一种电路数据识别的断路器保护方法及系统

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，具体涉及一种电路数据识别的断路器保护方法及系统。

背景技术

断路器是一种可以关合、承载和开断正常回路条件下的电流，以及在规定时间内对异常回路条件下的电流进行关合、承载和开断的开关装置。断路器作为一种使用范围广、使用量大的开关装置，研究断路器保护相关的技术，对于保证电路安全有着十分重要的意义。

目前，断路器的实际工作过程中，应对电路异常情况处理响应的速度较低，也不能及时对电路中的问题进行反应，从而导致线路出现安全事故。

发明内容

本申请提供了一种电路数据识别的断路器保护方法及系统，用于针对解决现有技术中断路器保护响应智能化程度低，控制质量差的技术问题。

鉴于上述问题，本申请提供了一种电路数据识别的断路器保护方法及系统。

本申请的第一个方面，提供了一种电路数据识别的断路器保护方法，其中，所述方法应用于断路器保护系统，所述断路器保护系统与断路器、监测元件通信连接，所述方法包括：

设置所述监测元件至配电网线中，记录位置信息并确定监测区域；

读取所述监测元件的监测数据，且通过所述监测数据进行异常识别；

当存在异常数据时，基于所述异常数据的数据来源位置定位异常监测区域，并进行所述异常监测区域内的所述断路器唤醒；

将所述异常数据输入异常定位模型，输出异常定位结果；

基于所述异常定位结果匹配处于唤醒状态的所述断路器，并向匹配断路器发送断路控制信息；

接收断路控制响应信息，基于所述断路控制响应信息完成所述异常数据的电路保护处理。

本申请的第二个方面，提供了一种电路数据识别的断路器保护系统，所述系统包括：

监测区域确定模块，所述监测区域确定模块用于设置监测元件至配电网线中，记录位置信息并确定监测区域；

异常识别模块，所述异常识别模块用于读取所述监测元件的监测数据，且通过所述监测数据进行异常识别；

断路器唤醒模块，所述断路器唤醒模块用于当存在异常数据时，基于所述异常数据的数据来源位置定位异常监测区域，并进行所述异常监测区域内的所述断路器唤醒；

定位结果输出模块，所述定位结果输出模块用于将所述异常数据输入异常定位模型，输出异常定位结果；

控制信息发送模块，所述控制信息发送模块用于基于所述异常定位结果匹配处于唤醒状态的断路器，并向匹配断路器发送断路控制信息；

保护处理模块，所述保护处理模块用于接收断路控制响应信息，基于所述断路控制响应信息完成所述异常数据的电路保护处理。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请通过设置监测元件至配电网线中，记录位置信息并确定监测区域，然后读取监测元件的监测数据，且通过监测数据进行异常识别，当存在异常数据时，基于异常数据的数据来源位置定位异常监测区域，并进行异常监测区域内的断路器唤醒，然后将异常数据输入异常定位模型，输出异常定位结果，基于异常定位结果匹配处于唤醒状态的断路器，并向匹配断路器发送断路控制信息，然后接收断路控制响应信息，基于断路控制响应信息完成异常数据的电路保护处理。达到了提高断路器保护质量，提升断路器响应速度的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电路数据识别的断路器保护方法流程示意图；

图2为本申请实施例提供的一种电路数据识别的断路器保护方法中将n个断路器作为匹配断路器的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种电路数据识别的断路器保护方法中完成异常数据的电路保护处理的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的一种电路数据识别的断路器保护系统结构示意图。

附图标记说明：监测区域确定模块11，异常识别模块12，断路器唤醒模块13，定位结果输出模块14，控制信息发送模块15，保护处理模块16。

具体实施方式

本申请通过提供了一种电路数据识别的断路器保护方法及系统，用于针对解决现有技术中断路器保护响应智能化程度低，控制质量差的技术问题。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。

