一种电力设备光缆通信传输异常检测方法与流程

本发明涉及异常检测，且更确切地涉及一种电力设备光缆通信传输异常检测方法。

背景技术：

1、电力设备光缆通信传输是指利用光纤传输技术，将通信信号通过光缆进行传输的通信方式。光缆作为传输介质，具有较高的带宽、低损耗、抗电磁干扰等优势，广泛应用于电力系统中的通信传输领域。随着科学技术的发展，光缆通信传输被应用到越来越多的领域，包括网络监测与控制、远程监测与故障诊断、通信传输安全保障和智能电网应用。同时，随着电力设备光缆通信网络的快速发展，保证通信传输的安全和可靠性对于电力系统的正常运行至关重要，针对电力设备光缆通信传输异常的检测方法也逐渐受到越来越多的关注。以往的方法主要依赖于人工巡检和传统的报警系统，但在大规模、高速、复杂的网络环境下，这些方法已经无法满足需求。因此，开发高效、自动化的光缆通信传输异常检测方法成为迫切的需求。

2、由于光缆通信在进行传输时，传输信号频率低，电力设备光缆通信传输异常检测能力滞后，影响光缆通信传输的工作效率；在对电力设备光缆通信传输异常进行诊断时，多采用传统的人工巡逻诊断，增加了工作量，诊断效率低；寻找故障位置时如果依靠一个方法过于单一，不利于快速找到故障位置，效率低下。

技术实现思路

1、针对上述技术的不足，本发明公开一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，通过频率调制算法实现电力设备光缆通信的传输，提高了光缆通信传输的工作效率；通过异常检测算法模型实现对电力设备光缆通信传输中故障的诊断，提高了诊断效率；通过故障巡检单元确定故障具体位置，提高了寻找故障速度，大大提高了电力设备光缆通信传输异常检测能力。

2、因此，本发明提供了一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，包括如下步骤：

3、步骤1、准备检测工具和设备并检查光缆的连接情况；

4、通过设备检测模块准备检测设备并对电力设备的连接进行检查；

5、步骤2、检测电力设备光缆通信传输状况；

6、通过传输检测模块进行电力设备光缆通信传输和检测；所述传输检测模块包括光缆通信单元、光功率检测单元、时延测量单元和损耗测量单元，所述光缆通信单元通过频率调制算法和光的全反射特性实现电力设备光缆通信的传输；所述光功率检测单元通过光电探测器实现对电力设备光缆通信中光功率的检测；所述时延测量单元采用时钟同步激光器测量光信号在光缆通信中传输所需要的时间以实现对电力设备时延的检测；所述损耗测量单元通过光频域反射分析器ofdr测量光信号的损耗值以实现对电力设备损耗的检测，所述光缆通信单元的输出端连接所述光功率检测单元的输入端，所述光功率检测单元的输出端连接所述时延测量单元的输入端，所述时延测量单元的输出端连接所述损耗测量单元的输入端；

7、步骤3、定位光缆通信传输异常的位置；

8、通过故障定位模块找到光缆通信传输时发生异常的位置；所述故障定位模块包括故障诊断单元、故障巡检单元和定位输出单元，所述故障诊断单元通过异常检测算法模型实现对电力设备光缆通信传输中故障的诊断；所述故障巡检单元通过双路测量电流和电压以确定故障的具体位置；所述定位输出单元以文字和图形的形式将故障定位结果进行输出，所述故障诊断单元的输出端连接所述故障巡检单元的输入端，所述故障巡检单元的输出端连接所述定位输出单元的输入端，所述故障巡检单元连接有故障信息隔离模块；

9、步骤4、对检测到的异常情况进行维修和排查；

10、通过修复模块对检测到的异常情况进行维修和排查；

11、步骤5、对光缆通信传输异常检测结果进行管理；

12、通过数据管理模块对检测结果进行管理。

13、作为上述技术方案的进一步描述，所述设备检测模块包括电源检测单元、端口检测单元和光缆连接检测单元，所述电源检测单元通过电流传感器检测电力设备的电流变化以检测电力设备的工作运行状态；所述端口检测单元通过信号检测电路检测光缆连接的端口、接头和适配器以实现对电力设备通信接口状态的检测；所述光缆连接检测单元通过光传感器检测光缆的连接以检验电力设备光缆连接的稳定，所述电源检测单元的输出端连接所述端口检测单元的输入端，所述端口检测单元的输出端连接所述光缆连接检测单元的输入端。

14、作为上述技术方案的进一步描述，所述信号检测电路包括信号发生器、光电转换器、测量器和放大器，所述信号发生器通过脉冲波形产生待发送的测试信号以实现检测信号的生成；所述光电转换器采用光电二极管将光信号转换为电信号；所述测量器通过信号采样测量所述光电转换器输出的电信号；所述放大器通过晶体管实现所述测量器输出电信号的放大，所述信号发生器的输出端连接所述光电转换器的输入端，所述光电转换器的输出端连接所述测量器的输出端，所述测量器的输出端连接所述放大器的输入端。

