一种用于在线检测用电设备工作状态的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于用电设备检测改进技术领域，提供了一种用于在线检测用电设备工作状态的方法，该方法利用电流传感器和电压传感器进行数据采集，所述方法包括以下步骤：A、采集用电设备开、关及工作状态的扰动信号数据进行计算分析得到训练采样特征值并建立关系数据库；B、在用电设备工作中对电源系统进行电压、电流信号采样处理获取在线扰动信号；C、对在线扰动信号进行计算分析获取其特征值；D、将在线扰动信号的特征值与关系数据库中的训练采样扰动信号特征值进行匹配判断用电设备的状态，并返回步骤B进行循环。该方法使用方便、成本低廉、通用性良好。
【专利说明】
一种用于在线检测用电设备工作状态的方法及系统
技术领域
[0001] 本发明属于用电设备检测改进技术领域，尤其涉及一种用于在线检测用电设备工 作状态的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 目前对设备工作状态一般没有办法通过总电源电流电压信号来直接准确判断，特 别当在某一场所有众多电设备在运行时，更是无法分辨这些设备的工作状态。目前对一些 重要设备，一般都是采用专用的监控设备进行监控，而且这种监控都是通过监控设备与被 监控设备进行数字通信来完成的。
[0003] 这种解决方案的问题是：目前没有通用的设备或方法来实现对一般性的电设备进 行状态监控。对一些特殊设备的状态监控也是通过监控设备与被监控设备进行数字通信来 完成的，这样做成本高，操作也复杂。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种用于在线检测用电设备工作状态的方法，旨在解决上 述的技术问题。
[0005] 本发明是这样实现的，一种用于在线检测用电设备工作状态的方法，该方法利用 电流传感器和电压传感器进行数据采集，所述方法包括以下步骤：
[0006] A、采集用电设备开、关及工作状态的扰动信号数据进行计算分析得到训练采样特 征值并建立关系数据库；
[0007] B、在用电设备工作中对电源系统进行电压、电流信号采样处理获取在线扰动信 号；
[0008] C、对在线扰动信号进行计算分析获取其特征值；
[0009] D、将在线扰动信号的特征值与关系数据库中的训练采样扰动信号特征值进行匹 配判断用电设备的状态，并返回步骤B进行循环。
[0010] 本发明的进一步技术方案是:所述步骤D中还包括D1、将在线扰动信号的特征值更 新到关系数据库中匹配的扰动信号的特征值中。
[0011] 本发明的进一步技术方案是:所述步骤D中还包括D2、通过对扰动信号的参数进行 分析，判断用电设备是否正常工作，如是，则返回步骤B进行循环，如否，则发出报警并返回 步骤B进行循环。
[0012] 本发明的进一步技术方案是:所述步骤B中对采样的电压、电流信号进行小波变换 法处理获取点信号的扰动信号。
[0013] 本发明的进一步技术方案是:所述扰动信号的特征值包括起始时间、持续时间、扰 动幅度及扰动频率。
[0014] 本发明的另一目的在于提供一种用于在线检测用电设备工作状态的系统，该系统 利用电流传感器和电压传感器进行数据采集，所述系统包括：
[0015] 样本采集存储模块，用于采集用电设备开、关及工作状态的扰动信号数据进行计 算分析得到训练采样特征值并建立关系数据库；
[0016] 在线信号采集模块，用于在用电设备工作中对电源系统进行电压、电流信号采样 处理获取在线扰动信号；
[0017] 分析提取模块，用于对在线扰动信号进行计算分析获取其特征值；
[0018] 状态判断模块，用于将在线扰动信号的特征值与关系数据库中的训练采样扰动信 号特征值进行匹配判断用电设备的状态，并返回在线信号采集进行循环。
[0019] 本发明的进一步技术方案是:所述状态判断模块中还包括：
[0020] 特征值更新模块，用于将在线扰动信号的特征值更新到关系数据库中匹配的扰动 信号的特征值中。
[0021] 本发明的进一步技术方案是:所述状态判断模块中还包括：
[0022] 用电设备工作判断模块，用于通过对扰动信号的参数进行分析，判断用电设备是 否正常工作，如是，则返回在线信号采集进行循环，如否，则发出报警并返回在线信号采集 进行循环。
[0023]本发明的进一步技术方案是:所述步骤B中对采样的电压、电流信号进行小波变换 法处理获取点信号的扰动信号。
[0024] 本发明的进一步技术方案是:所述扰动信号的特征值包括起始时间、持续时间、扰 动幅度及扰动频率。
[0025] 本发明的有益效果是:通过该方法实时检测用电设备的状态，有效的调控用电设 备的效率，对故障设备即时维修维护，保证了用电设备的使用效率高，该方法使用方便、成 本低廉、通用性良好。
【附图说明】