实施例一

如图1所示，本申请提供了一种电路数据识别的断路器保护方法，其中，所述方法应用于断路器保护系统，所述断路器保护系统与断路器、监测元件通信连接，所述方法包括：

步骤S100：设置所述监测元件至配电网线中，记录位置信息并确定监测区域；

具体而言，所述断路器保护系统是用于对断路器所连接的线路进行断电保护，在线路发生严重过载、短路及欠压等故障时能够自行切断电路的保护系统，与断路器、监测元件通信连接，从而对断路器和监测元件进行控制，从而实现断电保护的目标。所述监测元件是对配电网线进行智能监测的装置，包括电流传感器和电压传感器。其中，所述电流传感器是对配电网线中的被测电流进行监测，并将监测到的信息转换为电信号的装置。所述电压传感器是对配电网线中的被测电压进行监测，并将监测到的信息转换为电信号或其他所需形式的信息，然后将转换后的信息进行输出的装置。

在一个实施例中，所述配电网线是从输电网或地区发电厂接收电能，通过配电设施就地分配或者按照电压逐级分配给各类用户的电力网线。优选的，根据配电网线的大小进行监测元件的设置，获取监测元件（电流传感器和电压传感器）的监测范围，结合配网网线的区域大小确定监测元件的个数和设定位置，并对其进行记录，获得所述位置信息。同时，对每个监测元件对应的监测区域进行确定。通过对监测元件的位置和监测区域进行记录，为后续确定配电网线的异常区域提供可靠数据。

步骤S200：读取所述监测元件的监测数据，且通过所述监测数据进行异常识别；

进一步的，所述监测元件包括电流传感器和电压传感器，本申请实施例步骤S200还包括：

步骤S210：通过所述电流传感器和所述电压传感器进行配电网线的瞬时电流和瞬时电压数据采集；

步骤S220：基于所述瞬时电流、瞬时电压和采集周期生成所述监测数据。

在本申请的实施例中，通过断路器保护系统与监测元件通信连接，从而对监测元件监测输出的信息进行采集，获得所述监测数据。其中，所述监测数据包括瞬时电流、瞬时电压和采集周期。采集周期是使用电流传感器、电压传感器对配线网线中的瞬时电流和瞬时电压进行相邻两次数据采集相隔的时间段，示例性的，采集周期可以是3分钟、5分钟、10分钟等。

在一个可能的实施例中，配电网线中通过的电流电压应保持在一个稳定的范围内，示例性的，10kv的配电网线通过的电流值范围为400-600A；110kv的配电网线通过的电流值范围为600-1200A；220kv的配电网线通过的电流值范围为600-1200A。当10kv的配线网线中的电流传感器监测数据中，监测电流值为800A，此时超出了400-600的电流值范围，则800A的电流值数据也就是异常数据，也就是说，通过根据配线网线的负荷信息确定监测元件的数据正常变化范围，将数据正常变化范围作为异常识别的依据，对所述监测数据进行异常识别。

步骤S300：当存在异常数据时，基于所述异常数据的数据来源位置定位异常监测区域，并进行所述异常监测区域内的所述断路器唤醒；

步骤S400：将所述异常数据输入异常定位模型，输出异常定位结果；

在一个可能的实施例中，当存在异常数据时，对采集到异常数据的监测元件的位置信息进行提取，从而根据所述监测元件的位置信息以及监测元件的监测区域确定异常监测区域。优选的，以位置信息为异常监测区域的定位信息，以监测区域作为异常监测区域的区域范围。在获得所述异常监测区域后，向所述异常监测区域内的断路器发送唤醒指令，其中，所述唤醒指令是对断路器下达的开启命令，使断路器从休眠状态转换为工作状态，从而对配电网线进行断电保护操作。异常监测区域对应的区域范围是一个较大的范围，可以实现对异常位置进行粗略定位的目标，从而对异常部位附近的断路器进行唤醒，从而根据唤醒的断路器对异常配电网线进行断路控制，对控制区域和控制复杂程度进行降维，达到了提高控制效率和控制准确性的技术效果。

在本申请的实施例中，通过利用智能化的异常定位模型对异常数据中包含的信息进行分析，从而获得异常定位结果。其中，所述异常定位结果是对异常数据中异常电路指标进行分析后，获得的配电网线中发生异常的位置。所述异常定位模型是对异常位置进行智能化确定的功能模型，优选的，所述异常定位模型是以BP神经网络为基础框架进行构建的模型，输入数据为异常数据，输出数据为异常定位结果。

