一种电容器运行状况监测系统

技术领域

本申请涉及电容器领域，尤其涉及一种电容器运行状况监测系统。

背景技术

在电力系统中，维持电网正常运行下的无功功率平衡是保障供电质量的基本条件。利用电力电容器进行无功补偿可以提高功率因数，降低电网的有功损耗，同时还能提高变压器和电力电容器的容量利用率，稳定运行电压。因此，电容器的安全运行对保障电力系统的供电质量与效益起着非常重要的作用。但是，现有电容器运行过程中容易出现各种故障，例如过电压、过电流或者温度过高等，过电压和过电流会导致电容器发热严重，并加快电容器绝缘介质老化，降低绝缘强度，从而导致击穿放电。当电力电容器内部发生击穿放电时，电容器内部绝缘油就会分解产生大量气体，致使电容器箱壳内部压力增大，箱壁塑性变形继而外鼓，出现“鼓肚”现象。因此，对电容器运行过程进行实时监测十分必要。

现有的电容器运行过程监测技术缺乏一定的自动化和智能化的处理机制，实际的应用过程存在实时上的局限性和效率上的局限性，无法满足现有电容器运行监测需求。

发明内容

本申请提供了一种电容器运行状况监测系统，用于解决现有技术存在监测效率较差的缺陷，导致无法满足实际监测需求的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种电容器运行状况监测系统，包括：

数据采集模块、数据传输模块和监测分析模块；

所述数据采集模块，用于通过信号传感器采集电容器运行过程中的电流值、电压值和线圈温度，所述信号传感器包括电流传感器、电压传感器和温度传感器；

所述数据传输模块，用于根据预置辐射度算法将所述电流值、所述电压值和所述线圈温度发送至后台的所述监测分析模块；

所述监测分析模块，用于根据预置SVM多分类模型对所述电流值、所述电压值和所述线圈温度进行分析处理，得到电容器运行状态，所述预置SVM多分类模型为通过改进CSA算法进行参数寻优处理后得到，所述电容器运行状态包括正常运行、过电压、过电流和高温运行。

优选地，所述数据采集模块包括：信号传感器、A/D转换模块和电源模块；

通过所述信号传感器采集电容器运行过程中的电流值、电压值和线圈温度；

通过所述A/D转换模块对采集的数据进行数模转换；

通过所述电源模块为所述数据采集模块中的子模块提供工作电源。

优选地，所述数据传输模块，具体用于：

根据预置辐射度算法和预置传输任务计算每个节点的数据传输速率；

基于所述数据传输速率将所述电流值、所述电压值和所述线圈温度发送至后台的所述监测分析模块。

优选地，所述监测分析模块，具体用于：

基于通过改进CSA算法中的最优惩罚因子和核函数参数对初始SVM多分类模型进行参数寻优训练，得到预置SVM多分类模型；

根据预置SVM多分类模型对所述电流值、所述电压值和所述线圈温度进行分析处理，得到电容器运行状态，所述电容器运行状态包括正常运行、过电压、过电流和高温运行。

优选地，还包括：存储模块；

所述存储模块，用于存储所述电流值、所述电压值和所述线圈温度，存储所述电容器运行状态。

优选地，还包括：主控板；

所述主控板包括定位模块、通信模块和供电模块；

所述主控板，用于为系统提供定位信息，配置系统通信协议，为系统提供工作电源。

优选地，所述主控板还包括：显示模块；

所述显示模块，用于显示电容器运行过程中的所述电流值、所述电压值和所述线圈温度，显示所述数据采集模块中的所述信号传感器的网络状态。

优选地，所述主控板的所述通信模块为ESP8266模块或者ESP32模块。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本申请中，提供了一种电容器运行状况监测系统，包括：数据采集模块、数据传输模块和监测分析模块；数据采集模块，用于通过信号传感器采集电容器运行过程中的电流值、电压值和线圈温度，信号传感器包括电流传感器、电压传感器和温度传感器；数据传输模块，用于根据预置辐射度算法将电流值、电压值和线圈温度发送至后台的监测分析模块；监测分析模块，用于根据预置SVM多分类模型对电流值、电压值和线圈温度进行分析处理，得到电容器运行状态，预置SVM多分类模型为通过改进CSA算法进行参数寻优处理后得到，电容器运行状态包括正常运行、过电压、过电流和高温运行。

本申请提供的电容器运行状况监测系统，采用预置辐射度算法将获取到的多种电容器运行数据快速稳定的传输至后台的监测分析模块进行分析，可以实现高效的实时监测；而采用基于CSA算法优化后的预置SVM多分类模型进行数据分析，能够确保数据分析的准确性，提升分析结果的可靠性。因此，本申请能够解决现有技术存在监测效率较差的缺陷，导致无法满足实际监测需求的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种电容器运行状况监测系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的主控板结构关系示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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。

为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种电容器运行状况监测系统的实施例，包括：数据采集模块101、数据传输模块102和监测分析模块103；

