CN119009881B - 一种检测电网峰值自动切断电源方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测电网峰值自动切断电源方法，包括有：S1、通过电压互感器获取电网电压；S2、检测模块获取电压峰值；S3、处理模块对采集的峰值信号进行处理；S4、PID控制模块反向控制调节；一种检测电网峰值自动切断电源的系统，包括有控制系统、调压模块、供电模块、电压互感器、检测模块、处理模块、PID控制模块、驱动模块、合闸开关和辅助模块；本发明通过电压互感器对电网电压进行采集，采集的电压便于检测模块进行检测峰值电压，以及在对电压峰值进行计算分析处理后，通过PID控制模块进行控制调节，实现对电网进行通断控制调节，便于实现根据电网电压的峰值进行自动化的控制切断电源调控。

Description

一种检测电网峰值自动切断电源方法及其系统

技术领域

本发明涉及电网峰值检测技术领域，具体为一种检测电网峰值自动切断电源方法及其系统。

背景技术

电压峰值在交流电路中，电源的输出电压或电路中某两点之间的电压是在不断变化的，在直流电路中，电压也可能出现波动的情况。那么，电压变化到最高时的数值就称为电压峰值。

电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，称为电力网。它包含变电、输电、配电三个单元。电力网的任务是输送与分配电能，改变电压。

在数字化、自动化和互联网技术飞速发展的今天，电统也正经历着一场深刻的变革。传统的电网系统逐渐向智能电网转型，这为提供了更加高效、灵活和可靠的电力供应。但与此同时，电网的复杂性也随之增加，导致更多的故障和难以预测的挑战出现。因此，对电网的实时监测和预测至关重要，以确保其稳定、安全的运行。电网电压的峰值在电力传输的时候，尤为重要，峰值较大的情况下，容易对电力设备造成损坏，这样就需要在峰值电压超过设定电压的时候，进行断电调控，保证电力设备的安全性。

在申请公布号为CN111323633A的中国发明专利中一种电压峰值判断装置、断电装置及方法，公开了包括对被测器具供电的电源装置，过零检测电路，用于检测所述电源装置输出电压的过零位时刻，产生过零检测信号；计时装置，用于自过零检测信号的上升沿或下降沿起，根据设定时长进行计时。本发明利用过零检测电路检测电源装置输出电压的过零位时刻，自该过零位时刻起，延时预先设置的固定时长，即可准确抓取电压峰值时刻。本发明还公开了一种电压峰值断电装置及方法。

但是结合现有技术和以上申请，现有技术中依旧存在有一些问题，比如，无法实现对电压的高电压进行降压处理，采用电流采样电阻器的方式，较为麻烦不便，无法实现精准的采集电网电压，以及对采集的数据信息无法进行精准的计算分析处理，并且无法实现在电压峰值过大的时候进行通断控制调节等问题。

为此，本发明提供了一种检测电网峰值自动切断电源方法及其系统。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种检测电网峰值自动切断电源方法及其系统，通过电压互感器实现对电网电压进行采集，采集的电压便于检测模块进行检测峰值电压，即通过相应的转换处理，可以实现精准的采集电网的峰值电压，以及在对电压峰值进行计算分析处理后，通过PID控制模块进行控制调节，实现对电网进行通断控制调节，便于实现根据电网电压的峰值进行自动化的控制切断电源调控，从而解决了背景技术记载的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种检测电网峰值自动切断电源方法，包括有：

S1、通过电压互感器获取电网电压：电网在进行供电的时候，通过电压互感器实现对电网的电压进行采集，并且根据电压互感器的匝数之比进行确定采样电压的大小；

S2、检测模块获取电压峰值：检测模块对电压互感器采集的电压信号进行峰值检测，获取电网相对应的峰值信号，然后通过处理模块对数据信息进行分析处理；

S3、处理模块对采集的峰值信号进行处理：处理模块对监测模块采集的峰值信号进行计算处理，即对峰值信号进行获取、滤波、转换、放大和降维映射；

S4、PID控制模块反向控制调节：控制系统在对峰值信号进行处理后，通过PID控制模块进行调节控制，即PID控制模块对驱动模块进行信号输出，使得驱动模块能够对合闸开关进行驱动控制，使得合闸开关能够在电压出现峰值的时候进行自动切断电网电压。

