基于电网端的焊机作业监测装置、方法与系统

本发明涉及电力监测，具体为基于电网端的焊机作业监测装置、方法与系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、焊机（电焊机）是工业制造等很多行业最常用的机电设备之一，利用正负两极在瞬间短路时产生的高温电弧来熔化焊料和被焊材料。电焊机在工作期间会产生高温并伴有大量火花铁屑飞溅，容易引发火灾，因此存在潜在的危险性。

3、现有电焊机监测技术通常在生产施工现场监测电焊机的状态信息，例如视频监控、环境信息监测、电焊机自身电压电流监测等。但是，这类监测信息无法掌握电焊机作业时存在的潜在风险。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供基于电网端的焊机作业监测装置、方法与系统，通过安装在电网配电变压器低压侧的几种设定位置，可无干扰在线监测配电变压器所带的负荷是否有电焊机动火作业，若有则通过物联网向消防服务器或云平台传输监测结果和位置信息，并与服务器中存储的电焊机动火作业许可信息对比，若没有动火作业申请许可，则发出告警和位置信息。不仅能有效预防电焊机火灾的发生，而且能提高火灾事故调查工作效率。

2、本发明的第一个方面提供基于电网端的焊机作业监测装置，包括：

3、电流电压传感单元，获取设定监测点的电流电压数据并通过信号调理单元对接收到的数据进行预处理，通过模数转换单元将预处理后的模拟信号转化为数字信号，送入微处理器单元；

4、微处理器单元，被配置为：

5、以两个连续采样点之间的差所对应的数据段，确定用电设备状态变化事件，过滤用电设备状态变化事件得到待监测电焊机的可疑事件，对可疑事件进行聚类处理，确定待监测电焊机的真实事件；

6、根据真实事件相关联的数据段对待监测电焊机的作业状态进行重构，得到待监测电焊机完整的工作状态，实现基于电网端的焊机作业监测。

7、进一步的，电流电压传感单元包括布置在监测点电流互感器和电压互感器，能够以设定采样率采集母线电压和线路电流信号。

8、进一步的，监测点位于配电变压器低压侧出线、各负荷出线、工商业用户及住宅区低压配电柜出线中的至少一处。

9、进一步的，信号调理单元将电流电压模拟信号变换为用于数据采集、执行计算的标准信号，包括低通滤波、量程转换、ad转换和归一化。

10、本发明的第二个方面提供基于电网端的焊机作业监测方法，包括以下步骤：

11、基于设定的采样率获取监测点的电流和电压并预处理，以两个连续采样点之间的差所对应的数据段，确定用电设备状态变化事件；

12、过滤用电设备状态变化事件，得到待监测电焊机的可疑事件，对可疑事件进行聚类处理确定待监测电焊机的真实事件；

13、根据真实事件相关联的数据段对待监测电焊机的作业状态进行重构，得到待监测电焊机完整的工作状态，实现基于电网端的焊机作业监测。

14、进一步的，预处理包括低通滤波、量程转换、ad转换和归一化。

15、进一步的，以两个连续采样点之间的差所对应的数据段，确定用电设备状态变化事件，具体为：

16、获取所有数据点的斜率值，从某个起始位置统计所有斜率的点，当数据点的斜率值超过阈值，而且此点之后和此点之前各数据点斜率平均值的差异也超过了阈值时，停止统计，得到一个连续数据段，以及一个中断点；

17、从中断点之后的第一个斜率值非零的点开始处理一个新数据段，直到整个数据集的所有点都处理完毕，每一个数据段对应一个用电设备状态变化事件。

18、进一步的，过滤用电设备状态变化事件，得到待监测电焊机的可疑事件，对可疑事件进行聚类处理确定待监测电焊机的真实事件；具体为：

19、通过设定的过滤条件，得到引起待监测电焊机启动的事件作为可疑事件，过滤条件包括实际有功无功功率范围、谐波含量范围、有无尖峰以及设备持续工作时间中的至少一种；

20、基于聚类算法得到可疑事件中属于待监测电焊机的真实事件。

21、进一步的，根据真实事件相关联的数据段对待监测电焊机的作业状态进行重构，得到待监测电焊机完整的工作状态；具体为：

22、根据聚类发生的次数和设定的事件关联标准，确定关联类型，得到属于待监测电焊机的单独事件、重复事件、偶然事件和无关事件，重构所有事件得到待监测电焊机完整的工作状态。

