一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理方法及系统

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理方法及系统。

背景技术

调压箱柜是一种用于电力系统中调节电压的设备，也称为调压装置或调压器。它通常由一个封闭的柜体构成，内部包含了用于电压调节的相关电气设备和控制系统。调压箱柜的主要功能是监测电网的电压变化，并通过相应的控制措施进行电压调节，调压箱柜通过对电压的监测和调节，可以有效地控制电力系统中的电压水平，以保持电网的稳定运行，防止电压波动对设备和系统造成损坏。它是电力系统中重要的设备之一，用于保障电力供应的稳定性和可靠性。一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理方法及系统，通过搭载传感器，实时监测电网的电压情况，对电压数据进行采集分析，通过系统对其进行实现自动调压。

当智慧调压箱柜对电压数据进行分析计算，并实现自动调压的过程中，采集的电压变化数据对于调压柜的调压准确度起着至关重要的作用，因为调压箱柜通常是根据基波的变化，通过控制电压的幅值或者相位来实现稳压的，倘若采集的电压变化数据含有噪声、谐波等其他干扰成分对基波造成影响，在系统对电压数据进行分析计算时可能会对计算结果造成一定程度的偏差。现有的滤波技术在该场景下并不能够很好的对上述不同的干扰因素进行分析过滤。

发明内容

本发明提供一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理方法及系统，以解决现有的问题。

本发明的一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理方法及系统采用如下技术方案：

本发明一个实施例提供了一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理方法，该方法包括以下步骤：

使用智慧调压箱柜采集监测电压数据；

根据监测电压数据得到每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性；根据每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性得到第一电压信号波，根据第一电压信号波得到基波和若干频率的波；

将所有频率的波中的任意一个频率的波记为目标频率的波；根据基波和目标频率的波中每个时刻的电压数据和周期得到目标频率的波为谐波的可能性；根据目标频率的波为谐波的可能性、目标频率的波的极值点对应的电压数据和目标频率的波的时间长度得到目标频率的波为谐波的置信度；

获得所有频率的波为谐波的置信度，根据所有频率的波为谐波的置信度得到所有的谐波；

根据基波的周期进行划分区域，根据基波相邻区域的电压数据的差异得到基波中的每个区域内发生畸变的程度，根据基波中的每个区域内发生畸变的程度得到需要修正的区域；根据需要修正的区域中每个时刻的电压数据和区域对应的所有谐波中每个时刻的电压数据得到需要修正的区域的修正系数；

根据需要修正的区域的修正系数对基波中的电压数据修正得到修正之后的基波，根据修正之后的基波和所有谐波得到第二电压信号波；

根据第二电压信号波通过智慧调压箱柜进行自动调节。

进一步地，所述每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性的具体获取步骤如下：

每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性的公式为：

式中，

进一步地，所述根据每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性得到第一电压信号波，根据第一电压信号波得到基波和若干频率的波，包括的具体步骤如下：

当第i时刻的电压数据为瞬态电压的可能性

获取瞬态电压前后相邻的电压数据，将前后相邻的电压数据的均值作为瞬态电压经过处理后的电压数据，依次获取所有瞬态电压经过处理后的电压数据，将监测电压数据中的所有瞬态电压替换为所有瞬态电压经过处理后的电压数据，得到第一监测电压数据，第一监测电压数据对应的波为第一电压信号波；

对第一电压信号波使用傅里叶变换分解得到基波和若干频率的波。

进一步地，所述目标频率的波为谐波的可能性的具体获取步骤如下：

目标频率的波为谐波的可能性的公式为：

式中，

进一步地，所述目标频率的波为谐波的置信度的具体获取步骤如下：

目标频率的波为谐波的置信度的公式为：

式中，

进一步地，所述根据所有频率的波为谐波的置信度得到所有的谐波，包括的具体步骤如下：

当目标频率的波

进一步地，所述根据基波的周期进行划分区域，根据基波相邻区域的电压数据的差异得到基波中的每个区域内发生畸变的程度，根据基波中的每个区域内发生畸变的程度得到需要修正的区域，包括的具体步骤如下：

将基波的半个周期信号作为一个区域；

基波中的每个区域内发生畸变的程度的公式为：

式中，

当

进一步地，所述需要修正的区域的修正系数的具体获取步骤如下：

需要修正的区域的修正系数的公式为：

式中，

进一步地，所述根据需要修正的区域的修正系数对基波中的电压数据修正得到修正之后的基波，根据修正之后的基波和所有谐波得到第二电压信号波，包括的具体步骤如下：

将每个需要修正的区域的修正系数作为区域内每个时刻的电压数据的修正系数，然后用需要修正区域内每个时刻的电压数据的修正系数与需要修正的区域内每个时刻的电压数据之间的乘积作为修正区域内每个时刻修正之后的电压数据，根据修正之后的电压数据和没有修正的电压数据得到修正之后的基波；