15、作为上述技术方案的进一步描述，所述频率调制算法的工作方法为：首先，输入低频信号，将待调制的低频信号作为输入，根据调频调制选择正弦波形；接着，根据调制函数计算频率偏移量的变化值，将正弦波形与调制参数进行合并，并通过信号合成函数生成调制信号，所述调制函数和信号合成函数的公式表达式为：

16、       （1）

17、     （2）

18、在公式（1）-（2）中，表示调制函数，表示初始值，表示待调制数据，表示低频信号值，表示信号合成函数，表示待合成数据，表示合成次数，表示上次合成数据，表示开始的次数；最后，将调制生成的信号送入前端电路中，用于电力设备光缆通信传输。

19、作为上述技术方案的进一步描述，所述异常检测算法模型包括特征提取单元、特征选择单元、异常检测单元和决策单元，所述特征提取单元通过时域分析提取电力设备光缆通信传输中的参数特征值；所述特征选择单元通过信息增益选择电力设备光缆通信传输中的参数特征值以实现特征维度的优化；所述异常检测单元通过预定义的故障诊断模式实现对电力设备异常的检测；所述决策单元通过分析异常检测算法的结果生成诊断报告以实现故障诊断决策，所述特征提取单元的输出端连接所述特征选择单元的输入端，所述特征选择单元的输出端连接所述异常检测单元的输入端，所述异常检测单元的输出端连接所述决策单元的输入端。

20、作为上述技术方案的进一步描述，所述异常检测算法的工作方法为：首先，收集需要进行异常检测的数据，并通过提取函数从收集到的数据中提取参数特征值，所述提取函数的公式表达式为：

21、 （3）

22、在公式（3）中，表示提取函数，表示提取参数值，表示提取因子，表示异常参数值，表示开始次数；接着，根据提取到的特征值建立高斯模型，并通过模拟函数训练高斯模型以区分正常数据和异常数据，所述模拟函数的公式表达式为：

23、   （4）

24、在公式（4）中，表示模拟函数，表示提取参数值，表示模拟正常数据，表示模拟异常数据；最后，使用训练后的高斯模型对新的未标记数据进行异常检测，根据检测结果进行反馈和调整。

25、作为上述技术方案的进一步描述，所述故障巡检单元包括光时域反射分析仪、可见光源定位仪和时域反射分析仪，所述光时域反射分析仪通过发送激光脉冲信号并接收反射信号，测量光信号在光缆中的传播时间和衰减情况以确定故障位置；所述可见光源定位仪通过发送红色led光源以检测光缆中的故障；所述时域反射分析仪通过发送电脉冲信号并测量反射信号，测量信号在导线中的传播时间和反射情况，以确定故障位置。

26、作为上述技术方案的进一步描述，所述故障信息隔离模块包括故障感知单元、隔离决策单元和隔离执行单元，所述故障感知单元通过光缆信号感测器感知电力设备光缆通信的传输故障；所述隔离决策单元通过数据挖掘和机器学习做出隔离决策；所述隔离执行单元通过控制电路开关、切断电源、启动备用设备执行所述隔离决策单元的隔离决策，所述故障感知单元的输出端连接所述隔离决策单元的输入端，所述隔离决策单元的输出端连接所述隔离执行单元的输入端。

27、作为上述技术方案的进一步描述，所述修复模块包括异常排查单元、故障修复单元、故障分析单元和优化单元，所述异常排查单元通过数据采集实现电力设备故障的排查；所述故障修复单元通过硬件替换对电力设备光缆通信的传输系统进行维修和恢复；所述故障分析单元通过汇总整理故障修复信息分析原因并总结解决方案；所述优化单元通过对电力设备的性能和效率进行调优以实现光缆通信传输的正常工作，所述异常排查单元的输出端连接所述故障修复单元的输入端，所述故障修复单元的输出端连接所述故障分析单元的输入端，所述故障分析单元的输出端连接所述优化单元的输入端。

28、作为上述技术方案的进一步描述，所述数据管理模块包括数据处理单元、数据存储单元和可视化单元，所述数据处理单元通过数据清洗、筛选和划分对光缆传输异常数据进行处理；所述数据存储单元采用mysql对光缆传输数据进行记录；所述可视化单元采用液晶显示屏将已存储数据进行显示，所述数据处理单元的输出端连接所述数据存储单元的输入端，所述数据存储单元的输出端连接所述可视化单元的输入端。

29、本发明区别于现有技术有益的技术效果在于：本发明公开一种电力设备光缆通信传输异常检测方法，通过频率调制算法实现电力设备光缆通信的传输，提高了光缆通信传输的工作效率；通过异常检测算法模型实现对电力设备光缆通信传输中故障的诊断，提高了诊断效率；通过故障巡检单元确定故障具体位置，提高了寻找故障速度，大大提高了电力设备光缆通信传输异常检测能力。