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原文传递一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器及系统

专利名称：	一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器及系统
摘要：	本发明公开了一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器及系统，气体密度继电器包括机械部分和电子部分，电子部分包括智能微处理器、压力传感器、温度传感器、通讯模块、存储器。压力传感器与机械部分的压力监测器的气路连通。智能微处理器分别与温度传感器、压力传感器、通讯模块相连接，以设定的采样频率获取压力传感器采集的压力信号和温度传感器采集的温度信号，计算得到相应的气体密度值P20。智能微处理器包括边缘计算单元，边缘计算单元把得到的P20进行深度计算处理，得到准确的密度值能对气体绝缘电气设备做出准确的在线监测与故障诊断，当气体绝缘电气设备发生漏气时能够更加及时发现，保障电网安全。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海乐研电气有限公司
发明人：	郭正操;黄小泵;曾伟;郝彩侠;王乐乐;金海勇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-04T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910830171.X
公开号：	CN110412226A
代理机构：	上海海钧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	许兰
分类号：	G01N33/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	201802 上海市嘉定区南翔镇蕰北公路1755弄35号-1一层A区、三层
主权项：	1.一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于，包括：机械部分、以及与机械部分相对独立的电子部分；其中，所述机械部分包括压力检测器、温度补偿元件、至少一个信号发生器、信号调节机构，所述机械部分通过信号发生器输出接点信号；所述电子部分包括智能微处理器、压力传感器、温度传感器、通讯模块、存储器；所述压力传感器在气路上与压力检测器相连通；所述智能微处理器分别与温度传感器、压力传感器、通讯模块相连接，以设定的采样频率获取压力传感器采集的压力信号和温度传感器采集的温度信号，根据气体压力-温度特性，计算得到相应的气体密度值P20；所述智能微处理器包括边缘计算单元，所述边缘计算单元将计算得到的气体密度值P20进行深度计算处理，得到准确的密度值P20准确。 2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述信号发生器包括、但不限于微动开关或磁助式电接点；所述压力检测器包括、但不限于巴登管或波纹管；所述温度补偿元件包括、但不限于采用双金属片构成的补偿元件或者充有补偿气体的补偿元件。 3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于，所述深度计算处理包括：所述边缘计算单元对所监测的气体密度值P20采用平均值法计算得到气体密度值P20的平均值该平均值就是准确的密度值其中，所述平均值法为：在设定的时间间隔内，设定采集频率，将全部采集得到的不同时间点的N个气体密度值进行平均值计算处理，得到气体密度值P20的平均值或者，在设定的时间间隔里、设定温度间隔步长，把全部温度范围内采集得到的N个不同温度值的密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值或者，在设定的时间间隔里、设定压力间隔步长，把全部压力变化范围内采集得到的N个不同压力值的密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值其中，N为大于等于1的正整数。 4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于，所述深度计算处理包括：所述边缘计算单元对一定间隔时间的气体密度值P20进行傅里叶变换，转换成对应的频谱，把周期性成份滤掉，然后计算得到准确的密度值 5.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于，所述深度计算处理包括：所述边缘计算单元对一定间隔时间的气体密度值P20按照时间序列分解为趋势性成份、周期性成份和随机成份，按照趋势性成份判断气体泄漏状况，即当所监测的趋势性成份值等于或大于设定的趋势性成份值时，所述气体密度继电器发出漏气报警信号，或发出漏气报警信号接点，或发出漏气告示信息，或上传漏气告示信息。 6.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述准确的密度值通过通讯模块上传至目标设备或目标平台；和/或，所述准确的密度值对应的压力值、温度值通过通讯模块上传至目标设备或目标平台；和/或，所述气体密度值P20通过通讯模块上传至目标设备或目标平台。 7.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述边缘计算单元计算所监测的气体密度值P20的趋势变化值△P20，在设定的时间间隔，当趋势变化值△P20低于或高于设定的趋势变化值时，所述气体密度继电器发出报警信号，或发出报警信号接点，或发出报警信息，或上传告示信息。 8.根据权利要求7所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于，所述趋势变化值△P20为：在设定的时间间隔里、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的N个气体密度值进行平均值计算处理，得到其气体密度值P20的平均值然后设定趋势计算周期T周期，得到趋势变化值即平均值前后周期T周期的差值；或者，在设定的时间间隔T间隔，所监测的电气设备的气体密度值P20的趋势变化值即密度值P20前后时间间隔T间隔的差值；或者，设定时间间隔T间隔，设定时间长度T长度，采用在设定的时间间隔T间隔、设定采集频率，把全部采集得到的不同时间点的N个气体密度值P20进行累计计算得到累计值∑P20，得到趋势变化值即前后时间长度T长度累计值∑P20之间的差值；其中，N为大于等于1的正整数。 9.根据权利要求7所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：当气体密度值P20的趋势变化是变小的，其变小的趋势变化值大于或等于设定的趋势变化值时，智能微处理器通过气体密度继电器的报警接点信号线上传异常信息，或者，智能微处理器通过通讯模块上传异常信号。 10.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述边缘计算单元计算所监测的电气设备的漏气率L，所述漏气率式中：t为设定的时间间隔，△P20t为时间间隔t内的密度值变化量，为时间间隔t前一时刻的密度值，为过了时间间隔t时刻的密度值；所述气体继电器及时更新发出漏气率L告示信息；或者，所述气体密度继电器及时更新上传漏气率L告示信息。 