基于物联网的变压器状态监测方法、系统、终端及存储介质

技术领域

本发明属于物联网技术领域，具体涉及一种基于物联网的变压器状态监测方法、系统、终端及存储介质。

背景技术

变压器保护装置由储油柜等几部分组成，其作用分述如下：①储油柜。也叫油枕或油膨胀器，主要用来缩小变压器油与空气的接触面积，减少油受潮和氧化的程度，减缓油的劣化，延长变压器油的使用寿命。同时，随温度、负荷的变化给变压器油提供缓冲空间。②吸湿器。内装吸湿剂，如变色硅胶等，能吸收进人储油柜的潮气，确保变压器油不变质。③安全气道。又称防爆管。当变压器内发生故障时，如发生短路等，绝缘油即燃烧并急剧分解成气体，导致变压器内部压力骤增，油和气体将冲破防爆管的玻璃膜喷出泄压，避免变压器油箱破裂。④气体继电器。又叫瓦斯继电器。气体继电器是变压器重要的保护组件。当变压器油箱内部发生故障(如绝缘击穿，绕组匝间或层间短路等)产生气体或变压器油箱漏油使油面降低时，则气体继电器动作，发出报警信号（轻瓦斯）或接通继电保护回路使开关跳闸（重瓦斯），以保证故障不再扩大以保护变压器。另外，发生故障后，可以通过气体继电器的视窗观察气体颜色，以及取气体进行分析，从而对故障的性质做出判断。⑤净油器。也叫热虹吸器或热滤油器，内充吸附剂。当变压器油流经吸附剂时，油中所带水分、游离酸加速油老化的氧化物皆被吸收。达到变压器油连续净化的目的。⑥测温装置。用来测量变压器的油溢。

这种独立式的变压器保护装置仅能在变压器发生严重故障时降低故障造成的危害。远程无法获知变压器的实时状态，也无法在严重故障发生前对变压器进行监测，以及时对状态不佳的变压器作出应对处理。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于物联网的变压器状态监测方法、系统、终端及存储介质，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种基于物联网的变压器状态监测方法，包括：

通过物联网获取多个变压器的监测数据，所述监测数据包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流和温度；

预先统计变压器的属性信息，所述属性信息包括型号、厂家，并将多个变压器中属性信息相同的变压器划分至同一管理组；

统计管理组中各变压器的故障次数，基于所述故障次数为各变压器生成加权因子，对各变压器在指定期限内的监测数据进行曲线加权拟合，得到校验函数；

基于变压器的最新监测数据计算变压器效率、负载率，将变压器效率、负载率和最新监测数据中的温度代入所述校验函数进行校验，若未通过校验则生成异常提示信息。

在一个可选的实施方式中，通过物联网获取多个变压器的监测数据，所述监测数据包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流和温度，包括：

通过物联网连接变压器的输入侧电压传感器、输入侧电流传感器、输出侧电压传感器、输出侧电流传感器、温度传感器、散热风扇控制器、保护继电器。

在一个可选的实施方式中，统计管理组中各变压器的故障次数，基于所述故障次数为各变压器生成加权因子，对各变压器在指定期限内的监测数据进行曲线加权拟合，得到校验函数，包括：

对管理组中各变压器的故障次数进行归一化处理，并基于归一化处理结果生成各变压器的加权因子；

利用最小二乘法基于管理组内各变压器的加权因子和指定期限内的监测数据进行曲线加权拟合，得到管理组的校验函数，所述校验函数为变压器效率与负载率和温度的关系函数；

遍历所有管理组，分别为各管理组生成校验函数。

在一个可选的实施方式中，基于变压器的最新监测数据计算变压器效率、负载率，将变压器效率、负载率和最新监测数据中的温度代入所述校验函数进行校验，若未通过校验则生成异常提示信息，包括：

将所述最新监测数据与预先设置的多个阈值进行一一比对，若存在超过相应阈值的数据，则判定所述变压器存在故障，记录本次故障事件；

若所述变压器存在故障，则通过物联网向相应的保护继电器发送断开指令；

若所述变压器不存在故障，则基于最小监测数据中的温度生成风扇目标转速，并将风扇目标转速发送至相应的散热风扇控制器；

若所述变压器不存在故障，将所述负载率和所述温度代入所述校验函数得到理论效率，判断所述变压器效率是否达到所述理论效率：

若是，则判定所述变压器的工作状态正常；

若否，则判定所述变压器的工作状态异常，并生成异常提示信息，基于所述异常提示信息为所述变压器设置负载率限制值。

第二方面，本发明提供一种基于物联网的变压器状态监测系统，包括：

数据获取模块，用于通过物联网获取多个变压器的监测数据，所述监测数据包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流和温度；