具体的，通过获取配电网线的运行数据库（运行数据库是对配电网线在进行电力传输的过程中产生的工作数据进行存储的存储空间），对运行数据库中历史时间段内的运行数据进行提取，获得历史运行数据，其中，历史运行数据包括历史异常数据和历史异常定位结果。将所述历史运行数据按照预设划分比例划分为训练集和验证集，优选的，预设划分比例由工作人员自行设定，在此不做限制。

具体的，利用训练集对BP神经网络构建的框架进行训练，直至训练结果达到收敛，获得收敛的异常定位模型。再将验证集中的历史异常数据输入所述异常定位模型中，获得验证异常定位结果，将所述验证异常定位结果与验证集中的历史异常定位结果进行比对，获得比对成功的比例，将该比例设定为模型的准确率。通过判断准确率是否达到预设准确率，对模型运算的准确程度进行验证，若达到预设准确率，则模型的准确程度满足要求，输出所述异常定位模型。进而，将获得的所述异常数据输入异常定位模型中，经过模型运算输出所述异常定位结果。

步骤S500：基于所述异常定位结果匹配处于唤醒状态的所述断路器，并向匹配断路器发送断路控制信息；

进一步的，如图2所示，本申请实施例步骤S500还包括：

步骤S510：获得所述异常定位结果的定位模糊标识；

步骤S520：判断所述定位模糊标识是否满足预设模糊标识阈值；

步骤S530：若不能满足所述预设模糊标识阈值时，则根据所述定位模糊标识的模糊值匹配n个断路器，其中，n为大于1的整数；

步骤S540：将所述n个断路器作为所述匹配断路器。

在一个可能的实施例中，根据所述异常定位结果的定位模糊标识，判断其是否满足预设模糊标识阈值，若满足，则表明异常定位结果的定位范围是在一个断路器的控制范围内，若不满足，则表明异常定位结果的定位标识对应的区域范围过大，不能确定是哪一个断路器的控制范围，则根据所述定位模糊标识的模糊值匹配n个断路器，模糊值的数值越大，匹配的断路器数量越多。优选的，在进行断路器匹配的过程中，并不是对配电网线中的所有断路器进行匹配，而是对处于唤醒状态的断路器进行匹配，根据匹配结果获得匹配断路器。通过向匹配断路器发送断路控制信息，可以对异常定位结果所在区域的配电网线进行断路控制，从而获得保证网线的安全。其中，所述断路控制信息是对匹配断路器进行断电保护。

进一步的，本申请实施例步骤S500还包括：

步骤S550：基于所述异常数据的异常级别，匹配响应监测窗口；

步骤S560：将向匹配断路器发送断路控制信息的时间节点置为零时节点，并根据所述响应监测窗口确定末时节点；

步骤S570：若在末时节点的所述断路控制响应信息仍未存在执行反馈时，则判断所述匹配断路器未执行断路控制。

进一步的，本申请实施例步骤S550还包括：

步骤S551：记录所述断路器的保护执行信息，并生成断路器控制档案；

步骤S552：通过所述断路器控制档案生成窗口长度的调整系数；

步骤S553：通过所述调整系数进行所述响应监测窗口的窗口时长调整。

在一个可能的实施例中，通过根据异常数据偏离正常数据范围的程度，确定异常数据的异常级别。示例性的，当偏离正常数据范围的0~20%时，异常级别设定为一级；当偏离正常数据范围的20%~40%时，异常级别设定为二级；当偏离正常数据范围的40%以上时，异常级别设定为三级，其中，一级对应的异常级别最低，三级对应的异常级别最高。

具体的，通过根据异常数据的异常级别，匹配获得响应监测窗口。其中，所述响应监测窗口是对匹配断路器对异常数据定位位置进行断路保护操作进行监测的时间段。优选的，异常级别越高，响应监测窗口对应的时间段越短；异常级别越低，响应监测窗口对应的时间段越长。也就是说，异常级别越高，表明异常数据波动的范围越大，存在的安全隐患越大，因此，需要及时对异常进行处理，对应的响应监测窗口时间越短。

