(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211073635.5 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 湖南第一师 范学院 地址 410006 湖南省长 沙市岳麓区枫林三 路1015号 申请人 湖南四灵电子科技有限公司 (72)发明人 翟庆林　欧阳国华 　胡建利　朱科　 (74)专利代理 机构 长沙三七知识产权代理事务 所(普通合伙) 43287 专利代理师 段红玉 (51)Int.Cl. H02J 13/00(2006.01) (54)发明名称 一种多模态低压电器在线监测方法与系统 (57)摘要 本发明涉及用电环 境监测的技术领域， 揭露 了一种多模态低压电器在线监测方法与系统， 所 述方法包括： 构成多模态的低压电器运行环境数 据流； 构建低压电器运行环境分布式数据流采集 框架； 局部节 点基于微簇更新策略对低压电器运 行环境数据流进行局部模式挖掘， 得到低压电器 局部运行模式； 中心节点利用主动学习策略进行 低压电器局部运行模式的分类； 确定不同运行模 式的低压电器的运行异常阈值， 若通过低压电器 的电压信息超过对应运行模式的运行异常阈值 则进行报警。 本发明所述方法实现多模态低压电 器的特征提取， 并实现局部运行模式的挖掘， 针 对不同运行模式设置不同的运行异常阈值， 实现 多模态运行模式的实时在线监测。 权利要求书5页 说明书14页 附图2页 CN 115441584 A 2022.12.06 CN 115441584 A 1.一种多模态低压电器在线监测方法， 其特 征在于， 所述方法包括： S1： 采集低压电器的运行环境数据， 并构成多模态的低压电器运行环境数据流； S2： 构建低压电器运行环境分布式数据流采集框架， 其中所述低压电器运行环境分布 式数据流采集框架包括局部节点和中心 节点； S3： 局部节点基于微簇更新策略对低压电器运行环境数据流进行局部模式挖掘， 得到 低压电器运行环境数据流的局部运行模式； S4： 基于低压电器运行环境数据流的局部运行模式， 中心节点利用主动学习策略进行 低压电器局部运行模式的分类， 包括： 中心节点基于低压电器运行环境数据流的局部运行模式， 中心节点利用主动学习策略 进行低压电器局部运行模式的分类， 所述低压电器局部运行模式的类别包括将用电电器的 金属外壳直接接地的运行模式m1、 将用电电器的金属外壳与工作零线相接的运行模式m2以 及将用电 电器的外露可导电部分均经 各自的保护线分别直接 接地的运行模式m3； 所述低压电器局部运行模式的分类流 程为： S41： 获取低压电器局部运行模式历史数据， 得到低压电器局部运行模式的先验概率， 其中运行模式m1的先验概率为P(m1)， 运行模式m2的先验概率为P(m2)， 运行模式m3的先验概 率为P(m3)， P(m1)表示运行模式m1在历史数据中出现的概 率； S42： 中心节点依次接收局部节点所发送的局部运行模式； 中心节点所接收到的局部运 行模式集合为{G1,G2,…,GM}， 其中GM为中心节点接 收到的第M个局部运行模式， M表示中心 节点接收到的局部运行模式的总数， 并将所接收到的局部运行模式集合划分为若干子集 合， 使得每 个子集合内的局部运行模式数量相等； 所得到的子集合表示为{F1,F2,…,FM'}， 其中FM'表示划分得到的第M'个子集合， M'表示 划分得到的子集 合的数量； S43： 利用划分得到的子集合训练得到概率分类模型， 得到M'个概率分类模型， 所述概 率分类模型为决策树模型； S44： 将任意局部节点在当前时刻的局部运行模式输入到M'个概率分类模型中， 每个概 率分类模型计算得到该局部运行模式在三种运行模式类别的概率， 则任意局部运行模式G 在任意运行模式类别mq的概率P(mq|G)为： 其中： P(G,modelv|mq)表示局部运行模式G在第 v个概率分类模型modelv中的运行模式类别为 mq的概率； 选取使得概率P(mq|G)最大的运行模式类别 作为该局部运行模式G的局部运行模式分类 结果； S45： 当中心节点新增局部运行模式子集合 时， 利用新增的局部运行模式子集合训练得 到新的概 率分类模型， 并删除使用时间最长的旧模型， 使得概 率分类模型的总数始终为M'； S5： 根据低压电器局部运行模式的类别， 确定不同运行模式的低压电器的运行异常阈 值， 若通过低压电器的电压信息超过对应运行模式的运行异常阈值则进行报警， 否则表示权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115441584 A 2低压电器运行正常。 2.如权利要求1所述的一种 多模态低压电器在线监测方法， 其特征在于， 所述S1步骤中 采集低压电器多模态的运行环境数据， 包括： 所述低压电器为在交流50Hz、 额定电压1200V及以下的电路中起通断、 保护、 控制或调 节作用的电器产品； 所述低压电器包括低压配电电器、 低压控制电器、 低压保护电器、 低压指示电器以及低 压执行电器； 对于任意用电 电路， 其内置低压电器集 合为： {sn|n∈[1,N]} 其中： sn为用电电路中的第n个低压电器， N表示用电 电路中低压电器的总数； 在用电电路设置N个传感器， 将每个传感器部署在对应低压电器的内部， 任意传感器rn 采集通过低压电器sn的交流电的电压信息， 将所采集的电压信息作为低压电器的运行环境 数据， 所述电流信息包括 通过低压电器交流电的瞬时电压值。 3.如权利要求2所述的一种 多模态低压电器在线监测方法， 其特征在于， 所述S1步骤中 将所采集数据构成多模态的低压电器运行环境数据流， 包括： 用电电路中所有传感器所采集的运行环境数据集 合为： {xn(t)＝(xn(t0),xn(t1),…,xn(tL))|n∈[1,N]} 其中： xn(t)表示低压电器sn的运行环境数据； xn(t0)表示t0时刻通过低压电器sn的交流电的瞬时电压值； xn(tL)表示tL时刻通过低压电器sn的交流电的瞬时电压值； t0时刻为采集运行环境数据的初始时刻， tL时刻为采集运行环境数据的当前时刻， 所述 初始时刻即为历史时刻； 将所采集的运行环境数据转换为多模态的低压电器运行环境数据流， 得到用电电路中 所有低压电器的运行环境数据流 集合Q： Q＝{Q(xn(t))|n∈[1,N]} 其中： Q(xn(t))表示低压电器运行环境数据xn(t)的多模态运行环境数据流 集合； 对于任意低压电器的运行环境数据xn(t)， 传感器利用内置计算 芯片将运行环境数据转 换为低压电器运行环境数据流， 所述低压电器运行环境数据流的转换流 程为： S11： 对采集道的低压电器运行环境数据xn(t)加入等长的白噪声yn(t)， 得到数据Xn (t)： Xn(t)＝xn(t)+yn(t) S12： 构造模态d的待 遍历数据ρd， 其中d的初始值 为1， 最大值 为D， ρ1＝Xn(t)； S13： 遍历出数据ρd中所有的极大值点和极小值点， 将所有的极大值点以及所有的极小 值点分别用三次样条曲线连接， 分别得到ρd的上包络线以及下包络线， 上下包络线的均值 曲线即为md， 则低压电器运行环境数据xn(t)在模态d上的运行环境数据流为qn,d(t)＝ρd‑ md；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115441584 A 3