【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水電站電能監測，尤其涉及一種水電電能實時監測裝置及方法。
技術介紹
1、水電站作為重要的能源供應基地，其電能參數的穩定與安全直接關系到電網的運行質量和用電安全；傳統的水電電能監測方式多依賴于人工巡檢和定期檢測，存在監測周期長、實時性差、數據準確性不足等問題；隨著信息技術的快速發展，自動化、智能化的監測技術逐漸成為主流，但現有技術仍面臨數據處理能力有限、異常識別精度不高、預警響應滯后等挑戰；
2、其中，現有監測系統往往只能對單一時段的數據進行簡單處理，缺乏連續多時段數據的關聯分析能力，難以挖掘數據之間的內在聯系和規律；由于數據處理技術的限制，現有系統對異常數據的識別精度有限，容易漏報或誤報，影響監測效果；同時現有監測系統的預警功能多基于閾值設定，缺乏智能分析和預測能力，導致預警響應滯后，無法及時有效地預防潛在危險；
3、因此，針對現有技術下的電能監測系統異常識別精度不高和預警響應滯后的問題，現提出一種水電電能實時監測裝置及方法，旨在通過先進的數據采集、傳輸、處理和分析技術，實現對水電站電能參數的全面、實時、準確監測。
技術實現思路
1、為了克服現有技術下的監測系統往往只能對單一時段的數據進行簡單處理，缺乏連續多時段數據的關聯分析能力，難以挖掘數據之間的內在聯系和規律；由于數據處理技術的限制，現有系統對異常數據的識別精度有限，容易漏報或誤報，影響監測效果；同時現有監測系統的預警功能多基于閾值設定，缺乏智能分析和預測能力，導致預警響應滯后，無法及時有
2、本專利技術的技術方案為：一種水電電能實時監測裝置，包括有：
3、數據采集模塊，用于實時采集水電站的電能數據，包括電流、電壓、功率因數參數；
4、數據傳輸模塊，用于將采集到的數據傳輸到數據處理中心；
5、數據處理模塊，用于對采集到的數據進行處理和分析，包括數據清洗、轉換、關聯分析以及異常數據的時序特征挖掘；
6、數據展示模塊，用于將處理后的數據以圖形化、可視化的方式展示給用戶；
7、預警模塊，用于根據數據處理模塊的分析結果，對水電電能潛在的危險狀態進行預警。
8、優選的，通過數據采集模塊實時采集水電站的電能數據，包括電流、電壓、功率因數參數；通過數據傳輸模塊將采集到的數據傳輸到數據處理中心；通過數據處理模塊對采集到的數據進行處理和分析，包括數據清洗、轉換、關聯分析以及異常數據的時序特征挖掘；通過數據展示模塊將處理后的數據以圖形化、可視化的方式展示給用戶；通過預警模塊根據數據處理模塊的分析結果，對水電電能潛在的危險狀態進行預警。
9、作為優選，所述數據采集模塊包括有傳感器組和數據采集器；傳感器組由多種傳感器組成，包括電流傳感器、電壓傳感器和功率因數傳感器，用于實時采集水電站的電能數據；數據采集器與所述傳感器組連接，負責接收傳感器組采集到的數據，并進行初步的處理和轉換，確保數據的準確性和實時性；所述數據采集模塊在進行工作時，包括以下步驟：
10、s201：對數據采集模塊進行初始化操作，包括傳感器組的校準、數據采集器的參數設置；
11、s202：傳感器組實時采集水電站的電能數據，包括電流、電壓、功率因數參數；
12、s203：數據采集器接收傳感器組采集到的數據，并進行初步的處理和轉換。包括數據的清洗、去噪、格式轉換操作。
13、作為優選，所述數據傳輸模塊包括有數據接口單元、數據傳輸單元、數據加密單元、數據校檢單元和通信管理單元；數據接口單元用于與數據采集模塊連接，接收其采集到的電能數據；數據傳輸單元用于將接收到的數據通過無線傳輸方式傳輸到數據處理模塊；數據加密單元用于采用加密算法和密鑰管理方法對數據傳輸前對數據進行加密；數據校檢單元用于通過添加校驗碼在數據傳輸過程中對數據進行校驗處理；通信管理單元用于管理和監控數據傳輸過程中的通信狀態，包括通信鏈路的建立、維護和斷開，以及通信質量的監測和優化。