进一步的，电压互感器用于将电网中的高电压转化为低压，便于检测模块监视和测量电网的电压峰值信息，电压互感器由一次绕组和二次绕组、铁心、引出线，以及绝缘结构构成；

其中一次绕组和二次绕组之间的比列即为转换后的电压值的比例，即设定一次绕组和二次绕组的比例为T₁/T₂，则电压互感器两侧的电压比例为T₁/T₂＝V₁/V₂，用于实现对电网的高电压进行降低成低电压，便于检测模块进行检测电压峰值。

进一步的，检测模块采用的是峰值检波器，峰值检波器在电压互感器的输出端捕捉电压信号的极值，并且峰值检波器中包括有正峰值检波器和负峰值检波器，正峰值检波器捕捉输入信号的最正点，而负峰值检测则捕捉输入信号的最负点，峰值检波器电路的输出跟踪或追随输入电压，直至达到极值点为止，并且在输入减小时，依旧保持采集到的最大峰值。

进一步的，处理模块中包括有获取单元、转换单元、滤波单元、放大单元、异常检测单元和降维单元；

获取单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行接收获取，转换单元用于检测模块采集到的电压峰值信号进行模数转换处理，滤波单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行滤除杂波，提高电压峰值信号的准确性，放大单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行增益放大，防止电压峰值信号较为微弱，发生丢失，异常检测单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行异常检测，并且将异常的电压峰值信号进行剔除，降维单元用于将检测模块采集到的电压峰值信号进行降维映射到[0，1]之间。

进一步的，滤波单元采用的是有限长单位冲激响应滤波器，一个M阶FIR滤波器的定义如下：

滤波单元采用的是有限长单位冲激响应滤波器，一个M阶FIR滤波器的定义如下：

长度为M的FIR输出对应于输入时间序列u(n)的关系由一种有限卷积和的形式给出：

其中，v(n)是滤波器的输出信号；u(n)是滤波器的输入信号；h(q)是滤波器的冲激响应；M是滤波器的阶数；

上式表达的是一个M-1阶的FIR滤波器，具有M个抽头，因此有M个乘法器，M-1个累加器组成，每一个抽头需要消耗逻辑资源的乘法器累加器单元，用于对检测模块采集的电压峰值信号进行滤波处理。

进一步的，异常检测单元通过线性回归算法进行计算分析处理，通过线性回归计算采集的电压峰值信号的线性模型；

线性回归算法中X为数据的输入值，且X_i为检测模块采集的电压峰值信号，Y_i为数据的输出值，则Y_i和X_i之间的依存关系表示为：

Y_i＝α+βX_i+ε_i；

其中α、β是常数，ε_i随机扰动项是无法直接观测的随机变量，i表示第i个数据信息的项数；α、β统称为总体回归方程的参数，α是总体回归方程的常数项，总体回归直线在Y轴上的截距；β是总体回归系数，也是总体回归直线的斜率，在电压峰值信号远回归线的时候，则判定电压峰值信号为异常信号，并且通过电压峰值信号的聚类中心进行计算判定远离距离。

进一步的，电压峰值信号的聚类中心将数据信息划分为z个簇，

其中，F为离群因子，D为采集的电压峰值信号，|z_j|为第j个聚类群体样本数量，d(p,z_j)为样本p与第j个聚类中心的距离，以及z_j为第j个聚类中心；

对于远离聚类中心的距离，设定为将所有电压峰值信号的距离中心位置进行平均计算处理，即为若电压峰值信号与聚类中心z_j的距离大于2d，则判定电压峰值信号为异常数据信息。