将谐波和修正之后的基波进行叠加，得到一个混合信号波，记为第二电压信号波。

本发明实施例提供了一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理系统，该系统包括以下模块：

数据采集模块，使用智慧调压箱柜采集监测电压数据；

瞬态电压处理模块，根据监测电压数据得到每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性；根据每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性得到第一电压信号波，根据第一电压信号波得到基波和若干频率的波；

谐波获取模块，将若干频率的波中的任意一个频率的波记为目标频率的波；

根据基波和目标频率的波每个时刻的电压数据和周期得到目标频率的波为谐波的可能性；根据目标频率的波为谐波的可能性、目标频率的波的极值点对应的电压数据和目标频率的波的时间长度得到目标频率的波为谐波的置信度；根据目标频率的波为谐波的置信度得到所有的谐波；

基波修正模块，根据基波的周期进行划分区域，根据基波相邻区域的电压数据的差异得到基波中的每个区域内发生畸变的程度，根据基波中的每个区域内发生畸变的程度得到需要修正的区域；根据需要修正的区域中每个时刻的电压数据和区域对应的所有谐波每个时刻的电压数据得到需要修正的区域的修正系数；

根据需要修正的区域的修正系数对基波中的电压数据修正得到修正之后的基波，根据修正之后的基波和所有谐波得到第二电压信号波；

电压调节模块，根据第二电压信号波通过智慧调压箱柜进行自动调节。

本发明的技术方案的有益效果是：本发明通过对电压数据的主要组成成分进行分析，对电压各分量信号分析时去除干扰因素，通过对电压数据进行去除瞬态干扰，然后对其进行傅里叶变换，对电压数据的各分量信号进行分析，将噪声信号和谐波信号进行逐步筛选区分，计算出谐波信号对基波的影响程度，完成对基波的矫正，从而有利于提高后续系统对基波的分析和计算，进而提高调压箱柜对电压调节的准确度。

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，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为本发明一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理方法的步骤流程图；

图2为本发明一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理系统的模块流程图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理方法及系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

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。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理方法及系统的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理方法的步骤流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S001：获取监测电压数据。

需要说明的是，由于在使用智慧调压箱柜获取监测电压数据时，其中包含瞬态、谐波和噪声的干扰，导致监测到的数据不准确性，需要进行分析，因此使用智慧调压箱柜获取监测电压数据来对其进行分析，排除各种因素的干扰。

具体地，预设一个时间段阈值TH，其中本实施例以TH=2小时为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中TH可根据具体实施情况而定。使用智慧调压箱柜获取近TH小时内的监测电压数据，以一秒为一个时刻获取TH小时内的所有时刻的监测电压数据。

至此，得到监测电压数据。

步骤S002：根据监测电压数据得到每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性，根据每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性得到第一电压信号波。

需要说明的是，为了分析监测电压数据的变化情况，需要对其进行噪声干扰的排除，获取没有噪声干扰的电压数据。即对采集的电压数据进行成分分析，去除瞬态干扰，对处理过的数据进行傅里叶变换，根据频谱图和各分量信号的特征，对疑似谐波频率的信号进行初步筛选，进一步对谐波信号进行判断，通过谐波信号对基波的影响程度进行分析计算，得到基波的矫正值，完成对基波的矫正。

（1）对采集的监测电压数据进行分析，获取每一时刻的电压为瞬态电压的可能性。

需要说明的是，本实施例的主要目的是在智慧调压箱柜自动调压的过程中，对采集的电压数据进行分析去噪，计算谐波对基波的影响程度，对基波进行矫正，提高监测系统调压的准确度。因为当监测的电压数据存在噪声、谐波等干扰因素对基波造成一定的干扰，有可能造成计算结果的偏差，从而影响到调压箱柜自动调压的准确度。对监测的电压进行分析时，电压数据主要由基波、谐波、瞬态、噪声构成，基波是电压波形中最低频率的成分，基波代表电力系统正常运行的基本频率成分。谐波是频率是基波频率的整数倍的成分，在电压数据中，谐波通常由非线性负载（如电子设备、调制器等）引起，并会导致电压波形的失真和不对称性，谐波的存在可能损害电网的稳定性、降低电能质量，并对电力设备和系统产生不利影响。瞬态是电压波形中突发的、短暂的非周期性变化，瞬态源于电力系统中的突发事件，如开关操作、电弧放电或雷击等，瞬态通常持续时间较短，但振幅可能很高，对电力设备和系统的稳定性和可靠性具有潜在的影响。噪声是电压波形中的随机干扰或不规则成分。在电力系统中，噪声可以来自各种源，如电源电子器件、电磁干扰、交流电弧等。噪声可以对电压信号造成干扰，降低测量和分析的准确性。