在本申请的一个实施例中，通过以响应监测窗口的时间段为依据，将向匹配断路器发送断路控制信息的时间节点设置为零时节点，也就是响应监测窗口的初始时间节点；然后根据响应监测窗口的时间段，从零时节点开始，确定经过响应监测窗口对应时间后的时间节点，将其确定为末时节点。当处于末时节点时，断路控制响应信息仍然未存在执行反馈时，表明匹配断路器没有执行对异常定位结果的配电网线进行断路操作。

在本申请的一个实施例中，通过对断路器的保护执行信息进行记录，根据记录结果获得断路器控制档案。其中，所述保护执行信息是断路器接收到断路控制信息后对网线的保护情况，包括断路控制信息和执行情况。根据断路器控制档案中记录的保护执行情况，对响应监测窗口的窗口时长进行调整。

优选的，根据断路器控制档案中断路器进行保护执行时所使用的时间，对记录的保护执行使用时长进行均值化处理，根据均值化处理的结果获得断路器进行保护控制时所需要花费的平均时长。根据平均时长获得窗口长度的调整系数。其中，所述调整系数是对响应监测窗口长度进行调整的幅度。通过根据所述调整系数对响应监测窗口的窗口时长进行调整，使响应监测窗口更符合断路器的保护执行情况，使断路保护的执行监测更加可靠。优选的，通过对响应监测窗口的时长进行调整，从而使断路保护执行监测的时间段缩短，提升反馈监测效率。

步骤S600：接收断路控制响应信息，基于所述断路控制响应信息完成所述异常数据的电路保护处理。

进一步的，如图3所述，所述断路器保护系统与辅助元件通信连接，本申请实施例步骤S600还包括：

步骤S610：当所述断路控制响应信息为未执行时，则根据所述匹配断路器匹配获得关联辅助元件；

步骤S620：向所述关联辅助元件发送辅助断路控制信息；

步骤S630：通过所述关联辅助元件完成所述异常数据的电路保护处理。

具体而言，所述断路控制响应信息是在向断路器发送断路控制信息后，利用监测元件对配电网线进行瞬时电压和瞬时电流进行监测后获得的响应信息。当所述断路控制响应信息为未执行时，也即是异常定位结果中配电网线区域内还有电压和电流，此时表明匹配断路器并没有执行断路控制信息，需要根据匹配断路器获得关联辅助元件，借助关联辅助元件完成异常数据的电路保护。

具体的，通过根据匹配断路器匹配关联辅助元件，向关联辅助元件发送辅助断路控制信息。其中，所述关联辅助元件是与匹配断路器相关联的元器件，包括闸刀、总开关等元件。所述辅助断路控制信息是向关联辅助元件发送的对异常定位结果的配电网线进行断路控制的信息。

进一步的，本申请实施例步骤S600还包括：

步骤S640：设置检修控制周期；

步骤S650：通过所述断路器控制档案和所述检修控制周期定位检修时间节点；

步骤S660：通过所述检修时间节点进行所述断路器的检修处理。

在一个可能的实施例中，所述检修控制周期是预先设置的断路器相邻两次检修之间相隔的时间段，可以是半个月、一个月或一个季度等，由工作人员自行设定，在此不做限制，根据所述断路器控制档案中断路器进行断路控制的时间段，将检修时间确定在断路器的非工作时间，并根据检修控制周期确定检修时间节点。其中，所述检修时间节点是对断路器进行检修的时间节点。在所述检修时间节点对断路器进行检修处理，从而保证断路器的正常工作。

综上所述，本申请实施例至少具有如下技术效果：

本申请通过对配电网线进行监测元件设置，确定监测元件的位置和监测区域，进而通过对监测元件对配电网线的监测数据进行获取，实现了获得基础分析数据的目标，然后对监测数据中的异常数据进行识别，通过根据监测元件确定异常数据的数据来源位置，进一步的对异常监测区域进行定位，根据定位的结果，对区域内的断路器进行唤醒，然后利用智能化的异常定位模型对异常数据内包含的异常信息进行分析，根据分析结果进行断路器匹配，从而利用断路控制信息对断路器进行控制，使其执行断路保护操作，然后对执行的反馈结果进行分析，实现电路保护处理。达到了提高电路保护的智能化程度，提升保护准确度和保护效率的技术效果。

