一种电网大数据高效收集方法及系统与流程

本发明涉及大数据技术领域，特别涉及一种电网大数据高效收集方法，还涉及一种系统。

背景技术：

随着我国经济的不断发展与相关技术的不断进步，智能电网覆盖率已经超过了建成区面积的70％以上，且以较大的规模在不断的扩大。在智能电网建设体系中，用户数据收集是关键的一环。因此，如何提高数据收集的准确性成为了现阶段的研究热点。从现有的研究现状来看，改良软硬件设施成为了一种可行的方向。

但是对多元数据评估模式在智能电网数据采集系统中的应用进行了系统性分析，并重点就其现阶段的应用现状进行了总结。事实上，在该领域的应用目前我国还处于初级阶段。除了智能电网数据信息收集体系的不健全与相关的技术、成本等瓶颈之外。外部平台支持率相对较低是根本原因。然而，我们可以欣喜或者乐观的发现，智能电网的多元数据评估是未来的一种发展趋势，尤其是在大数据体系的支撑下能够得到快速的发展。从其发展趋势的角度来谈，至少可以形成对外以及引入等两个发展方向。上述两个方面均是未来智能电网接入社会综合大数据体系的核心关键，也可能是智能电网未来数据采集系统的发展方向之一。

针对现有技术的状况，本申请提出一种电网大数据高效收集方法，解决输电线路检查主要依靠运行维护人员周期性巡视，虽能发现设备隐患，但由于本身的局限性，缺乏对特殊环境和气候的检测，在巡视周期真空期也不能及时掌握线路走廊外力变化，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监测发生线路事故。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供了一种电网大数据高效收集方法，解决输电线路检查主要依靠运行维护人员周期性巡视，虽能发现设备隐患，但由于本身的局限性，缺乏对特殊环境和气候的检测，在巡视周期真空期也不能及时掌握线路走廊外力变化，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监测发生线路事故，为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

该种电网大数据高效收集方法，所述方法包括以下步骤：

步骤s1：在电网中设置电网监控系统，并将电网电压进行电压转换；

步骤s2：通过电压电流互感器对三相电压进行变换及pt/ct变换，并通过采样和滤波变换成适合ad芯片采集的信号；

步骤s3：将所得的信号输入ad芯片进行采样变换并把数据通过多通道缓冲串行口输入到控制芯片分析处理；

步骤s4：利用分析结果通过驱动软件直接控制各种硬件接口的驱动程序与仪器系统进行通讯实现反控；

步骤s5：针对控制芯片收集的分析处理后的电网数据，完成各个参数在时域、频域的计算存储，并做电网大数据进行可视化处理，形成可视化图片。

特别地，所述步骤s1中，采用二阶滤波电路滤除干扰并抗混叠，并通过电压、电流调理电路对电压进行限制处理，使其与ad采样芯片输入电压范围匹配。

特别地，所述步骤s2中，通过锁相倍频电路控制相位比较器的输出，使其正比于方波信号的相位差，该相位差由同步信号电路产生且与各相电压同步，继而送往低通滤波器，使得低通滤波器的输出为频率变化的电压，从而让输入输出信号的频率之差尽量减小最终能到达零。

特别地，所述步骤s5中，可视化处理以可视化装配线定制高维数据可视化，在给定高维数据后，用户可绘制各个维度的坐标轴，并通过折线，曲线，散点等多个方式联系各个轴，从而创造平行坐标，散点图矩阵，降维投影灯经典高维可视化。

特别地，其特征在于：所述平行坐标将多个维度作为y轴并列排放，通过折线穿过各轴，表示数据的取值，与散点图进行结合并将散点图嵌入到平行坐标的轴间距里，折线穿过对应的散点实现对两种视图的结合。

特别地，所述步骤s5中，包含可视化处理投影矩阵和投影树，在矩阵中，每一行/列代表一组维度，单元格代表行/列维度组成的子空间，通过矩阵直观地表示出各个子空间数据的差异，在树中，子空间的组织具有层次化，每个子节点都包含父节点的维度或数据。

本发明的目的之二在于提供一种电网数据监测系统，所述系统包括控制芯片、信号调理电路、ad采样电路、时钟电路、sdram和通讯模块，对需要监测的三相电压通过电压电流互感器进行变换及pt/ct变换后，将过变换后的信号通过信号调理电路变换成适合ad采样电路采集的信号，然后将所得的信号输入ad采样电路进行变换并把数据通过多通道缓冲串行口输入到控制芯片，完成电能质量各个参数在时域、频域的计算存储，所述sdram和通讯模块与控制芯片电联接。

