本發(fā)明涉及電纜環(huán)流監(jiān)測，尤其涉及一種電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、隨著電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展與電力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化，電力系統(tǒng)中的電纜運(yùn)行狀況逐漸成為影響系統(tǒng)安全與穩(wěn)定性的重要因素。電纜環(huán)流監(jiān)測技術(shù)作為保障電力系統(tǒng)運(yùn)行安全的重要手段，其主要作用是監(jiān)控電纜中的環(huán)流電流，及時(shí)檢測電纜是否存在故障，并采取相應(yīng)措施以避免更嚴(yán)重的電力事故。然而，當(dāng)前的電纜環(huán)流監(jiān)測系統(tǒng)通常面臨著數(shù)據(jù)采集與處理不充分、故障檢測的響應(yīng)時(shí)間過長、監(jiān)測區(qū)域覆蓋有限、以及系統(tǒng)本身的可擴(kuò)展性差等問題。
2、中國專利公開號(hào)：cn118157327a，公開了一種基于nb-iot技術(shù)的電纜護(hù)層環(huán)流監(jiān)測裝置，該裝置包括數(shù)據(jù)采集、異常檢測、數(shù)據(jù)分析、異常程度判定和修正模塊。采集模塊監(jiān)測電纜護(hù)層電流、電池電壓值、溫度和用電次數(shù)，繪制放電曲線；檢測模塊判斷實(shí)際電流值是否異常；分析模塊預(yù)測電池剩余容量和電壓值，以及電壓閾值；判定模塊判斷電壓是否異常，并計(jì)算偏差值和統(tǒng)計(jì)參數(shù)值，得到綜合異常度，確定異常程度等級(jí)；修正模塊計(jì)算異常持續(xù)時(shí)間，與預(yù)設(shè)閾值對(duì)比，修正判定結(jié)果，并調(diào)整絕對(duì)值電流閾值，從而能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測、分析和管理電纜電流，確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和安全性，但仍存在以下問題：
3、在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，現(xiàn)有的電纜環(huán)流監(jiān)測系統(tǒng)多依賴于傳統(tǒng)的集中式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)雖然可以進(jìn)行集中的數(shù)據(jù)處理與管理，但其在面對(duì)大規(guī)模電力系統(tǒng)時(shí)，容易導(dǎo)致負(fù)載不均衡、延時(shí)較長、以及局部故障引起整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。此外，傳統(tǒng)系統(tǒng)在處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)流時(shí)，往往不能夠?qū)崿F(xiàn)高效的負(fù)載平衡和實(shí)時(shí)的故障分流，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，尤其是在出現(xiàn)電纜故障時(shí)，未能快速響應(yīng)并進(jìn)行有效的故障隔離。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為此，本發(fā)明提供一種電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，用以克服現(xiàn)有技術(shù)中響應(yīng)速度慢且無法進(jìn)行有效的故障隔離的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，包括：
3、若干電纜環(huán)流監(jiān)測裝置，單個(gè)電纜環(huán)流監(jiān)測裝置包括至少一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以及與單個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)信號(hào)連接并用于傳輸電纜故障信號(hào)的若干子節(jié)點(diǎn)；
4、控制組件，其設(shè)置于所述電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的內(nèi)部，包括用于收集電纜歷史環(huán)流電流數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集模塊，與數(shù)據(jù)收集模塊連接用于監(jiān)測單個(gè)所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以及所述子節(jié)點(diǎn)實(shí)際負(fù)載程度數(shù)據(jù)的監(jiān)測模塊，以及用于分析歷史數(shù)據(jù)以及負(fù)載程度數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理模塊；
5、所述數(shù)據(jù)處理模塊基于負(fù)載閾值與單個(gè)子節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載程度數(shù)據(jù)的對(duì)比結(jié)果確定優(yōu)化網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行模式；
6、所述數(shù)據(jù)處理模塊基于網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)下若干子節(jié)點(diǎn)的歷史故障率確定網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載以及子節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載是否均衡，以將電纜環(huán)流電流分流至相鄰電纜環(huán)流監(jiān)測裝置中；