进一步需要说明的是，通过对电压数据的主要成分进行分析，调压箱柜通常是根据基波的变化，通过控制电压的幅值或者相位来实现稳压的，因为电压数据中含有除去基波外还有其他干扰因素，因此需要对这些不利于基波分析的干扰因素进行分析并抑制或去除，同时对基波进行一定程度的矫正。而瞬态的存在会对电压数据分析产生多方面的影响，瞬态电压可能由非线性负载引起，这会在电压波形中引入谐波。谐波会扭曲电压波形及其频谱表示，干扰基波和其他谐波的分析。瞬态电压包含高频成分和短时变化，这可能导致频谱失真。在傅里叶变换中，瞬态电压的高频成分可能会产生谐波或其他非正弦成分，这会扭曲频谱图并干扰基波和谐波的准确分析，瞬态电压的出现使得电压数据的振幅不再保持稳定，可能导致振幅误差。这样，对于周期性的信号，如基波和谐波，其振幅可能无法准确测量或分析。

具体地，由于瞬态电压是以突发的方式出现的，且往往与电力系统中特定时间相关，所以根据相邻时刻的监测电压数据和突发出现的次数特征有关，所以根据相邻时刻监测电压数据的变化情况和次数特征得到监测电压数据中每一时刻的电压为瞬态电压的可能性，具体公式表示如下所示：

式中，

其中，

预设一个阈值A，其中本实施例以A=0.7为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中A可根据具体实施情况而定。当第i时刻的电压数据为瞬态电压的可能性

至此，得到所有为瞬态电压的时刻。

（2）根据每一时刻的电压为瞬态电压的可能性对监测电压数据进行处理，得到没有瞬态电压干扰的监测电压数据。

确定出所有为瞬态电压的时刻后，获取瞬态电压前后相邻时刻的电压，将前后时刻的电压的均值作为中间时刻的电压数据，依次获取所有瞬态电压经过处理后的电压数据，即得到没有瞬态电压干扰的监测电压数据，记为第一监测电压数据。其中，第一监测电压数据对应的波为第一电压信号波。

对第一电压信号波使用傅里叶变换分解得到基波和若干不同频率的波。将若干不同频率的波的任意一个频率的波记为目标频率的波。

步骤S003：根据基波和目标频率的波中每个时刻的电压数据和周期得到目标频率的波为谐波的可能性，根据目标频率的波为谐波的可能性得到目标频率的波为谐波的置信度，然后获取所有的谐波。

需要说明的是，谐波是加在基波上的高频信号，而当电压数据存在噪声时，也会加在基波上。因此在对电压数据进行分析时需要将噪声和谐波进行区分，以免因为噪声的存在对谐波进行分析时出现偏差。

进一步需要说明的是，基波的频率是周期性信号的最低频率成分，谐波则是基频的倍频。而噪声信号变化则是随机的，因此对处理过的电压数据进行傅里叶变换，将其转换到频域空间中，在频域空间中更能更直观的得到不同频率信号的分布。通过对处理过的电压数据进行傅里叶变换后，得到的频谱图中可能会存在谐波和噪声的频谱峰，因为噪声频率是随机的。然而，在特殊情况下，噪声信号的频率也可能与某个谐波频率相同。这种情况可能发生在特定的噪声源或干扰情况下，使得噪声频率恰好与某个谐波的频率相匹配。如果噪声和谐波频率相一致的话，则有可能会被当成谐波分析，但是通常情况下电网中存在的谐波是相对稳定的，如果噪声信号被当作谐波的话则有可能会对谐波分析造成偏差，从而导致谐波对基波的影响分析，因此需要对可能为谐波的频率信号进行初步分析计算。