14、作為優選，所述數據處理模塊包括有數據接收單元、數據清洗單元、數據轉換單元、關聯分析單元、異常檢測單元、特征提取單元和數據存儲單元；數據接收單元用于接收數據傳輸模塊傳輸來的電能數據；數據清洗單元用于對接收到的數據進行清洗處理，去除無效數據、填補缺失數據、糾正錯誤數據；數據轉換單元用于將清洗后的數據進行格式轉換，轉換為時間序列數據、結構化數據；關聯分析單元用于采用關聯分析算法，對連續多時段的結果進行關聯分析，挖掘數據之間的內在聯系和規律，為異常檢測和預警提供有力支持；異常檢測單元用于運用異常檢測算法對時序特征進行深度挖掘，識別出異常數據和潛在的危險狀態；特征提取單元用于對異常數據進行進一步分析，提取相關特征信息，包括異常數據的類型、出現時間、持續時間；數據存儲單元用于將處理后的數據進行存儲。
15、作為優選，所述數據處理模塊在進行關聯分析時使用apriori算法，包括有以下步驟：
16、s501：將時間序列數據按照時間窗口進行劃分，形成多個時段的數據集；每個時段的數據集包含該時段內的電流、電壓、功率因數參數；
17、s502：從單個時段的數據集開始，掃描數據集以找出所有頻繁項集，即出現頻率高于預設閾值的項集；
18、s503：根據apriori算法的性質，即任何非頻繁的(k-1)項集都不可能是頻繁k項集的超集，對候選項集進行剪枝，去除不可能的候選項集；
19、s504：計算剩余候選項集在數據集中的支持度，即剩余候選項集在數據集中出現的頻率；
20、s505：保留支持度高于預設閾值的候選項集作為頻繁項集；
21、s506：基于頻繁項集，生成關聯規則；規則描述不同時段之間數據項之間的關聯關系；
22、所述數據處理模塊在進行異常檢測時使用孤立森林算法，包括有以下步驟：
23、s601：將時間序列數據轉換為適合孤立森林算法處理的格式，將每個時段的數據作為一個樣本，樣本特征為電流、電壓、功率因數參數；
24、s602：隨機選擇多個特征和一個隨機切分點來分割數據空間，直到每個子空間只包含一個數據點或達到預設的樹深度，重復此過程以構建多棵孤立樹；
25、s603：對于每個數據點，計算其在孤立森林中的路徑長度，即從根節點到葉子節點的邊數，路徑長度越短，表示數據點越異常；
26、s604：根據正常數據點在孤立森林中的路徑長度分布，設定一個閾值來區分正常數據和異常數據；
27、s605：將待檢測數據點輸入孤立森林，計算其異常得分，并與閾值進行比較，以確定是否為異常數據。
28、作為優選，所述數據處理模塊在進行特征提取時使用基于時間序列的特征提取方法，包括有以下步驟：
29、s701：將異常數據所在的時間段分割為多個子時間段；
30、s702：計算每個子時間段內的統計特征，包括均值、方差、峰度、偏度，用于描本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種水電電能實時監測裝置；其特征在于：包括有：
2.根據權利要求1所述的一種水電電能實時監測裝置其特征在于：所述數據采集模塊包括有傳感器組和數據采集器；傳感器組由多種傳感器組成，包括電流傳感器、電壓傳感器和功率因數傳感器，用于實時采集水電站的電能數據；數據采集器與所述傳感器組連接，負責接收傳感器組采集到的數據，并進行初步的處理和轉換，確保數據的準確性和實時性；所述數據采集模塊在進行工作時，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種水電電能實時監測裝置，其特征在于：所述數據傳輸模塊包括有數據接口單元、數據傳輸單元、數據加密單元、數據校檢單元和通信管理單元；數據接口單元用于與數據采集模塊連接，接收其采集到的電能數據；數據傳輸單元用于將接收到的數據通過無線傳輸方式傳輸到數據處理模塊；數據加密單元用于采用加密算法和密鑰管理方法對數據傳輸前對數據進行加密；數據校檢單元用于通過添加校驗碼在數據傳輸過程中對數據進行校驗處理；通信管理單元用于管理和監控數據傳輸過程中的通信狀態，包括通信鏈路的建立、維護和斷開，以及通信質量的監測和優化。
