用于从电力监控器通过无线系统提供波形的系统和方法技术方案

一种通过无线网络协议监控电力系统的方法。所述方法包括：接收包含电力事件的输入波形数据；捕获接近所述电力事件的所述波形数据的成对窗口，确定所述波形数据的各所述成对窗口的散列；将各确定的各所述成对窗口的散列、与先前遇到的事件的散列库进行比较；以及基于各确定的各成对窗口的散列的比较，通过所述无线网络协议将所述成对窗口中至少一个的原始波形传输到事件检测系统。

Systems and methods for providing waveforms from power monitors through wireless systems

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从电力监控器通过无线系统提供波形的系统和方法
技术介绍

本公开涉及电力系统，并且更具体地，涉及用于波形在诸如长期演进(LongTermEvolution,LTE)的无线系统上的传输的系统和方法。相关技术在相关技术的实现中，智能电表记录电能的消耗，并正在迅速代替诸如间隔或按时计价(time-of-use)电表的传统机电表。智能电表对各种客户类别(住宅、商业和工业)都具有吸引力，因为它们可以提供传统电表无法提供的特征，例如自动电表读取、实时或近实时传感器、断电通知、远程报告和电力质量监控。此外，智能电表可以以双向无线通信的方式在电表与电力公司之间通信有关能耗的信息，从而便于监控和计费(billing)。然而，典型的智能电表的受限之处在于，它被设计为仅计算整个结构的功耗(瓦特数)。在相关技术的实施方式中，智能电表生成电压和功率读数，该电压和功率读数被记录为要流传输到数据处理系统的波形。这样的波形还可携带关于事件的信息，这些事件可以向数据处理系统警告被监控的电力系统的异常或其他问题。
技术实现思路
随着诸如LTE之类的无线传输系统的最新发展，智能电表已经可以无线传输数据。然而，这样的无线系统的带宽成本相比于其有线的对应成本(couterparts)是更加高昂的。特别地，由智能电表记录的波形可能成本较高而无法通过诸如LTE的系统进行无线传输。本文描述的示例性实施方式针对波形处理和传输系统，该波形处理和传输系统以有效的方式利用无线传输，使得由智能电表记录的波形能够以成本有效的方式传输至数据处理系统。附图说明图1示出了根据示例性实施方式的智能仪表的示例图。图2示出了根据示例性实施方式的用于波形字典(waveformdictionary)的管理信息的实施例。图3示出了根据示例性实施方式的流程图。图4示出了可以在其上应用示例性实施方式的示例性系统。图5示出了具有适用于一些示例性实施方式的示例性计算机设备的示例性计算环境。具体实施方式以下详细描述提供了本申请的附图和示例性实施方式的更多细节。为了清楚起见，省略了附图之间冗余元件的附图标记和描述。整个说明书中使用的术语作为示例提供，且不旨在进行限制。例如，术语“自动”的使用可以包含全自动或半自动的实施方式，该全自动或半自动的实施方式涉及用户或管理员对实施方式的某些方面的控制，这取决于实践本申请的实施方式的本领域普通技术人员之一所期望的实施方式。选择可以由用户通过用户界面或其他输入手段来进行，或者可以通过所期望的算法来实现。可以单独或组合使用如本文描述的示例性实施方式，并且示例性实施方式的功能可以通过根据所期望的实施方式的任何手段来实现。图1示出了根据示例性实施方式的能量监控器。该能量监控器可以具有方形形状因数(formfactor)，并且可包括通信/数字层100，该通信/数字层包含CPU101、存储器101、传感器阵列102、基带处理器103和存储器104。来自能量监控器的第二级120的数据以数字信号的形式被送至信号处理器102，该信号流传输(streamed)至存储器101并由CPU100处理，以被制备成供诸如电力监控系统的接收装置使用的格式。然后，处理过的数据通过基带处理器103传输至接收装置，该处理过的数据可以实现为诸如LTE的无线协议上的流传输数据或批数据(batchdata)。从信号处理器102接收的数据可以包括以例如60赫兹(Hz)的固定采样率报告的频率、电压和功率数据。在一些实施方式中，可选地，可以报告电流数据、并基于接收到的电压和电流数据来计算功率数据。数据可以是历史数据、流传输数据、或这两者。通信/数字层100连接至印刷电路板(Printedcircuitboard,PCB)，该印刷电路板还包含LED光环111，该LED光环配置为根据所接收的不同信号和从该通信/数字层100获取的状态来激活LED。第二级120可包含模拟信号系统，该模拟信号系统配置为通过模拟/数字转换器121将数字信号提供给通信/数字层100。第二级120包括高压隔离(highvoltageisolation)122，该高压隔离将高压与能量监控器的其余部分隔离；电力管理单元123，该电力管理单元123配置为接收来自电力线/电力网/电力系统的电压测量和其他测量。连接器124为用于连接至电力线/电力网/电力系统的传感器阵列的连接器端口，该连接器端口可以采用HDMI连接器端口的形式。示例性实施方式利用智能电表的操作环境，因为大多数记录的波形趋于落入预期操作参数的变化内。这样，就有可能基于波形的某些参数(例如平均值、方差等)以字典形式表现出预期波形。示例性实施方式可以利用线性求解器(linearsolver)以将波形和字典比较，随后通过LTE以流传输的方式将字典条目(dictionaryentry)发送至数据处理系统。图2示出了根据示例性实施方式的用于波形字典的管理信息的示例。在示例性实施方式中，预期通过能量监控器接收的各种波形与散列(hash)相关联。图2的信息可以存储在能量监控器的存储器10中。图3示出了根据示例性实施方式的流程图。在301处，能量监控器以波形(例如功率、频率、电压)的形式接收来自传感器阵列102的输入。例如，该输入可以是8千赫兹原始ADC输出。在302处，用滑动窗口捕获事件的波形。该事件可以代表ADC输出的操作行为的统计变化。滑动窗口的长度可以根据所期望的实施方式来调整。在303处，从各滑动窗口提取特征(例如平均值、方差等)。换句话说，在303处，滑动窗口的特征类型被确定为使得该滑动窗口可以被比较。在304处，对于能量监控器的各心跳(heartbeat)，滑动窗口由线性求解器处理，以基于图2的管理信息确定对于波形适当的散列。换句话说，随着过程转换至304，当事件被确认为已经发生时添加心跳。这些心跳将用于生成直到该事件之前已捕获的全部波形的折叠统计样本，并将该波形样本打包为一个波形模型描述，该波形模型描述为给定波形的平均标准偏差。滑动窗口基本上为捕获波形的两个窗口，这些波形被某个空间隔开并将自己的统计模型折叠(例如，事件的前导窗口和尾随窗口(leadingandtrailingwindow))。该前导窗口和尾随窗口彼此略微比较，并且当这两个比较在设定量的时间(例如，延长的持续时间)内不匹配，那么现在发生的和不久之前发生的之间的统计差异是在304处触发该波形生成的事件检测。该过程描述了压缩的第一阶段，该阶段可以将数据减少10000到1左右。第二阶段将其另外减小100到1个量级，这更多是波形缓存。因此，在第一模型产生心跳波形之后，将心跳波形提供给求解器并提炼为特定特征。在一些示例性实施方式中，可以使用波形形状作为特征，或者也可以使用傅里叶变换(FourierTransform)频率峰值。也可以使用其他特征或主成分分析过程。可以使用与唯一识别该波形有关的任何特征提炼，并且可以比较所产生的波形以确定这些特征与我们过去发送或捕获的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过无线网络协议的监控电力系统的方法，所述方法包括：/n接收包含电力事件的输入波形数据；/n捕获接近所述电力事件的所述波形数据的成对窗口；/n确定所述波形数据的各所述成对窗口的散列；/n将各确定的各所述成对窗口的散列、与先前遇到的事件的散列库进行比较；以及/n基于各确定的各所述成对窗口的散列的比较，通过所述无线网络协议将所述成对窗口中至少一个的原始波形传输到事件检测系统。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170809 US 62/543,3121.一种通过无线网络协议的监控电力系统的方法，所述方法包括：
接收包含电力事件的输入波形数据；
捕获接近所述电力事件的所述波形数据的成对窗口；
确定所述波形数据的各所述成对窗口的散列；
将各确定的各所述成对窗口的散列、与先前遇到的事件的散列库进行比较；以及
基于各确定的各所述成对窗口的散列的比较，通过所述无线网络协议将所述成对窗口中至少一个的原始波形传输到事件检测系统。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述通过所述无线网络传输所述成对窗口中至少一个的所述原始波形包括：
响应于所述确定的散列与散列库中的各散列不同的确定，通过所述无线网络协议传输所述原始波形。