[0026] 图1是本发明实施例提供的用于在线检测用电设备工作状态的方法的流程图；
[0027] 图2是本发明实施例提供的用于在线检测用电设备工作状态的系统的结构框图。
[0028] 图3是本发明实施例提供的通过小波计算结果的对比图。
【具体实施方式】
[0029] 图1示出了本发明提供的用于在线检测用电设备工作状态的方法流程图，其详述 如下：
[0030] 步骤S1，采集用电设备开、关及工作状态的扰动信号数据进行计算分析得到训练 采样特征值并建立关系数据库;利用电流传感器和电压传感器进行数据采集用电设备各个 状态的扰动信号，并根据采集到的扰动信号计算分析得到扰动信号的特征值，将得到的各 个用电设备的特征在数据库中建立其与设备对应的关系数据库，将建立好的数据库进行存 储。
[0031] 步骤S2,在用电设备工作中对电源系统进行电压、电流信号采样处理获取在线扰 动信号;将电流传感器和电压传感器连接到用电设备和电源之间，进行在线实时采集用电 设备工作时的各种数据，并将采集到的数据进行计算分析等到用电设备的实时扰动数信 号。将采用到的电压信号和电流信号进行小波变换处理，找出点信号的扰动信号，通过对扰 动信号的小波变换，可以得出扰动信号的起始时刻，持续时间，扰动幅度等特征值。
[0032]假如采样到的电压或电流信号为f(t)，0(t)为选择的小波基函数，*为卷积计算算 子。Ψ (1)，Ψ (2)，分别为0(t)的一次导函数和二次导函数。
[0033] 通过如下计算：
[0034] f(t)*0(t)=/f(T)0(t-T)dT
[0035]
[0036]
[0037] 根据图3计算的结果并绘成图可以看出，可以很清楚地找到信号f(t)发生扰动信 号的起始时间^?，计算出扰动持续时间1^_和扰动幅度Spqd等。
[0038] 起始时间的获得:在电压或电流信号与小波基函数一次导函数和二次导函数分别 卷积计算的结果中，电压或电流信号与小波基函数一次导函数的极大值与电压或电流信号 与小波基函数二次导函数的零点的第一个对应时间点即为电信号波动的起始时间点T PQD， 接下来的第二个对应点为波动结束时间点，两个时间点的差为波动时间LPQD，将电压或电流 信号与小波基函数一次导函数的极大值定义为波动幅度S_。
[0039] 若对应的设备s其累加的和最小，则是该波动是该设备引起的波动.min表示取最 小值，Σ表示对所有的i特征量比较差进行累加设采样周期为Ts，电流电压周期为T(0.02 秒），假如电流和电压最大值相差Κ个采样点，则电流与电压的相差为：
[0040] 0 = 2jt/T*K*Ts 0 = <θ<=π。
[00411 设电流波动特征量为I i ( i = 1，2，3，......），设电压波动特征量为Ui ( i = 1，2， 3，......），对应的某设备缺省参考的电流波动特征量为I0i (i = 1，2，3，......），对应的某 设备缺省参考的电压波动特征量为Uoi(i = l，2,3,......），
[0042] 贝!J: Js=minE (Ii-Ioi)2+(Ui_Uoi)2(i = 1，2,3,......) 〇
[0043] 如，设备A开导致电流扰动信号的时长1秒，相对幅度为0.2A，电压扰动信号时长 1.2秒，相对幅度为5V，通过在线检测计算到的扰动信号和上述值最匹配，则可以判断是A设 备打开了电源并开始工作。
[0044]步骤S3,对在线扰动信号进行计算分析获取其特征值;在将在线的扰动信号获取 后，在系统会对扰动信号进行分析、计算提取出相对应的特征值，其中特征值包括起始时 间、持续时间、扰动幅度及扰动频率等。
[0045]步骤S4,将在线扰动信号的特征值与关系数据库中的训练采样扰动信号特征值进 行匹配判断用电设备的状态，并返回步骤S2进行循环。通过在线检测电源系统电流电压扰 动信号，并与训练得到的特征值进行分析和匹配，可以判断出是哪种设备打开了开关开始 工作，哪种设备关掉电源停止了工作，还可以通过对扰动参数的分析，判断设备工作是否正 常。将在线扰动信号的特征值更新到关系数据库中匹配的扰动信号的特征值中。通过对扰 动信号的参数进行分析，判断用电设备是否正常工作，如是，则返回步骤S2进行循环，如否， 则发出报警并返回步骤S2进行循环。
[0046] 图2示出了本发明的另一目的在于提供一种用于在线检测用电设备工作状态的系 统，该系统利用电流传感器和电压传感器进行数据采集，所述系统包括：
[0047] 样本采集存储模块，用于采集用电设备开、关及工作状态的扰动信号数据进行计 算分析得到训练采样特征值并建立关系数据库；
[0048] 在线信号采集模块，用于在用电设备工作中对电源系统进行电压、电流信号采样 处理获取在线扰动信号；
[0049] 分析提取模块，用于对在线扰动信号进行计算分析获取其特征值；
