基于支持向量机预测算法的高压设备无线温度在线监测系统的制作方法

本次发明是高新科学技术项目，主题内容是应用于高压设备的带有温度预测功能的温度在线监测系统。

背景技术：

大多数高压开关设备采用封闭结构，散热条件较差、热积累大，在设备的长期运行于高电压、大电流和满负荷条件下，开关柜内的触头或接头部位因老化、接触电阻过大而发热，其结果导致热量集聚加剧，温升直接威胁电气设备的电气绝缘，初始表现为温度升高，进而引发短路，导致大面积电缆烧损，造成被迫停机，短时间内无法恢复生产，甚至引起火灾，造成重大损失。此时对高压开关设备温升采取有效的监测措施，及时发现其过热，则成为一种有效的解决方法。

目前，对高压设备的监测大都基于人工巡检，手持式红外测温仪获得开关柜内的温度数据，但由于开关柜的结构越来越复杂，元件遮挡的影响使得红外测温仪往往无法获得准确的温度数据；同时人工操作中的失误不可能完全避免，且巡检时间间隔相对于故障发生时间来说过长。因此亟需研究在线监测预警系统，对高压柜温度进行在线监测发现异常并且通过数据挖掘技术对温度进行在线预测，及时排除隐患。

技术实现要素：

本发明通过无线测温技术整合成一个温度在线监测系统并将其与数据挖掘预测技术相结合，在对实时温度进行在线监测的同时对下一刻温度进行在线预测。该系统采用热电温度传感器进行温度采集，温度信号通过无线方式传输到终端监测设备，此种方式可以很好地解决开关柜测温系统高、低压侧之间的高压绝 缘问题，无须布线，成本较低。目前部分温度传感器内部采用高性能的锂电池供电，作为维持传感器工作的一次性电池，其理论寿命可达6年，在实际使用中，因工作环境中温度条件的影响，其电池的工作寿命可达5年以上，且成本不是很高。并且结合目前较成熟的预测技术对温度进行在线预测，不仅能对其进行高温报警，还能对其预警提供技术支持，使监测人员更好的管理设备，对目前我国高压设备管理具有重要意义。基于支持向量机预测算法的高压设备无线温度在线监测系统框图如附图1所示。

整个系统分为三个部分：温度采集发射端、接收端、上位机主控端。温度采集发射端包括：温度传感器、微处理器、射频发射模块。组装后的测温装置放置在被测点处，温度传感器将温度信号转化为数字信号，微处理器对数据进行打包处理，射频模块将数据包发送给接收端。接收端包括：射频接收模块，微处理器。其结构与温度采集发射端结构类似，微处理器对射频收发模块的接收进行控制，射频接收模块接收无线信号，并将其存在寄存器中。上位机主控端功能主要有：通讯、显示、报警、预测、数据储存事件记录。

系统的工作流程：安装在测温点的传感器从高压设备获得能量并将温度信号转化为数字信号，通过微处理器对采集的温度进行数据处理打包，利用无线射频发射模块将数据传输到接收端，接收端的射频接收模块接收来自同一地址编码的无线信号，并将数据储存在寄存器中，通过微处理器提取数据，再通过数据总线上传给上位机监控系统。上位机主控端接收来自接收端的数据并显示在屏幕上，显示实时温度曲线，如果温度越限，监控主机显示报警信息，弹出报警图标。同时，利用数据挖掘预测技术对数据进行预测并显示字屏幕上。系统的主程序流程图如附图2所示。

本发明采用一种应用于高压设备无线测温系统的基于支持向量机的预测算法。支持向量机方法是建立在统计学习理论的VC维理论和结构风险最小原理基础上的。基本上不涉及概率测度的定义及大数定律等，它集优化、核、最佳推广能力等特点于一身。该预测算法通过对历史数据样本建立目标函数，利用支持向量机的方法得到回归函数，并对下一时段的数据进行预测。无线在线测温系统的基于支持向量机的预测算法设计流程如附图3所示。

与现有方案对比，本发明具有以下显著有益效果：(1)采用无线通信的方式来完成上下位机之间的数据交换，实现了非接触式监测。不受传输线的限制，复杂度降低；(2)可在不停电、保证安全的情况下，实时、有效、准确地测量开关柜静触头附近母排、开关柜出线电缆接头、户外高压开关等部位的温度，准确发现异常温度变化，以便及时排除故障，保障电网的可靠安全稳定运行。(3)利用支持向量机预测下一刻温度相对于选定相似时段温度的变化量，将该变化量预测值与相似时段温度相加就是所求温度基本项。对高压设备安全提供了一种良好、稳定的预警措施。

【附图说明】

图1是本发明专利所述基于支持向量机预测算法的高压设备无线温度在线监测系统框图；

图2是本发明专利所述系统的主程序流程图；

图3是本发明专利的无线在线测温系统的基于支持向量机的预测算法流程；

【具体实施方式】

本发明按照图1所示系统框图、图2所示的主程序流程图和图3所示的预测算法流程图相结合新型实现方案。基于支持向量机预测算法的高压设备无线温度 在线监测系统步骤如下：

(1)、初始化参数；

(2)、上位机与接收端微处理器串口地址配置；

(3)、根据以往历史数据样本求出预测决策函数，预测下一时段温度，并显示；

(4)、温度采集发射端温度传感器采集温度数据并转换成数字信号；

(5)、温度采集发射端微处理器对数据进行打包处理；

(6)、温度采集发射端射频模块将数据包发送给接收端；

(7)、接收端射频接收模块接收来自同一地址编码的无线信号，并将数据储存在寄存器中；

(8)、接收端微处理器提取寄存器中的数据，通过总线将数据传送给上位机监控系统；

(9)、上位机就收到的温度数据信号，如果温度超过警戒线报警，否则显示温度；

(10)、上位机将实时温度与预测相比较，如果实时数据与预测数据偏差过大则结合以往历史数据样本重新求出新的预测决策函数，否则执行(11)；

(11)、根据决策函数预测下一时段的温度数据并显示；

(12)、储存数据样本，并跳转(4)；

本发明在对实时温度进行在线监测的同时并对下一刻温度进行在线预测。该系统采用热电温度传感器进行温度采集，温度信号通过无线方式传输到终端监测设备，此种方式可以很好地解决开关柜测温系统高、低压侧之间的高压绝缘问题，无须布线，成本较低。同时采用性能稳定的支持向量机算法进行预测建模，能够快速、准确、高鲁棒的对下一时段的温度进行预测，更好地起到预警作用。该发 明具有非常好的市场前景。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。