7、所述數(shù)據(jù)處理模塊基于傳輸過程中網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)際負(fù)載率與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)預(yù)設(shè)負(fù)載率的對(duì)比結(jié)果確定對(duì)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化。
8、進(jìn)一步地，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)包括用于接收所述子節(jié)點(diǎn)傳遞的故障信號(hào)的第一通訊模塊，用于實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程服務(wù)器的雙向通訊的第一iot-ntn衛(wèi)星通訊模塊，與所述第一通訊模塊連接用于監(jiān)測電纜故障情況的第一電纜電流傳感器，與第一電纜電流傳感器連接用于收集電纜中環(huán)流電流的第一環(huán)流能量收集模塊和第一超級(jí)電容，基于第一電纜電流傳感器故障信號(hào)調(diào)控所述第一通訊模塊向所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)傳遞故障信號(hào)的第一微控單元，以及用于向所述第一通訊模塊、所述第一電纜電流傳感器、所述第一微控單元、所述第一超級(jí)電容和第一環(huán)流能量收集模塊提供電力支持的第一鐵鋰電池。
9、進(jìn)一步地，單個(gè)所述子節(jié)點(diǎn)包括用于向所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)傳遞故障信號(hào)的第二通訊模塊，與所述第二通訊模塊連接用于監(jiān)測電纜故障情況的第二電纜電流傳感器，與第二電纜電流傳感器連接并用于收集電纜中環(huán)流電流的第二超級(jí)電容和第二環(huán)流能量收集模塊，基于第二電纜電流傳感器故障信號(hào)調(diào)控所述第二通訊模塊向所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)傳遞故障信號(hào)的第二微控單元，以及用于向所述第二通訊模塊、所述第二電纜電流傳感器、所述第二微控單元、所述第二超級(jí)電容和第二環(huán)流能量收集模塊提供電力支持的第二鐵鋰電池。
10、進(jìn)一步地，所述第二電纜電流傳感器包括三個(gè)用于檢測電纜運(yùn)行電流的相電傳感器以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)接地電流傳感器。
11、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于單個(gè)所述子節(jié)點(diǎn)負(fù)載程度達(dá)標(biāo)條件確定將電纜環(huán)流電流均分至所述子節(jié)點(diǎn)的第二超級(jí)電容和第二環(huán)流能量收集模塊。
12、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于單個(gè)所述子節(jié)點(diǎn)負(fù)載程度不達(dá)標(biāo)條件確定以優(yōu)化所述子節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載程度。
13、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理模塊在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)負(fù)載在均衡條件的條件下，將電纜環(huán)流電流均分至若干子節(jié)點(diǎn)的第二超級(jí)電容和第二環(huán)流能量收集模塊內(nèi)部。
14、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理模塊在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)負(fù)載在不均衡條件的條件下，將電纜環(huán)流電流分流至相鄰電纜環(huán)流監(jiān)測裝置中的若干子節(jié)點(diǎn)的第二超級(jí)電容和第二環(huán)流能量收集模塊內(nèi)部。
15、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)際負(fù)載率小于或等于預(yù)設(shè)負(fù)載率的比對(duì)結(jié)果確定對(duì)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化模式為保持現(xiàn)狀。
16、進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)際負(fù)載率大于預(yù)設(shè)負(fù)載率的比對(duì)結(jié)果確定對(duì)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化模式為優(yōu)化網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的緩存或調(diào)度相鄰電纜環(huán)流監(jiān)測裝置。
17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明中的數(shù)據(jù)處理模塊能夠基于每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況，采用兩種策略來優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的負(fù)載：第一策略通過均衡每個(gè)子節(jié)點(diǎn)的負(fù)載，確保負(fù)載不超過設(shè)定閾值；第二策略則優(yōu)化網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載，從而提升系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。這種負(fù)載優(yōu)化能夠提高能效，延長設(shè)備壽命，同時(shí)減少節(jié)點(diǎn)故障率。