数据采集模块101，用于通过信号传感器采集电容器运行过程中的电流值、电压值和线圈温度，信号传感器包括电流传感器、电压传感器和温度传感器。

进一步地，数据采集模块101包括：信号传感器、A/D转换模块和电源模块；

通过信号传感器采集电容器运行过程中的电流值、电压值和线圈温度；

通过A/D转换模块对采集的数据进行数模转换；

通过电源模块为数据采集模块中的子模块提供工作电源。

通过获取电容器运行过程中的电流值、电压值和线圈温度进行数据分析可以准确把控电容器的运行状态，避免出现故障或者扰动。电容器的运行数据均可以通过信号传感器采集，除了各类信号传感器之外，还可以采用互感器，而传感器中还可以选取霍尔传感器；温度传感器不限于铂热电阻温度传感器、热电偶温度传感器和热敏电阻温度传感器等，可以根据实际情况选取，在此不作限定。

数据采集模块中的A/D转换模块主要是对采集的各种数据进行数据格式转换，便于后续统一处理分析。电源模块主要是为了给模块中的器件或者子模块提供工作必要的电源。具体的结构组成可以根据实际的数据采集需求进行增加或者删减，能够提升数据采集效率，保障数据准确性即可。

数据传输模块102，用于根据预置辐射度算法将电流值、电压值和线圈温度发送至后台的监测分析模块。

进一步地，数据传输模块102，具体用于：

根据预置辐射度算法和预置传输任务计算每个节点的数据传输速率；

基于数据传输速率将电流值、电压值和线圈温度发送至后台的监测分析模块。

预置辐射度算法是一种全局光照算法，其基础在于热辐射的理论，因为辐射度依赖于两个表面之间光能的传输；在一个场景分解为多个区域之后，光能传输的量可以通过使用已知的反射表面的反射率和两个面片的波形系数来计算。波形系数是一个无量纲量，它根据两个面片的几何朝向来计算，可以视为第一个面片所有可能发射区域的被第二个面片所覆盖的部分所占的比例；更精确的讲，辐射度是每单位时间离开曲面片的能量，是发射和反射能量的组合。

本实施例中采用辐射度算法进行数据传输，可以对多个传输节点的传输任务进行优化分配，提高整体传输速度，当给定任务A

其中，B为带宽，H

而传输所消耗的能量表示为：

其中，k为有效电容系数，为一个常量，r

监测分析模块103，用于根据预置SVM多分类模型对电流值、电压值和线圈温度进行分析处理，得到电容器运行状态，预置SVM多分类模型为通过改进CSA算法进行参数寻优处理后得到，电容器运行状态包括正常运行、过电压、过电流和高温运行。

进一步地，监测分析模块103，具体用于：

基于通过改进CSA算法中的最优惩罚因子和核函数参数对初始SVM多分类模型进行参数寻优训练，得到预置SVM多分类模型；

根据预置SVM多分类模型对电流值、电压值和线圈温度进行分析处理，得到电容器运行状态，电容器运行状态包括正常运行、过电压、过电流和高温运行。

定义最优惩罚因子c和核函数参数g，基于这两个参数可以对初始SVM多分类模型进行参数寻优训练，得到优化的预置SVM多分类模型。而最优惩罚因子c和核函数参数g的求解过程为：

其中，

其中，

最优解引导的高斯变异机制x

其中，N(0,1)为服从标准高斯分布的随机函数。

levy概率分布表达为：

Levy～u＝t

其中，t为当前迭代次数，λ为幂次数。

预置SVM多分类模型的准确率表达为：

其中，ACC为模型准确率，TP为模型将正常电容器判断正确的样本数量，TN为模型将故障电容器判断正确的样本数量，FN为模型将正常电容器判断错误的样本数量，FP为模型将故障电容器判断错误的样本数量。

电压器运行状态除了正常之外，故障状态包括过电压、过电流和高温运行等，通过模型和获取的电力数据可以进行准确的运行状态判定，及时监测到故障情况，做出反应。

进一步地，还包括：存储模块104；

存储模块，用于存储电流值、电压值和线圈温度，存储电容器运行状态。可以理解的是，存储模块除了存储重要的电容器运行数据和模型识别结果之外，还可以存储训练优化后的预置SVM多分类模型等数据。

进一步地，还包括：主控板105；

主控板包括定位模块1051、通信模块1052和供电模块1053；

主控板，用于为系统提供定位信息，配置系统通信协议，为系统提供工作电源。主控板是为系统服务的面板，除了可以给出具体的定位信息，配置数据传输过程中的系统通信协议外，还需要提供系统中各种器件模块所需的工作电源。

进一步地，主控板105还包括：显示模块1054；

显示模块，用于显示电容器运行过程中的电流值、电压值和线圈温度，显示数据采集模块中的信号传感器的网络状态。显示模块便于将数据或者网络状态及时显示给操作人员，便于人机交互，提高信息传递的及时性。显示模块可以采用16bitTFT-LCD屏幕。

进一步地，主控板105的通信模块1052为ESP8266模块或者ESP32模块。在实际应用过程中的主控板与采集数据的传感器和子模块之间的关系可以描述为图2所示。

本申请实施例提供的电容器运行状况监测系统，采用预置辐射度算法将获取到的多种电容器运行数据快速稳定的传输至后台的监测分析模块进行分析，可以实现高效的实时监测；而采用基于CSA算法优化后的预置SVM多分类模型进行数据分析，能够确保数据分析的准确性，提升分析结果的可靠性。因此，本申请实施例能够解决现有技术存在监测效率较差的缺陷，导致无法满足实际监测需求的技术问题。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：RandomAccess Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。