4.根據權利要求3
5.根據權利要求4所述的一種水電電能實時監測裝置，其特征在于：所述數據處理模塊在進行關聯分析時使用Apriori算法，包括有以下步驟：
6.根據權利要求5所述的一種水電電能實時監測裝置，其特征在于：所述數據處理模塊在進行特征提取時使用基于時間序列的特征提取方法，包括有以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種水電電能實時監測裝置，其特征在于：所述數據展示模塊包括有圖形化展示單元、可視化交互單元和用戶界面單元；圖形化展示單元用于將處理后的數據以圖形化的方式展示，包括但不限于折線圖、柱狀圖、餅圖；可視化交互單元用于提供用戶與圖形化展示的交互功能，包括縮放、平移、選擇；用戶界面單元用于提供用戶操作界面，以便用戶能夠方便地查看和分析數據。
8.根據權利要求7所述的一種水電電能實時監測裝置及方法，其特征在于：所述數據展示模塊在進行工作時，包括有以下步驟：
9.根據權利要求8所述的一種水電電能實時監測裝置，其特征在于：所述預警模塊包括有預警分析單元、預警規則庫、預警信號生成單元和預警通知單元；預警分析單元用于根據數據處理模塊的分析結果，結合預警規則庫中的規則，判斷水電電能是否處于潛在的危險狀態；預警規則庫存儲有與水電電能危險狀態相關的預警規則；預警信號生成單元用于在判斷水電電能處于潛在危險狀態時，生成預警信號；預警通知單元用于將預警信號以多種方式通知用戶，包括但不限于聲音、光線、短信、郵件。
10.一種水電電能實時監測方法，其特征在于：包括有以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種水電電能實時監測裝置；其特征在于：包括有：
2.根據權利要求1所述的一種水電電能實時監測裝置其特征在于：所述數據采集模塊包括有傳感器組和數據采集器；傳感器組由多種傳感器組成，包括電流傳感器、電壓傳感器和功率因數傳感器，用于實時采集水電站的電能數據；數據采集器與所述傳感器組連接，負責接收傳感器組采集到的數據，并進行初步的處理和轉換，確保數據的準確性和實時性；所述數據采集模塊在進行工作時，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述的一種水電電能實時監測裝置，其特征在于：所述數據傳輸模塊包括有數據接口單元、數據傳輸單元、數據加密單元、數據校檢單元和通信管理單元；數據接口單元用于與數據采集模塊連接，接收其采集到的電能數據；數據傳輸單元用于將接收到的數據通過無線傳輸方式傳輸到數據處理模塊；數據加密單元用于采用加密算法和密鑰管理方法對數據傳輸前對數據進行加密；數據校檢單元用于通過添加校驗碼在數據傳輸過程中對數據進行校驗處理；通信管理單元用于管理和監控數據傳輸過程中的通信狀態，包括通信鏈路的建立、維護和斷開，以及通信質量的監測和優化。
4.根據權利要求3所述的一種水電電能實時監測裝置，其特征在于：所述數據處理模塊包括有數據接收單元、數據清洗單元、數據轉換單元、關聯分析單元、異常檢測單元、特征提取單元和數據存儲單元；數據接收單元用于接收數據傳輸模塊傳輸來的電能數據；數據清洗單元用于對接收到的數據進行清洗處理，去除無效數據、填補缺失數據、糾正錯誤數據；數據轉換單元用于將清洗后的數據進行格式轉換，轉換為時間序列數據、結構化數據；關聯分析單元用于采用關聯分析算法，對連續多時段的結果進行關聯分析，挖掘數據之間的內在聯系和規律，為異常檢測和預警提供有力支持；異常檢測單元用于運用異常檢測算法...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉懿，李仁華，
申請(專利權)人：四川華電木里河水電開發有限公司，
類型：發明
國別省市：
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