18、此外，數(shù)據(jù)處理模塊能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載情況，并與預(yù)設(shè)負(fù)載率進(jìn)行比較，當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載率超過預(yù)設(shè)負(fù)載率時(shí)，系統(tǒng)會(huì)調(diào)整緩存或調(diào)度相鄰節(jié)點(diǎn)以降低負(fù)載，這種靈活的優(yōu)化模式能夠確保網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)不會(huì)過載，保持系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與子節(jié)點(diǎn)之間的歷史故障率來確定負(fù)載均衡情況，當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的負(fù)載不均衡時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將電流分流至其他子節(jié)點(diǎn)或相鄰的電纜環(huán)流監(jiān)測裝置，確保在某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)仍能保持正常運(yùn)行，這種分流機(jī)制提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，防止單點(diǎn)故障影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
1.一種電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)包括用于接收所述子節(jié)點(diǎn)傳遞的故障信號(hào)的第一通訊模塊，用于實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程服務(wù)器的雙向通訊的第一iot-ntn衛(wèi)星通訊模塊，與所述第一通訊模塊連接用于監(jiān)測電纜故障情況的第一電纜電流傳感器，與第一電纜電流傳感器連接用于收集電纜中環(huán)流電流的第一環(huán)流能量收集模塊和第一超級(jí)電容，基于第一電纜電流傳感器故障信號(hào)調(diào)控所述第一通訊模塊向所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)傳遞故障信號(hào)的第一微控單元，以及用于向所述第一通訊模塊、所述第一電纜電流傳感器、所述第一微控單元、所述第一超級(jí)電容和第一環(huán)流能量收集模塊提供電力支持的第一鐵鋰電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，其特征在于，單個(gè)所述子節(jié)點(diǎn)包括用于向所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)傳遞故障信號(hào)的第二通訊模塊，與所述第二通訊模塊連接用于監(jiān)測電纜故障情況的第二電纜電流傳感器，與第二電纜電流傳感器連接并用于收集電纜中環(huán)流電流的第二超級(jí)電容和第二環(huán)流能量收集模塊，基于第二電纜電流傳感器故障信號(hào)調(diào)控所述第二通訊模塊向所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)傳遞故障信號(hào)的第二微控單元，以及用于向所述第二通訊模塊、所述第二電纜電流傳感器、所述第二微控單元、所述第二超級(jí)電容和第二環(huán)流能量收集模塊提供電力支持的第二鐵鋰電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電纜電流傳感器包括三個(gè)用于檢測電纜運(yùn)行電流的相電傳感器以及對(duì)應(yīng)的三個(gè)接地電流傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于單個(gè)所述子節(jié)點(diǎn)負(fù)載程度達(dá)標(biāo)條件確定將電纜環(huán)流電流均分至所述子節(jié)點(diǎn)的第二超級(jí)電容和第二環(huán)流能量收集模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于單個(gè)所述子節(jié)點(diǎn)負(fù)載程度不達(dá)標(biāo)條件確定以優(yōu)化所述子節(jié)點(diǎn)的實(shí)際負(fù)載程度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)負(fù)載在均衡條件的條件下，將電纜環(huán)流電流均分至若干子節(jié)點(diǎn)的第二超級(jí)電容和第二環(huán)流能量收集模塊內(nèi)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)負(fù)載在不均衡條件的條件下，將電纜環(huán)流電流分流至相鄰電纜環(huán)流監(jiān)測裝置中的若干子節(jié)點(diǎn)的第二超級(jí)電容和第二環(huán)流能量收集模塊內(nèi)部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)際負(fù)載率小于或等于預(yù)設(shè)負(fù)載率的比對(duì)結(jié)果確定對(duì)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化模式為保持現(xiàn)狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電纜環(huán)流監(jiān)測裝置的混合組網(wǎng)與數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊基于所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)實(shí)際負(fù)載率大于預(yù)設(shè)負(fù)載率的比對(duì)結(jié)果確定對(duì)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化模式為優(yōu)化網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的緩存或調(diào)度相鄰電纜環(huán)流監(jiān)測裝置。