[發明專利]一種變電設備傳感器群數據融合與無線匯聚方法及系統

在審

• 申請號: 201810157273.5
• 申請日: 2018-02-24
• 公開（公告）號: CN108491862A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 梁云;黃鳳;黃莉;黃輝;李春龍;楊志豪;于振江
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國家電網有限公司;國網山東省電力公司;國網山東省電力公司濰坊供電公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;H04W84/18;H04L1/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 李博洋

本發明公開了一種變電設備傳感器群數據融合與無線匯聚方法及系統，該方法包括：獲取傳感器采集變電設備狀態的參量數據；對參量數據進行主成分分析，得到參量數據的第一投影矩陣和第一主成分數據；對參量數據的第一投影矩陣和第一主成分數據進行主成分分析，得到第二投影矩陣和第二主成分數據；將第二投影矩陣和第二主成分數據打包并進行隨機排序，封裝成數據包后進行發送。本發明提供的一種變電設備傳感器群數據融合與無線匯聚方法及系統利用變電設備傳感信號的稀疏性和多種傳感量之間的關聯性，提取用于狀態監測的特征量，通過多種傳感數據融合減少通信開銷，并能在有損通道條件下保證監測精度。

技術領域

本發明涉及無線傳感器通信技術領域，具體涉及一種變電設備傳感器群數據融合與無線匯聚方法及系統。

背景技術

無線傳感網技術可用于變電站設備的電氣、機械、運行信息的實時監測、診斷和輔助決策，尤其可利用傳感設備對變壓器、GIS(Gas Insulated Switchgear)等關鍵設備進行狀態監測，判斷其健康狀態和運行情況，支撐智能運檢系統的建設和實施。

變電設備的可靠性直接關系到電力系統的安全穩定運行，也決定著供電質量和供電可靠性。由于變電設備種類多、數量大，設備的狀態監測信息來源多種多樣，對應的傳感器也各不相同。在實際應用中，國家電網公司《智能變電站技術導則(Q/GDW383—2009)》等企業標準指出，智能組件是服務于一次設備的測量、控制、狀態監測、計量、保護等各種附屬裝置的集合，用于設備狀態監測的傳感器可以外置，也可以內嵌。在線狀態監測以變壓器、斷路器等為重點監測對象，通過電學、光學、化學等技術手段對一次設備狀態量進行在線監測，實現設備狀態信息數字化采集、網絡化傳輸、狀態綜合分析及可視化展示，狀態監測量應按DL/T 860標準監測模型建模。

變電設備傳感器具有高精度、寬頻帶等特征，傳感節點的部署和時域采樣比較密集，不同狀態參量、相鄰節點的采樣數據有很大的相關性，目前一般通過智能組件和站內有線網絡傳輸。根據相關技術導則，對于傳統變電站的改造，可通過預置傳感器、增設智能組件實現狀態監測功能，為了便于部署，目前開展了基于無線傳感網的變電設備狀態監測研究，而傳感器、無線通信在變電站環境中易受干擾，同時為了保障無線傳感節點的可靠工作，需要通過合適的數據融合和無線傳輸技術，使狀態參量的處理和優化數據傳輸效率結合起來，成為目前信息物理聯合建模的研究重點，為相關工程系統設計、建設和運行提供支撐。

主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)是一種統計方法。PCA通過正交變換將一組存在相關性的變量重新組合成一組新的互相無關的綜合變量，根據實際需要，從中可以取出幾個較少的綜合變量，盡可能多地反映全部信息，目前在相關領域已經得到應用。但是在目前的應用中存在被檢測設備的參量數據之間相關性不強，缺乏考慮無線通信中數據丟包、重新發送對數據精度、節點功耗的影響的不足。

發明內容

因此，本發明提供一種變電設備傳感器群數據融合與無線匯聚方法及系統，克服了現有技術中變電設備的參量數據相關性不強，節點損耗高以及數據發送精度不高的不足。

本發明提供的一種變電設備傳感器群數據融合與無線匯聚方法，包括如下步驟：獲取傳感器采集變電設備狀態的參量數據；對所述參量數據進行主成分分析，得到所述參量數據的第一投影矩陣和第一主成分數據；對所述參量數據的第一投影矩陣和第一主成分數據進行主成分分析，得到第二投影矩陣和第二主成分數據；將第二投影矩陣和第二主成分數據打包并進行隨機排序，封裝成數據包后進行發送。

進一步地，所述獲取傳感器采集變電設備狀態的參量數據，具體包括：通過M個傳感器節點監測所述變電設備狀態的N類參量數據；對每類參量在一個監測周期內進行D次采樣，采樣獲取的數據組成矩陣SDⁿ；其中，M、N、D均為不小于1的自然數，n∈1，2，…，N。