进一步的，降维单元对电压峰值信号进行标准化处理，数据标准化的计算方法如下：

数据的特征取值为集合R，则集合R中的最大值为R_max，集合R中的最小值为R_min，并且为了使得处理后的数据标准化能够映射到[0，1]之间；

其中R'为标准化处理后的R_t的输出数值，并且输出的数值直接映射在[0，1]之间，且R_t表示为计算处理的集合R中的第t个数据。

进一步的，PID控制模块采用PID控制算法进行反向调控，且PID控制算法的计算公式如下：

其中K_p为比例增益，e(t)为偏差数，U(t)为被控输出量，K_I为积分增益，K_D为微分增益；

e(t)的计算如下：e(t)＝V₁-V₂，求中V₁为设定的电压峰值，V₂为检测的电压峰值信号；

在计算分析处理后，检测的电压峰值信号大于设定的电压峰值，PID控制模块通过驱动模块驱动控制合闸开关对电压的电压进行断开。

一种检测电网峰值自动切断电源的系统，包括有：

控制系统，控制系统用于对系统进行控制调节，并且采集检测的电压峰值信号，并且根据采集的电压峰值信号进行下达控制指令，使得系统能够实现控制调节；

调压模块，调压模块用于实现对控制系统进行供电运行，即调压模块中包括有降压电路、整流电路、滤波电路和稳压电路，降压电路用于将高电压进行降低成低电压，整流电路用于将交流电压转换成直流电压，滤波电路用于将直流电压中的交流电压进行滤除，稳压电路用于稳定电压的输出，将电压稳定在5V/12V，便于实现对系统进行稳定的供电运行；

供电模块，供电模块用于对系统进行供电，并且通过调压模块对电压进行调节，实现对系统进行稳定的供电运行；

电压互感器用于采集电网的电压，并且根据电压互感器的匝数之比，实现对电压进行比例降低，便于对电网电压的峰值进行检测；

检测模块，检测模块通过峰值检波器对电压互感器转换采集的电压进行检测，便于实现转换的检测电网电压峰值；

处理模块，处理模块用于对采集的电压峰值信号进行获取、滤波、转换、放大和降维映射，主要通过获取单元对电压峰值信号进行获取，转换单元对电压峰值信号进行模数转换，滤波单元用于对电压峰值信号中的杂波进行滤除，放大单元用于对电压峰值信号进行增益处理，防止电压峰值信号发生丢失，异常检测单元用于对电压峰值信号中的异常数据信息进行检测，降维单元用于对电压峰值信号进行降维处理，便于进行后续进行处理；

PID控制模块，PID控制模块用于通过检测和设定的阈值进行比较判定，便于进行控制调节电网供电的通断控制；

驱动模块，驱动模块通过PID控制模块和处理模块对信息和下达指令进行传输，便于控制合闸开关进行开合闸控制，实现对电网的通断控制进行调节；实现在电网峰值的时候进行断电控制；

合闸开关，合闸开关用于在驱动模块的控制下，进行控制合闸开关的闭合和断开，完成对电网的通断控制；

辅助模块，辅助模块用于增加系统的操作性，且辅助模块中包括有显示器、控制按键、通讯器、复位电路和报警器，显示器和控制按键的设定便于对采集的电压峰值进行显示和调节控制，通讯器用于实现数据传输，便于实现远程控制，并且在系统异常的时候，报警器发生声音警示，并且通过通讯器将故障信号进行远程传输，以及复位电路用于在系统异常情况下进行复位重启。

(三)有益效果

本发明提供了一种检测电网峰值自动切断电源方法及其系统，具备以下有益效果：

本发明在使用的时候，通过电压互感器实现对电网的电压进行采集，即通过电压互感器的匝数之比，实现将电网的高电压进行相应的转换成低电压，便于检测模块进行检测，且检测的过程精准度较高，不会造成电压峰值检测的丢失，并且在进行电压峰值检测后，通过处理模块对电压峰值信号进行处理，对峰值信号进行获取、滤波、转换、放大和降维映射，提高电压峰值信号的准确性和安全性；