3.根据权利要求1所述的方法，其还包括：响应于储存的先前遇到的事件的散列、与确定的所述成对窗口中至少一个的波形数据的散列匹配的确定，传输所述储存的先前遇到的事件的散列、和所述成对窗口中至少一个的波形数据的至少一个波形特征。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述捕获成对窗口包括：
捕获所述事件之前的波形数据的第一窗口；以及
捕获所述事件之前的波形数据的第二窗口。


5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述波形数据中的统计变化来检测所述电力事件。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述捕获接近所述电力事件的所述波形数据的所述成对窗口包括：检测各所述成对窗口中的所述波形数据的统计特征。


7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述捕获接近所述电力事件的所述波形数据的所述成对窗口包括：产生在各成对窗口期间捕获的全部波形的折叠统计样本，各折叠统计样本提供“心跳”信号，所述“心跳”信号代表所述成对窗口的各窗口的所述波形数据。


8.根据权利要求1所述的方法，其还包括：将确定的所述成对窗口之一的散列、与确定的所述成对窗口的另一个的散列进行比较；以及
基于确定的所述成对窗口之一的散列、与确定的所述成对窗口的另一个的散列的比较，计算波形统计数字。


9.根据权利要求8所述的方法，其还包括：基于确定的所述成对窗口之一的散列、与确定的所述成对窗口的另一个的散列的比较，通过所述无线网络协议将计算的波形统计数字传输到事件检测系统。


10.根据权利要求8所述的方法，其还包括：基于确定的所述成对窗口之一的散列、与确定的所述成对窗口的另一个的散列没有变化的确定，确定不传输所述成对窗口的任一窗口的波形。...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·朱，
申请(专利权)人：绿铜能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US