实施例二

基于与前述实施例中一种电路数据识别的断路器保护方法相同的发明构思，如图4所示，本申请提供了一种电路数据识别的断路器保护系统，本申请实施例中的系统与方法实施例基于同样的发明构思。其中，所述系统包括：

监测区域确定模块11，所述监测区域确定模块11用于设置监测元件至配电网线中，记录位置信息并确定监测区域；

异常识别模块12，所述异常识别模块12用于读取所述监测元件的监测数据，且通过所述监测数据进行异常识别；

断路器唤醒模块13，所述断路器唤醒模块13用于当存在异常数据时，基于所述异常数据的数据来源位置定位异常监测区域，并进行所述异常监测区域内的所述断路器唤醒；

定位结果输出模块14，所述定位结果输出模块14用于将所述异常数据输入异常定位模型，输出异常定位结果；

控制信息发送模块15，所述控制信息发送模块15用于基于所述异常定位结果匹配处于唤醒状态的断路器，并向匹配断路器发送断路控制信息；

保护处理模块16，所述保护处理模块16用于接收断路控制响应信息，基于所述断路控制响应信息完成所述异常数据的电路保护处理。

进一步的，所述系统还包括：

辅助元件获得单元，所述辅助元件获得单元用于当所述断路控制响应信息为未执行时，则根据所述匹配断路器匹配获得关联辅助元件；

断路控制信息发送单元，所述断路控制信息发送单元用于向所述关联辅助元件发送辅助断路控制信息；

电路保护处理单元，所述电路保护处理单元用于通过所述关联辅助元件完成所述异常数据的电路保护处理。

进一步的，所述系统还包括：

模糊标识单元，所述模糊标识单元用于获得所述异常定位结果的定位模糊标识；

模糊标识判断单元，所述模糊标识判断单元用于判断所述定位模糊标识是否满足预设模糊标识阈值；

断路器匹配单元，所述断路器匹配单元用于若不能满足所述预设模糊标识阈值时，则根据所述定位模糊标识的模糊值匹配n个断路器，其中，n为大于1的整数；

匹配断路器设定单元，所述匹配断路器设定单元用于将所述n个断路器作为所述匹配断路器。

进一步的，所述系统还包括：

监测窗口匹配单元，所述监测窗口匹配单元用于基于所述异常数据的异常级别，匹配响应监测窗口；

末时节点确定单元，所述末时节点确定单元用于将向匹配断路器发送断路控制信息的时间节点置为零时节点，并根据所述响应监测窗口确定末时节点；

断路控制执行判断单元，所述断路控制执行判断单元用于若在末时节点的所述断路控制响应信息仍未存在执行反馈时，则判断所述匹配断路器未执行断路控制。

进一步的，所述系统还包括：

电压数据采集单元，所述电压数据采集单元用于通过所述电流传感器和所述电压传感器进行配电网线的瞬时电流和瞬时电压数据采集；

监测数据生成单元，所述监测数据生成单元用于基于所述瞬时电流、瞬时电压和采集周期生成所述监测数据。

进一步的，所述系统还包括：

控制档案生成单元，所述控制档案生成单元用于记录所述断路器的保护执行信息，并生成断路器控制档案；

调整系数生成单元，所述调整系数生成单元用于通过所述断路器控制档案生成窗口长度的调整系数；

窗口时长调整单元，所述窗口时长调整单元用于通过所述调整系数进行所述响应监测窗口的窗口时长调整。

进一步的，所述系统还包括：

控制周期设定单元，所述控制周期设定单元用于设置检修控制周期；

检修时间节点定位单元，所述检修时间节点定位单元用于通过所述断路器控制档案和所述检修控制周期定位检修时间节点；

检修处理单元，所述检修处理单元用于通过所述检修时间节点进行所述断路器的检修处理。

需要说明的是，上述本申请实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

本说明书和附图仅仅是本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请及其等同技术的范围之内，则本申请意图包括这些改动和变型在内。