以及在对电压峰值信号进行处理后，通过PID控制模块对系统进行反向调节控制，即在电压峰值信号过大的时候，通过PID控制模块和驱动模块驱动合闸开关，使得合闸开关能够对电压的供电进行切断处理，实现对电力设备进行安全保护，提高电力设备的安全性。

附图说明

图1为本发明检测电网峰值自动切断电源方法的步骤示意图；

图2为本发明检测电网峰值自动切断电源系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种检测电网峰值自动切断电源方法，包括有：

S1、通过电压互感器获取电网电压：电网在进行供电的时候，通过电压互感器实现对电网的电压进行采集，并且根据电压互感器的匝数之比进行确定采样电压的大小；

S2、检测模块获取电压峰值：检测模块对电压互感器采集的电压信号进行峰值检测，获取电网相对应的峰值信号，然后通过处理模块对数据信息进行分析处理；

S3、处理模块对采集的峰值信号进行处理：处理模块对监测模块采集的峰值信号进行计算处理，即对峰值信号进行获取、滤波、转换、放大和降维映射；

S4、PID控制模块反向控制调节：控制系统在对峰值信号进行处理后，通过PID控制模块进行调节控制，即PID控制模块对驱动模块进行信号输出，使得驱动模块能够对合闸开关进行驱动控制，使得合闸开关能够在电压出现峰值的时候进行自动切断电网电压。

为了实现对电网的电压进行转换采集处理，本实施例中，优选的，电压互感器用于将电网中的高电压转化为低压，便于检测模块监视和测量电网的电压峰值信息，电压互感器由一次绕组和二次绕组、铁心、引出线，以及绝缘结构构成；

其中一次绕组和二次绕组之间的比列即为转换后的电压值的比例，即设定一次绕组和二次绕组的比例为T₁/T₂，则电压互感器两侧的电压比例为T₁/T₂＝V₁/V₂，用于实现对电网的高电压进行降低成低电压，便于检测模块进行检测电压峰值。

为了实现对电压峰值进行采集，本实施例中，优选的，检测模块采用的是峰值检波器，峰值检波器在电压互感器的输出端捕捉电压信号的极值，并且峰值检波器中包括有正峰值检波器和负峰值检波器，正峰值检波器捕捉输入信号的最正点，而负峰值检测则捕捉输入信号的最负点，峰值检波器电路的输出跟踪或追随输入电压，直至达到极值点为止，并且在输入减小时，依旧保持采集到的最大峰值。

为了实现对采集的电压峰值进行计算处理，本实施例中，优选的，处理模块中包括有获取单元、转换单元、滤波单元、放大单元、异常检测单元和降维单元；

获取单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行接收获取，转换单元用于检测模块采集到的电压峰值信号进行模数转换处理，滤波单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行滤除杂波，提高电压峰值信号的准确性，放大单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行增益放大，防止电压峰值信号较为微弱，发生丢失，异常检测单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行异常检测，并且将异常的电压峰值信号进行剔除，降维单元用于将检测模块采集到的电压峰值信号进行降维映射到[0，1]之间。

为了实现对电压的峰值信号进行滤波处理，本实施例中，优选的，滤波单元采用的是有限长单位冲激响应滤波器，一个M阶FIR滤波器的定义如下：

长度为M的FIR输出对应于输入时间序列u(n)的关系由一种有限卷积和的形式给出：

其中，v(n)是滤波器的输出信号；u(n)是滤波器的输入信号；h(q)是滤波器的冲激响应；M是滤波器的阶数；

上式表达的是一个M-1阶的FIR滤波器，具有M个抽头，因此有M个乘法器，M-1个累加器组成，每一个抽头需要消耗逻辑资源的乘法器累加器单元，用于对检测模块采集的电压峰值信号进行滤波处理。

为了实现对电压峰值信号中的异常信号进行检测和剔除，本实施例中，优选的，异常检测单元通过线性回归算法进行计算分析处理，通过线性回归计算采集的电压峰值信号的线性模型；

