處理器，接收RFID標簽的參數(shù)數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)壓縮后后發(fā)送出去； 遠程監(jiān)控終端，接收處理器發(fā)來的信號數(shù)據(jù)，利用遺傳優(yōu)化的相關(guān)向量機方法判斷數(shù) 據(jù)是否正常，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)則發(fā)出警示信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳感單元組包括溫度傳 感器和濕度傳感器，傳感器均勻分布在電纜線上，同時電纜接頭安裝有溫度和濕度傳感器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器和遠程監(jiān)控終端均 包括有無線通信單元，二者間進行無線通信。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電纜監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，傳感單元組和RFID標簽間設(shè)有 防浪涌保護模塊，防浪涌保護模塊由TVS管組成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項所述的電纜監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括如下步 驟： 步驟一、利用已知數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，并進行數(shù)據(jù)預處理； 步驟二、建立相關(guān)向量機模型，利用遺傳算法優(yōu)化訓練相關(guān)向量機模型參數(shù)； 步驟三、利用已知數(shù)據(jù)庫訓練建立的相關(guān)向量機模型； 步驟四、采用相關(guān)向量機模型對待測數(shù)據(jù)進行診斷分析； 步驟五、輸出診斷結(jié)果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟二中的遺傳算法流程 包括： 計算適應度； 選擇染色體進行復制； 交叉、變異過程； 產(chǎn)生新群體； 判斷是否滿足終止條件； 滿足終止條件則結(jié)束，不滿足則返回步驟A。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜監(jiān)測方法，其特征在于，所述步驟四中的待測數(shù)據(jù)是傳 感器檢測到的電纜線的參數(shù)數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜監(jiān)測方法，其特征在于，所述傳感器包括溫度傳感器和 濕度傳感器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電纜監(jiān)測系統(tǒng)及方法，屬于涉及電力領(lǐng)域，該系統(tǒng)包括：傳感單元組，接收傳感單元組的參數(shù)數(shù)據(jù)的處理器，接收處理器發(fā)來的信號數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)控終端，利用遺傳優(yōu)化的相關(guān)向量機方法判斷數(shù)據(jù)是否正常，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)則發(fā)出警示信號。本發(fā)明中使用傳感器組對電纜線進行實時的全方位的監(jiān)測，同時還能特別監(jiān)測到電纜接頭的溫度參數(shù)，防止接頭因損壞產(chǎn)生高溫引起的火災，對電纜線的監(jiān)測能夠及時獲知電纜線運行的外側(cè)情況，及時發(fā)現(xiàn)電纜故障，減少了誤差數(shù)據(jù)引起的誤報警事件，解決了電纜使用中潛在故障對電纜設(shè)備的影響。
【IPC分類】G06N3-12, G01R31-08, G01D21-02, G01R31-02
【公開號】CN104596572
【申請?zhí)枴緾N201410534424
【發(fā)明人】李楊宇, 梁廣俊
【申請人】蕪湖揚宇機電技術(shù)開發(fā)有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年10月11日