分组管理模块，用于预先统计变压器的属性信息，所述属性信息包括型号、厂家，并将多个变压器中属性信息相同的变压器划分至同一管理组；

函数生成模块，用于统计管理组中各变压器的故障次数，基于所述故障次数为各变压器生成加权因子，对各变压器在指定期限内的监测数据进行曲线加权拟合，得到校验函数；

异常校验模块，用于基于变压器的最新监测数据计算变压器效率、负载率，将变压器效率、负载率和最新监测数据中的温度代入所述校验函数进行校验，若未通过校验则生成异常提示信息。

在一个可选的实施方式中，所述数据获取模块包括：

通信建立单元，用于通过物联网连接变压器的输入侧电压传感器、输入侧电流传感器、输出侧电压传感器、输出侧电流传感器、温度传感器、散热风扇控制器、保护继电器。

在一个可选的实施方式中，所述函数生成模块包括：

因子生成单元，用于对管理组中各变压器的故障次数进行归一化处理，并基于归一化处理结果生成各变压器的加权因子；

函数拟合单元，用于利用最小二乘法基于管理组内各变压器的加权因子和指定期限内的监测数据进行曲线加权拟合，得到管理组的校验函数，所述校验函数为变压器效率与负载率和温度的关系函数；

函数生成单元，用于遍历所有管理组，分别为各管理组生成校验函数。

在一个可选的实施方式中，所述异常校验模块包括：

阈值比对单元，用于将所述最新监测数据与预先设置的多个阈值进行一一比对，若存在超过相应阈值的数据，则判定所述变压器存在故障，记录本次故障事件；

保护控制单元，用于若所述变压器存在故障，则通过物联网向相应的保护继电器发送断开指令；

温度控制单元，用于若所述变压器不存在故障，则基于最小监测数据中的温度生成风扇目标转速，并将风扇目标转速发送至相应的散热风扇控制器；

理论计算单元，用于若所述变压器不存在故障，将所述负载率和所述温度代入所述校验函数得到理论效率，判断所述变压器效率是否达到所述理论效率；

第一处理单元，用于若所述变压器效率达到所述理论效率，则判定所述变压器的工作状态正常；

第二处理单元，用于若所述变压器效率未达到所述理论效率，则判定所述变压器的工作状态异常，并生成异常提示信息，基于所述异常提示信息为所述变压器设置负载率限制值。

第三方面，提供一种终端，包括：

处理器、存储器，其中，

该存储器用于存储计算机程序，

该处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，使得终端执行上述的终端的方法。

第四方面，提供了一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面所述的方法。

本发明的有益效果在于，本发明提供的基于物联网的变压器状态监测方法、系统、终端及存储介质，能够实现变压器的远程监测数据采集，且能够实现大范围的变压器远程监测，此外通过物联网实现对异常变压器的及时维护处理，大大提升了变压器的监测及时性和事件可追溯性。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。

图2是本发明一个实施例的系统的示意性框图。

图3为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明实施例提供的基于物联网的变压器状态监测方法由计算机设备执行，相应地，基于物联网的变压器状态监测系统运行于计算机设备中。

图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图1执行主体可以为一种基于物联网的变压器状态监测系统。根据不同的需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些可以省略。

如图1所示，该方法包括：

步骤110，通过物联网获取多个变压器的监测数据，所述监测数据包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流和温度；

步骤120，预先统计变压器的属性信息，所述属性信息包括型号、厂家，并将多个变压器中属性信息相同的变压器划分至同一管理组；

步骤130，统计管理组中各变压器的故障次数，基于所述故障次数为各变压器生成加权因子，对各变压器在指定期限内的监测数据进行曲线加权拟合，得到校验函数；

步骤140，基于变压器的最新监测数据计算变压器效率、负载率，将变压器效率、负载率和最新监测数据中的温度代入所述校验函数进行校验，若未通过校验则生成异常提示信息。

为了便于对本发明的理解，下面以本发明基于物联网的变压器状态监测方法的原理，结合实施例中对基于物联网的变压器状态进行监测的过程，对本发明提供的基于物联网的变压器状态监测方法做进一步的描述。