线性回归算法中X为数据的输入值，且X_i为检测模块采集的电压峰值信号，Y_i为数据的输出值，则Y_i和X_i之间的依存关系表示为：

Y_i＝α+βX_i+ε_i；

其中α、β是常数，ε_i随机扰动项是无法直接观测的随机变量，i表示第i个数据信息的项数；α、β统称为总体回归方程的参数，α是总体回归方程的常数项，总体回归直线在Y轴上的截距；β是总体回归系数，也是总体回归直线的斜率，在电压峰值信号远回归线的时候，则判定电压峰值信号为异常信号，并且通过电压峰值信号的聚类中心进行计算判定远离距离。

为了实现对电压峰值信号的电压的异常进行判定，本实施例中，优选的，电压峰值信号的聚类中心将数据信息划分为z个簇，

其中，F为离群因子，D为采集的电压峰值信号，|z_j|为第j个聚类群体样本数量，d(p,z_j)为样本p与第j个聚类中心的距离，以及z_j为第j个聚类中心；

对于远离聚类中心的距离，设定为将所有电压峰值信号的距离中心位置进行平均计算处理，即为若电压峰值信号与聚类中心z_j的距离大于2d，则判定电压峰值信号为异常数据信息。

为了实现对电压峰值信号进行降维处理，便于进行处理，降低计算的压力，本实施例中，优选的，降维单元对电压峰值信号进行标准化处理，数据标准化的计算方法如下：

数据的特征取值为集合R，则集合R中的最大值为R_max，集合R中的最小值为R_min，并且为了使得处理后的数据标准化能够映射到[0，1]之间；

其中R'为标准化处理后的R_t的输出数值，并且输出的数值直接映射在[0，1]之间，且R_t表示为计算处理的集合R中的第t个数据。

为了实现对系统进行控制调节，根据检测的电压峰值进行切断电网供电，本实施例中，优选的，PID控制模块采用PID控制算法进行反向调控，且PID控制算法的计算公式如下：

其中K_p为比例增益，e(t)为偏差数，U(t)为被控输出量，K_I为积分增益，K_D为微分增益；

e(t)的计算如下：e(t)＝V₁-V₂，求中V₁为设定的电压峰值，V₂为检测的电压峰值信号；

在计算分析处理后，检测的电压峰值信号大于设定的电压峰值，PID控制模块通过驱动模块驱动控制合闸开关对电压的电压进行断开。

一种检测电网峰值自动切断电源的系统，包括有：

控制系统，控制系统用于对系统进行控制调节，并且采集检测的电压峰值信号，并且根据采集的电压峰值信号进行下达控制指令，使得系统能够实现控制调节；

调压模块，调压模块用于实现对控制系统进行供电运行，即调压模块中包括有降压电路、整流电路、滤波电路和稳压电路，降压电路用于将高电压进行降低成低电压，整流电路用于将交流电压转换成直流电压，滤波电路用于将直流电压中的交流电压进行滤除，稳压电路用于稳定电压的输出，将电压稳定在5V/12V，便于实现对系统进行稳定的供电运行；

供电模块，供电模块用于对系统进行供电，并且通过调压模块对电压进行调节，实现对系统进行稳定的供电运行；

电压互感器用于采集电网的电压，并且根据电压互感器的匝数之比，实现对电压进行比例降低，便于对电网电压的峰值进行检测；

检测模块，检测模块通过峰值检波器对电压互感器转换采集的电压进行检测，便于实现转换的检测电网电压峰值；

处理模块，处理模块用于对采集的电压峰值信号进行获取、滤波、转换、放大和降维映射，主要通过获取单元对电压峰值信号进行获取，转换单元对电压峰值信号进行模数转换，滤波单元用于对电压峰值信号中的杂波进行滤除，放大单元用于对电压峰值信号进行增益处理，防止电压峰值信号发生丢失，异常检测单元用于对电压峰值信号中的异常数据信息进行检测，降维单元用于对电压峰值信号进行降维处理，便于进行后续进行处理；

PID控制模块，PID控制模块用于通过检测和设定的阈值进行比较判定，便于进行控制调节电网供电的通断控制；

驱动模块，驱动模块通过PID控制模块和处理模块对信息和下达指令进行传输，便于控制合闸开关进行开合闸控制，实现对电网的通断控制进行调节；实现在电网峰值的时候进行断电控制；