11.根据权利要求10所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述边缘计算单元将所述准确的密度值与设定需要补气的密度值进行比对，当所述准确的密度值等于或小于需要补气的密度值时，所述气体密度继电器发出补气报警信号，或发出补气报警信号接点，或发出补气告示信息，或上传补气告示信息；和/或，所述边缘计算单元计算所监测的电气设备的补气时间T补气时间，所述补气时间式中，为设定需要补气的密度值；所述气体密度继电器及时更新发出补气时间告示信息，或及时更新上传补气时间信息；和/或，所述边缘计算单元计算所监测的电气设备的气室需要的气体总质量Q总＝ρ需要×V，式中，ρ需要为需要补气的质量密度，根据需要补气的密度值及其气体特性得到，V为电气设备的气室体积；计算所监测的电气设备的气室目前的气体质量Q目前＝ρ目前×V，式中，ρ目前为目前气体的质量密度，根据目前监测的气体密度值P20及其气体特性得到；由计算出的气体总质量Q总和目前的气体质量Q目前计算气体补气质量Q补气＝Q总-Q目前；所述气体密度继电器及时更新发出气体补气质量告示信息，或及时更新上传气体补气质量信息。 12.根据权利要求10所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述边缘计算单元将所监测的漏气率L与设定的漏气率L设定进行比对，当所监测的漏气率L等于或大于所设定的漏气率L设定时，所述气体密度继电器发出漏气报警信号，或发出漏气报警信号接点，或发出漏气告示信息，或上传漏气告示信息。 13.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器还包括电子告示信号接点，所述电子告示信号接点与所述信号发生器串联和/或并联，或者，所述电子告示信号接点串联或并联于信号发生器所对应的控制回路上；所述电子告示信号接点还与所述智能微处理器相连接；当所监测的电气设备的气体密度值低于或高于所设定的密度值P20设定时，所述电子告示信号接点发生动作输出告示接点信号；或者，当所监测的电气设备的气体压力值低于或高于所设定的压力值P设定时，所述电子告示信号接点发生动作输出告示接点信号；或者，当所监测的电气设备的气体温度值低于或高于所设定的温度值T设定时，所述电子告示信号接点发生动作输出告示接点信号；或者，当所监测的电气设备的气体温度值达到所设定的温度阈值T设定阈值，且所监测的电气设备的气体压力值低于或高于设定的压力值P设定时，所述电子告示信号接点发生动作输出告示接点信号；其中，所述告示接点信号包括报警、和/或闭锁。 14.根据权利要求13所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述电子告示信号接点包括电磁继电器、固态继电器、时间继电器、功率继电器、可控硅、电子开关、电接点、光耦、DI、MOS场效应管、三极管、二极管、MOS FET继电器中的一种或几种。 15.根据权利要求13所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器将监测的数据及其信息通过所述电子告示信号接点以规律的编码形式进行上传，所述电子告示信号接点并联或串联于信号发生器或专用线、或其它线上。 16.根据权利要求11所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器能够输入补气事件、和/或放气测试事件，并能根据对应的补气事件、和/或放气测试事件对气体密度值P20进行新的计算或调整。 17.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器还包括显示机构，所述显示机构包括机芯、指针和刻度盘，所述指针安装于所述机芯上且设于所述刻度盘之前，所述指针结合所述刻度盘显示气体密度值；和/或所述显示机构包括具有示值显示的数码器件或液晶器件。 18.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：当所述气体密度值P20小于或等于设定的密度值时，智能微处理器通过气体密度继电器的报警接点信号线上传异常信号；或者，智能微处理器通过通讯模块上传异常信号。 19.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器还包括监测气体微水值的微水传感器，当气体微水值超过设定值时，所述气体密度继电器发出微水超标告示信息，或上传微水超标告示信息；和/或，所述气体密度继电器还包括在线监测气体分解物的分解物传感器，当气体分解物的含量超过设定值时，所述气体密度继电器发出分解物含量超标告示信息，或上传分解物含量超标告示信息。 20.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：至少有一个温度传感器设置在所述机械部分的温度补偿元件附近、或设置在温度补偿元件上，或集成于所述温度补偿元件中。 21.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述智能微处理器基于微处理器的嵌入式系统内嵌算法及控制程序，自动控制整个气体密度继电器的监测过程，包含所有外设、逻辑及输入输出。 22.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述智能微处理器具有电气接口，所述电气接口完成测试数据存储，和/或测试数据导出，和/或测试数据打印，和/或与上位机进行数据通讯，和/或输入模拟量、数字量信息。 23.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器通过通讯模块实现测试数据和/或状态监测结果的远距离传输，所述通讯模块设置在电子部分的壳体处或机械部分的壳体处，或者所述通讯模块和智能微处理器一体化设计在一起；或者所述通讯模块、存储器和智能微处理器一体化设计在一起。 24.根据权利要求23所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述通讯模块的通讯方式为有线通讯或无线通讯方式。 25.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述压力传感器、所述温度传感器为一体化结构。 26.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述智能微处理器的控制通过现场控制，和/或通过所述后台监控终端控制。 27.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述气体密度继电器还包括用于人机交互的显示界面，实时显示当前的数据，和/或支持数据输入。 28.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器，其特征在于：所述边缘计算单元具有多个不同时间间隔的准确的密度值所述多个不同时间间隔的准确的密度值通过通讯模块上传到目标设备或目标平台。 29.一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器系统，其特征在于：所述系统由权利要求1至28任一项所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器构成；或者，所述系统包括权利要求1至28任一项所述的一种基于边缘计算的高精度气体密度继电器。
所属类别：	发明专利