具体的，基于物联网的变压器状态监测方法包括：

S1、通过物联网获取多个变压器的监测数据，所述监测数据包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流和温度。

通过物联网连接变压器的输入侧电压传感器、输入侧电流传感器、输出侧电压传感器、输出侧电流传感器、温度传感器、散热风扇控制器、保护继电器。

对每个变压器的输入侧电压传感器、输入侧电流传感器、输出侧电压传感器、输出侧电流传感器、温度传感器、散热风扇控制器、保护继电器的地址进行管理，实现变压器与传感器、散热风扇控制器、保护继电器的一一对应。

S2、预先统计变压器的属性信息，所述属性信息包括型号、厂家，并将多个变压器中属性信息相同的变压器划分至同一管理组。

S3、统计管理组中各变压器的故障次数，基于所述故障次数为各变压器生成加权因子，对各变压器在指定期限内的监测数据进行曲线加权拟合，得到校验函数。

S301、对管理组中各变压器的故障次数进行归一化处理，并基于归一化处理结果生成各变压器的加权因子。

例如，变压器1、变压器2、变压器3的故障次数归一化后依次为0、0.5、0.8，加权因子的取值范围为0.1-1，加权因子的计算公式为

变压器1的加权因子为1，变压器2的加权因子为0.44，变压器3的加权因子为0.1。

S302、利用最小二乘法基于管理组内各变压器的加权因子和指定期限内的监测数据进行曲线加权拟合，得到管理组的校验函数，所述校验函数为变压器效率与负载率和温度的关系函数。

具体的，确定拟合模型：根据问题的特性和数据的分布情况，选择适合的拟合模型，例如直线、多项式、指数函数等。设置目标函数：根据选定的拟合模型和加权因子，设置目标函数，使用最小二乘法来最小化目标函数。进行加权拟合：使用最小二乘法对目标函数进行数值计算，找到最优的拟合曲线参数。

S303、遍历所有管理组，分别为各管理组生成校验函数。

分别为每个管理组按上述方法生成相应的校验函数。

S4、基于变压器的最新监测数据计算变压器效率、负载率，将变压器效率、负载率和最新监测数据中的温度代入所述校验函数进行校验，若未通过校验则生成异常提示信息。

将最新监测数据与预先设置的多个阈值进行一一比对，若存在超过相应阈值的数据，则判定变压器存在故障，记录本次故障事件；例如分别对电压、电流、温度与相应阈值进行比对，一旦超出相应阈值，就将相应变压器标记为故障，通过物联网向相应的保护继电器发送断开指令；将超出阈值的数据记录为故障事件，并生成维护工单，以便维修人员对相应变压器进行人工复检。

若变压器不存在故障，则继续以下步骤：

基于最小监测数据中的温度生成风扇目标转速，并将风扇目标转速发送至相应的散热风扇控制器；通过保证散热，为变压器优化工作环境。

将负载率和温度代入校验函数得到理论效率，判断变压器效率是否达到理论效率：若是，则判定变压器的工作状态正常；若否，则判定变压器的工作状态异常，并生成异常提示信息，基于异常提示信息为变压器设置负载率限制值，以使变压器不承担高负载率。其中，工作状态异常并不是说明该变压器故障，而是处于一种亚健康状态。因此，设置负载率限制值之后，调度系统通过电力调度将异常的变压器的负载率控制在限制值范围内，避免该变压器应对高负载的场景，从而避免高负载加重该变压器的负担。

在一些实施例中，所述基于物联网的变压器状态监测系统可以包括多个由计算机程序段所组成的功能模块。所述基于物联网的变压器状态监测系统中的各个程序段的计算机程序可以存储于计算机设备的存储器中，并由至少一个处理器所执行，以执行（详见图1描述）基于物联网的变压器状态监测的功能。

本实施例中，所述基于物联网的变压器状态监测系统根据其所执行的功能，可以被划分为多个功能模块，如图2所示。系统200的功能模块可以包括：数据获取模块210、分组管理模块220、函数生成模块230、异常校验模块240。本发明所称的模块是指一种能够被至少一个处理器所执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在存储器中。在本实施例中，关于各模块的功能将在后续的实施例中详述。