合闸开关，合闸开关用于在驱动模块的控制下，进行控制合闸开关的闭合和断开，完成对电网的通断控制；

辅助模块，辅助模块用于增加系统的操作性，且辅助模块中包括有显示器、控制按键、通讯器、复位电路和报警器，显示器和控制按键的设定便于对采集的电压峰值进行显示和调节控制，通讯器用于实现数据传输，便于实现远程控制，并且在系统异常的时候，报警器发生声音警示，并且通过通讯器将故障信号进行远程传输，以及复位电路用于在系统异常情况下进行复位重启。

上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令或计算机程序。在计算机上加载或执行所述计算机指令或计算机程序时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以为通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集合的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质。半导体介质可以是固态硬盘。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一些逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，ROM)、随机存取存储器(randomaccessmemory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种检测电网峰值自动切断电源方法，其特征在于，包括有：

S1、通过电压互感器获取电网电压：电网在进行供电的时候，通过电压互感器实现对电网的电压进行采集，并且根据电压互感器的匝数之比进行确定采样电压的大小；

S2、检测模块获取电压峰值：检测模块对电压互感器采集的电压信号进行峰值检测，获取电网相对应的峰值信号，然后通过处理模块对数据信息进行分析处理；

检测模块采用的是峰值检波器，峰值检波器在电压互感器的输出端捕捉电压信号的极值，并且峰值检波器中包括有正峰值检波器和负峰值检波器，正峰值检波器捕捉输入信号的最正点，而负峰值检测则捕捉输入信号的最负点，峰值检波器电路的输出跟踪或追随输入电压，直至达到极值点为止，并且在输入减小时，依旧保持采集到的最大峰值；

S3、处理模块对采集的峰值信号进行处理：处理模块对监测模块采集的峰值信号进行计算处理，即对峰值信号进行获取、滤波、转换、放大和降维映射；

处理模块中包括有获取单元、转换单元、滤波单元、放大单元、异常检测单元和降维单元；

获取单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行接收获取，转换单元用于检测模块采集到的电压峰值信号进行模数转换处理，滤波单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行滤除杂波，提高电压峰值信号的准确性，放大单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行增益放大，防止电压峰值信号较为微弱，发生丢失，异常检测单元用于对检测模块采集到的电压峰值信号进行异常检测，并且将异常的电压峰值信号进行剔除，降维单元用于将检测模块采集到的电压峰值信号进行降维映射到[0，1]之间；

S4、PID控制模块反向控制调节：控制系统在对峰值信号进行处理后，通过PID控制模块进行调节控制，即PID控制模块对驱动模块进行信号输出，使得驱动模块能够对合闸开关进行驱动控制，使得合闸开关能够在电压出现峰值的时候进行自动切断电网电压。

2.根据权利要求1所述的一种检测电网峰值自动切断电源方法，其特征在于：

电压互感器用于将电网中的高电压转化为低压，便于检测模块监视和测量电网的电压峰值信息，电压互感器由一次绕组和二次绕组、铁心、引出线，以及绝缘结构构成；

其中一次绕组和二次绕组之间的比列即为转换后的电压值的比例，即设定一次绕组和二次绕组的比例为T₁/T₂，则电压互感器两侧的电压比例为T₁/T₂＝V₁/V₂，用于实现对电网的高电压进行降低成低电压，便于检测模块进行检测电压峰值。

3.根据权利要求1所述的一种检测电网峰值自动切断电源方法，其特征在于：

滤波单元采用的是有限长单位冲激响应滤波器，一个M阶FIR滤波器的定义如下：

长度为M的FIR输出对应于输入时间序列u(n)的关系由一种有限卷积和的形式给出：

其中，v(n)是滤波器的输出信号；u(n)是滤波器的输入信号；h(q)是滤波器的冲激响应；M是滤波器的阶数；

上式表达的是一个M-1阶的FIR滤波器，具有M个抽头，因此有M个乘法器，M-1个累加器组成，每一个抽头需要消耗逻辑资源的乘法器累加器单元，用于对检测模块采集的电压峰值信号进行滤波处理。