[0050] 状态判断模块，用于将在线扰动信号的特征值与关系数据库中的训练采样扰动信 号特征值进行匹配判断用电设备的状态，并返回在线信号采集进行循环。
[0051 ]所述状态判断模块中还包括：
[0052] 特征值更新模块，用于将在线扰动信号的特征值更新到关系数据库中匹配的扰动 信号的特征值中。
[0053] 所述状态判断模块中还包括：
[0054] 用电设备工作判断模块，用于通过对扰动信号的参数进行分析，判断用电设备是 否正常工作，如是，则返回在线信号采集进行循环，如否，则发出报警并返回在线信号采集 进行循环。
[0055] 所述步骤B中对采样的电压、电流信号进行小波变换法处理获取点信号的扰动信 号。
[0056] 所述扰动信号的特征值包括起始时间、持续时间、扰动幅度及扰动频率。
[0057] 通过该方法实时检测用电设备的状态，有效的调控用电设备的效率，对故障设备 即时维修维护，保证了用电设备的使用效率高，该方法使用方便、成本低廉、通用性良好。
[0058] 电压电流的波动信号的起始时间，波动幅度，波动延续时间，电压电流波动的相关 性，电流电压波动的相位差等。
[0059] 根据不同的设备，可以是其中一个，也可以是两个，还可能是这些参数的相关性特 征分析。
[0060] 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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于在线检测用电设备工作状态的方法，该方法利用电流传感器和电压传感器 进行数据采集，其特征在于，所述方法包括以下步骤： A、 采集用电设备开、关及工作状态的扰动信号数据进行计算分析得到训练采样特征值 并建立关系数据库； B、 在用电设备工作中对电源系统进行电压、电流信号采样处理获取在线扰动信号； C、 对在线扰动信号进行计算分析获取其特征值； D、 将在线扰动信号的特征值与关系数据库中的训练采样扰动信号特征值进行匹配判 断用电设备的状态，并返回步骤B进行循环。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D中还包括D1、将在线扰动信号的 特征值更新到关系数据库中匹配的扰动信号的特征值中。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤D中还包括D2、通过对扰动信号的 参数进行分析，判断用电设备是否正常工作，如是，则返回步骤B进行循环，如否，则发出报 警并返回步骤B进行循环。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤B中对采样的电压、电流信号进行 小波变换法处理获取点信号的扰动信号。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述扰动信号的特征值包括起始时间、持 续时间、扰动幅度及扰动频率。6. -种用于在线检测用电设备工作状态的系统，该系统利用电流传感器和电压传感器 进行数据采集，其特征在于，所述系统包括： 样本采集存储模块，用于采集用电设备开、关及工作状态的扰动信号数据进行计算分 析得到训练采样特征值并建立关系数据库； 在线信号采集模块，用于在用电设备工作中对电源系统进行电压、电流信号采样处理 获取在线扰动信号； 分析提取模块，用于对在线扰动信号进行计算分析获取其特征值； 状态判断模块，用于将在线扰动信号的特征值与关系数据库中的训练采样扰动信号特 征值进行匹配判断用电设备的状态，并返回在线信号采集进行循环。7. 根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述状态判断模块中还包括： 特征值更新模块，用于将在线扰动信号的特征值更新到关系数据库中匹配的扰动信号 的特征值中。8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述状态判断模块中还包括： 用电设备工作判断模块，用于通过对扰动信号的参数进行分析，判断用电设备是否正 常工作，如是，则返回在线信号采集进行循环，如否，则发出报警并返回在线信号采集进行 循环。9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述步骤B中对采样的电压、电流信号进行 小波变换法处理获取点信号的扰动信号。10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述扰动信号的特征值包括起始时间、持 续时间、扰动幅度及扰动频率。
【文档编号】G01R31/00GK105974223SQ201610270219
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】王根平
【申请人】深圳职业技术学院