具体地，电网中基波的频率通常是稳定的，且根据谐波频率是基波频率的倍数特征得到目标频率的波z为谐波的可能性。具体用公式表示为：

式中，

其中，在通常情况下随着谐波频率的增加，谐波的幅值相较于基波的幅值逐渐减小的，因此

需要说明的是，通过上述分析得到了可能为谐波的频率，但是同时该频率也有可能为噪声。通过对他们各自的特征进一步分析，才能得到更加准确的谐波信号。因为当噪声和谐波的频率虽然相一致，但是对于电网中谐波的存在时间是相对稳定的，而噪声的信号存在时间具有随机性等特点，同时因为噪声波动是比较随机的，其幅值也有可能是随机变化的。因为谐波的影响势必会对基波造成一定的影响，因此需要对谐波进行进一步分析，去除可能为噪声的干扰，才能分析谐波对基波的影响，进而得到对基波的矫正系数，因此对谐波进行进一步分析。

具体地，根据每个频率对应的波的信号数据可以得到目标频率的波z为谐波的置信度。具体用公式为：

式中，

其中，当

预设一个阈值B，其中本实施例以B=0.8为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中B可根据具体实施情况而定。当目标频率的波

至此，得到所有的谐波。

步骤S004：对基波划分区域，获取基波中的每个区域内发生畸变的程度，得到需要修正的区域，根据需要修正的区域中的数据得到需要修正的区域的修正系数，计算得到修正之后的基波。

需要说明的是，通过上述获得了更加准确的谐波信号，通过去除谐波后使用基波变换，可以得到一个较为准确的基波，但里面由于有噪声的干扰，所以还需要进一步的分析处理。

具体地，选择基波的半个周期信号作为一个区域，对本次数据中基波的每个区域的信号进行分析，因为正常情况下每个周期内的信号在具有一定周期间隔所相对应位置的数据点的幅值是比较接近的，因此对每个周期信号数据与参考信号进行比较分析。

根据相邻区域内的所有电压数据获取每个区域内发生畸变的程度，具体用公式表示为：

式中，

预设一个阈值C，其中本实施例以C=0.4为例进行叙述，本实施例不进行具体限定，其中C可根据具体实施情况而定。当

需要说明的是，为了对基波中需要修正的区域进行修正，根据获取到谐波进行分析，根据基波信号中每个区域与谐波的关系进行修正。

具体地，先对谐波进行区域的划分，谐波区域的划分是根据基波的半个周期进行划分，即谐波区域划分之后的每个区域和基波的每个区域是相同的。

根据基波和所有的谐波对发生畸变的区域进行修正，具体的修正系数的公式如下所示：

式中，

根据基波中的畸变区域的修正系数对基波中的所有畸变区域进行修正，将每个需要修正的区域的修正系数作为区域内每个时刻的电压数据的修正系数，得到基波中的畸变区域修正之后各个时刻的电压数据值。具体公式表示如下所示：

式中，

至此，可以得到修正之后的基波。

步骤S005：根据修正之后的基波和所有谐波得到第二电压信号波，根据第二电压信号波完成调压箱柜对电压的自动调节。

通过上述方法，对实时的监测电压数据进行一定程度上的噪声去除，并对基波进行修正，将谐波和修正之后的基波进行叠加，得到一个混合信号波，记为第二电压信号波，对第二电压信号波通过智慧调压箱柜进行自动调节，提高智慧调压箱柜对电压自动调节的准确性。

本实施例提供了一种用于智慧调压箱柜的监测数据处理系统，如图2所示，该系统包括以下模块：

数据采集模块101，使用智慧调压箱柜采集监测电压数据；

瞬态电压处理模块102，根据监测电压数据得到每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性；根据每个时刻的电压数据为瞬态电压的可能性得到第一电压信号波，根据第一电压信号波得到基波和若干不同频率的波；

谐波获取模块103，将若干不同频率的波中的任意一个频率的波记为目标频率的波；

根据基波和目标频率的波每个时刻的电压数据和周期得到目标频率的波为谐波的可能性；根据目标频率的波为谐波的可能性、目标频率的波的极值点对应的电压数据和目标频率的波的时间长度得到目标频率的波为谐波的置信度；根据目标频率的波为谐波的置信度得到所有的谐波；

基波修正模块104，根据基波的周期进行划分区域，根据基波相邻区域的电压数据的差异得到基波中的每个区域内发生畸变的程度，根据基波中的每个区域内发生畸变的程度得到需要修正的区域；根据需要修正的区域中每个时刻的电压数据和区域对应的所有谐波每个时刻的电压数据得到需要修正的区域的修正系数；

根据需要修正的区域的修正系数对基波中的电压数据修正得到修正之后的基波，根据修正之后的基波和所有谐波得到第二电压信号波；

电压调节模块105，根据第二电压信号波通过智慧调压箱柜进行自动调节。

至此，本实施例完成。

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