特别地，所述控制芯片为dsp芯片、cpu芯片或单片机芯片。

本发明的方法为电网提供大数据载体，进而可进行线路异常状况的预警，通过对线路各有效参数的监测，能够提高对输电线路安全经济运行的管理水平，并为输电线路的状态检修工作提供必要的参考信息，具备良好的推广应用价值。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

附图1为一种电网大数据高效收集方法的步骤原理图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的一种电网大数据高效收集方法，包括以下步骤：

步骤s1：在电网中设置电网监控系统，并将电网电压进行电压转换；该步骤中，采用二阶滤波电路滤除干扰并抗混叠，并通过电压、电流调理电路对电压进行限制处理，使其与ad采样芯片输入电压范围匹配。

步骤s2：通过电压电流互感器对三相电压进行变换及pt/ct变换，并通过采样和滤波变换成适合ad芯片采集的信号；本实施例中，通过锁相倍频电路控制相位比较器的输出，使其正比于方波信号的相位差，该相位差由同步信号电路产生且与各相电压同步，继而送往低通滤波器，使得低通滤波器的输出为频率变化的电压，从而让输入输出信号的频率之差尽量减小最终能到达零。

步骤s3：将所得的信号输入ad芯片进行采样变换并把数据通过多通道缓冲串行口输入到控制芯片分析处理；

步骤s4：利用分析结果通过驱动软件直接控制各种硬件接口的驱动程序与仪器系统进行通讯实现反控；本实施例中，驱动软件基于pc开发技术，包括处理器和文件i/o，可进行实时分析

步骤s5：针对控制芯片收集的分析处理后的电网数据，完成各个参数在时域、频域的计算存储，并做电网大数据进行可视化处理，形成可视化图片。本实施例中，可视化处理以可视化装配线定制高维数据可视化，在给定高维数据后，用户可绘制各个维度的坐标轴，并通过折线，曲线，散点等多个方式联系各个轴，从而创造平行坐标，散点图矩阵，降维投影灯经典高维可视化，平行坐标将多个维度作为y轴并列排放，通过折线穿过各轴，表示数据的取值，可以与散点图进行结合将散点图嵌入到平行坐标的轴间距里，折线穿过对应的散点可将两种视图结合。

作为进一步的改进，步骤s5中，还包含可视化处理投影矩阵和投影树，在矩阵中，每一行/列代表一组维度，单元格代表行/列维度组成的子空间，矩阵比较直观的表示出各个子空间数据的差异，方便用户查看，在树中，子空间的组织具有层次化，每个子节点都包含父节点的维度或数据。

本实施例的方法为电网提供大数据载体，进而可进行线路异常状况的预警，通过对线路各有效参数的监测，能够提高对输电线路安全经济运行的管理水平，并为输电线路的状态检修工作提供必要的参考。

本发明还提供了一种电网数据监测系统，包括控制芯片、信号调理电路、ad采样电路、时钟电路、sdram、通讯模块，总所周知市电电压过高，各个芯片电压都属于弱电范畴，所以要对三相电压通过电压电流互感器进行变换及pt/ct变换，且经过变换后的信号通过采样和滤波变换成适合ad采用电路采集的信号，这就需要信号调理电路，然后将所得的信号输入ad采样电路进行采样变换并把数据通过多通道缓冲串行口输入到控制芯片，完成电能质量各个参数在时域、频域的计算存储。对监测的电压信号做过零检测获取其频率，数据最终经过tms320f2812处理以后，通过rs232总线实现与上位机的通讯。

本实施例中，控制芯片采用dsp芯片，具体为tms320f2812，由于其外围电路为本领域的公知常识，在此不再具体阐述。

电力企业的安全运行离不开电能质量的实时监控，传统的嵌入式+pc机的设计方案成本高，结构复杂，并且网络信息话以及实时性方面有所欠缺，提出的多种嵌入式设备混合的方案，譬如dsp和mcu相结合，就很好的解决了当前对电能质量监测、对大量数据处理、远程通信等的需求。所谓网络化，就是各个监测装置是分层式管理，依靠计算机技术、虚拟仪器vr技术、网络通信技术等为依托，把电力系统中各个监测点联系起来构成整体，从而实现网络化。通常的dsp和虚拟仪器技术把电能质量监测系统化，其中dsp主要负责实时的数据处理譬如采集数据，虚拟仪器技术主要用于在线监测和基于web的网络化监测。

本实施例在此基础上，增加了通过rs232接口依靠自由协议实现上位机与下位机tms320f2812的通讯，传统的上位机不能显示dsp处理后数据的波形，本文所开发的上位机具有现实三相电压波形等功能。在数据采集系统的开发上，由于tms320f2812自带的a/d精度不够高，而是采用了高精度多通道的外部a/d采样芯片。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。

进一步，本发明的方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。