数据获取模块，用于通过物联网获取多个变压器的监测数据，所述监测数据包括输入电压、输入电流、输出电压、输出电流和温度；

分组管理模块，用于预先统计变压器的属性信息，所述属性信息包括型号、厂家，并将多个变压器中属性信息相同的变压器划分至同一管理组；

函数生成模块，用于统计管理组中各变压器的故障次数，基于所述故障次数为各变压器生成加权因子，对各变压器在指定期限内的监测数据进行曲线加权拟合，得到校验函数；

异常校验模块，用于基于变压器的最新监测数据计算变压器效率、负载率，将变压器效率、负载率和最新监测数据中的温度代入所述校验函数进行校验，若未通过校验则生成异常提示信息。

可选地，作为本发明一个实施例，所述数据获取模块包括：

通信建立单元，用于通过物联网连接变压器的输入侧电压传感器、输入侧电流传感器、输出侧电压传感器、输出侧电流传感器、温度传感器、散热风扇控制器、保护继电器。

可选地，作为本发明一个实施例，所述函数生成模块包括：

因子生成单元，用于对管理组中各变压器的故障次数进行归一化处理，并基于归一化处理结果生成各变压器的加权因子；

函数拟合单元，用于利用最小二乘法基于管理组内各变压器的加权因子和指定期限内的监测数据进行曲线加权拟合，得到管理组的校验函数，所述校验函数为变压器效率与负载率和温度的关系函数；

函数生成单元，用于遍历所有管理组，分别为各管理组生成校验函数。

可选地，作为本发明一个实施例，所述异常校验模块包括：

阈值比对单元，用于将所述最新监测数据与预先设置的多个阈值进行一一比对，若存在超过相应阈值的数据，则判定所述变压器存在故障，记录本次故障事件；

保护控制单元，用于若所述变压器存在故障，则通过物联网向相应的保护继电器发送断开指令；

温度控制单元，用于若所述变压器不存在故障，则基于最小监测数据中的温度生成风扇目标转速，并将风扇目标转速发送至相应的散热风扇控制器；

理论计算单元，用于若所述变压器不存在故障，将所述负载率和所述温度代入所述校验函数得到理论效率，判断所述变压器效率是否达到所述理论效率；

第一处理单元，用于若所述变压器效率达到所述理论效率，则判定所述变压器的工作状态正常；

第二处理单元，用于若所述变压器效率未达到所述理论效率，则判定所述变压器的工作状态异常，并生成异常提示信息，基于所述异常提示信息为所述变压器设置负载率限制值。

图3为本发明实施例提供的一种终端300的结构示意图，该终端300可以用于执行本发明实施例提供的基于物联网的变压器状态监测方法。

其中，该终端300可以包括：处理器310、存储器320及通信单元330。这些组件通过一条或多条总线进行通信，本领域技术人员可以理解，图中示出的服务器的结构并不构成对本发明的限定，它既可以是总线形结构，也可以是星型结构，还可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

其中，该存储器320可以用于存储处理器310的执行指令，存储器320可以由任何类型的易失性或非易失性存储终端或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（SRAM），电可擦除可编程只读存储器（EEPROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM），可编程只读存储器（PROM），只读存储器（ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。当存储器320中的执行指令由处理器310执行时，使得终端300能够执行以下上述方法实施例中的部分或全部步骤。

处理器310为存储终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子终端的各个部分，通过运行或执行存储在存储器320内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，以执行电子终端的各种功能和/或处理数据。所述处理器可以由集成电路(Integrated Circuit，简称IC) 组成，例如可以由单颗封装的IC 所组成，也可以由连接多颗相同功能或不同功能的封装IC而组成。举例来说，处理器310可以仅包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)。在本发明实施方式中，CPU可以是单运算核心，也可以包括多运算核心。

通信单元330，用于建立通信信道，从而使所述存储终端可以与其它终端进行通信。接收其他终端发送的用户数据或者向其他终端发送用户数据。

本发明还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时可包括本发明提供的各实施例中的部分或全部步骤。所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（英文：read-only memory，简称：ROM）或随机存储记忆体（英文：random access memory，简称：RAM）等。

因此，本发明能够实现变压器的远程监测数据采集，且能够实现大范围的变压器远程监测，此外通过物联网实现对异常变压器的及时维护处理，大大提升了变压器的监测及时性和事件可追溯性，本实施例所能达到的技术效果可以参见上文中的描述，此处不再赘述。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的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如U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端（可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，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，例如多个模块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，系统或模块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模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。