23、本发明的第三个方面提供基于电网端的焊机作业监测系统，包括至少一组基于电网端的焊机作业监测装置，通过布置在设定的监测点，利用各自的物联网网关向服务器发送电焊机作业信息，包括电焊机所在位置信息、电流电压信息和重构后的电焊机工作状态信息；

24、服务器，接收来自监测装置获取的电焊机作业信息，并与数据库中预存的动火许可信息对比，将对比结果推送到用户端；

25、用户端，接收来自服务器的推送的对比结果，向用户发出告警或提示。

26、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

27、1、根据电焊机的负荷特征，从电网端监测用户负荷是否有电焊机动火作业，监测期间不需要在用户的各种用电设备上安装传感器获得其运行状态信息，对用电设备的运行不产生干扰。

28、2、以监测点聚合负荷电气量（功率、电流等）相邻两个采样点之间的斜率以及功率阈值检测用电设备状态转换事件，根据电焊机的负荷特征，通过过滤和聚类提取出事件中与待监测电焊机相关的真实事件，利用重构后的完整工作状态，从电网侧监测电焊机负荷是否存在动火作业，实现无干扰在线监测。

29、3、监测装置使用简单、无需用户维护，监测算法通用性强，能够监测不同类型、不同功率大小的电焊机。

30、4、在每个监测装置上完成监测算法，仅向服务器发送监测结果和电焊机启动前后的波形特征，能够减少数据传输量，提高系统可靠性，在某一个监测点装置故障时不影响系统的整体运行。

31、5、可以通过将监测装置安装在电网配电变压器低压侧的几种可选位置，若有动火作业则通过物联网向服务器传输监测结果和位置信息，并与服务器中存储的电焊机动火作业许可信息对比，若没有动火作业申请许可，则推送告警和位置信息，不仅能有效预防电焊机火灾的发生，而且能提高火灾事故调查工作效率。

技术特征：

1.基于电网端的焊机作业监测装置，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于电网端的焊机作业监测装置，其特征在于，所述电流电压传感单元包括布置在监测点电流互感器和电压互感器，能够以设定采样率采集母线电压和线路电流信号。

3.如权利要求1所述的基于电网端的焊机作业监测装置，其特征在于，所述监测点位于配电变压器低压侧出线、各负荷出线、工商业用户及住宅区低压配电柜出线中的至少一处。

4.如权利要求1所述的基于电网端的焊机作业监测装置，其特征在于，所述信号调理单元将电流电压模拟信号变换为用于数据采集、执行计算的标准信号，包括低通滤波、量程转换、ad转换和归一化。

5.基于电网端的焊机作业监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的基于电网端的焊机作业监测方法，其特征在于，预处理包括低通滤波、量程转换、ad转换和归一化。

7.如权利要求5所述的基于电网端的焊机作业监测方法，其特征在于，以两个连续采样点之间的差所对应的数据段，确定用电设备状态变化事件，具体为：

8.如权利要求5所述的基于电网端的焊机作业监测方法，其特征在于，过滤用电设备状态变化事件，得到待监测电焊机的可疑事件，对可疑事件进行聚类处理确定待监测电焊机的真实事件；具体为：

9.如权利要求5所述的基于电网端的焊机作业监测方法，其特征在于，根据真实事件相关联的数据段对待监测电焊机的作业状态进行重构，得到待监测电焊机完整的工作状态；具体为：

10.基于电网端的焊机作业监测系统，其特征在于，包括至少一组如权利要求1-4任一项所述的基于电网端的焊机作业监测装置，通过布置在设定的监测点，利用各自的物联网网关向服务器发送电焊机作业信息，包括电焊机所在位置信息、电流电压信息和重构后的电焊机工作状态信息；

技术总结
本发明涉及电力监测技术领域，具体为基于电网端的焊机作业监测装置、方法与系统，安装在电网配电变压器低压侧的几种设定位置，可无干扰在线监测配电变压器所带的负荷是否有电焊机动火作业，若有则通过物联网向服务器或云平台传输监测结果和位置信息，并与服务器中存储的电焊机动火作业许可信息对比，若没有动火作业申请许可，则发出告警和位置信息。不仅能有效预防电焊机火灾的发生，而且能提高火灾事故调查工作效率。

技术研发人员：张彦魁,凌泽楠
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29