4.根据权利要求3所述的一种检测电网峰值自动切断电源方法，其特征在于：

异常检测单元通过线性回归算法进行计算分析处理，通过线性回归计算采集的电压峰值信号的线性模型；

线性回归算法中X为数据的输入值，且Xi为检测模块采集的电压峰值信号，Yi为数据的输出值，则Yi和Xi之间的依存关系表示为：

Y_i＝α+βX_i+ε_i；

其中α、β是常数，ε_i随机扰动项是无法直接观测的随机变量，i表示第i个数据信息的项数；α、β统称为总体回归方程的参数，α是总体回归方程的常数项，总体回归直线在Y轴上的截距；β是总体回归系数，也是总体回归直线的斜率，在电压峰值信号远回归线的时候，则判定电压峰值信号为异常信号，并且通过电压峰值信号的聚类中心进行计算判定远离距离。

5.根据权利要求4所述的一种检测电网峰值自动切断电源方法，其特征在于：

电压峰值信号的聚类中心将数据信息划分为z个簇，

其中，F为离群因子，D为采集的电压峰值信号，|z_j|为第j个聚类群体样本数量，d(p,z_j)为样本p与第j个聚类中心的距离，以及z_j为第j个聚类中心；

对于远离聚类中心的距离，设定为将所有电压峰值信号的距离中心位置进行平均计算处理，即为若电压峰值信号与聚类中心z_j的距离大于2d，则判定电压峰值信号为异常数据信息。

6.根据权利要求1所述的一种检测电网峰值自动切断电源方法，其特征在于：

降维单元对电压峰值信号进行标准化处理，数据标准化的计算方法如下：

数据的特征取值为集合R，则集合R中的最大值为Rmax，集合R中的最小值为Rmin，并且为了使得处理后的数据标准化能够映射到[0，1]之间；

其中R'为标准化处理后的R_t的输出数值，并且输出的数值直接映射在[0，1]之间，且R_t表示为计算处理的集合R中的第t个数据。

7.根据权利要求6所述的一种检测电网峰值自动切断电源方法，其特征在于：

PID控制模块采用PID控制算法进行反向调控，且PID控制算法的计算公式如下：

其中K_p为比例增益，e(t)为偏差数，U(t)为被控输出量，K_I为积分增益，K_D为微分增益；

e(t)的计算如下：e(t)＝V₁-V₂，求中V₁为设定的电压峰值，V₂为检测的电压峰值信号；

在计算分析处理后，检测的电压峰值信号大于设定的电压峰值，PID控制模块通过驱动模块驱动控制合闸开关对电压的电压进行断开。

8.一种检测电网峰值自动切断电源的系统，其特征在于，包括有：

控制系统，控制系统用于对系统进行控制调节，并且采集检测的电压峰值信号，并且根据采集的电压峰值信号进行下达控制指令，使得系统能够实现控制调节；

调压模块，调压模块用于实现对控制系统进行供电运行，即调压模块中包括有降压电路、整流电路、滤波电路和稳压电路，降压电路用于将高电压进行降低成低电压，整流电路用于将交流电压转换成直流电压，滤波电路用于将直流电压中的交流电压进行滤除，稳压电路用于稳定电压的输出，将电压稳定在5V/12V，便于实现对系统进行稳定的供电运行；

供电模块，供电模块用于对系统进行供电，并且通过调压模块对电压进行调节，实现对系统进行稳定的供电运行；

电压互感器用于采集电网的电压，并且根据电压互感器的匝数之比，实现对电压进行比例降低，便于对电网电压的峰值进行检测；

检测模块，检测模块通过峰值检波器对电压互感器转换采集的电压进行检测，便于实现转换的检测电网电压峰值；

处理模块，处理模块用于对采集的电压峰值信号进行获取、滤波、转换、放大和降维映射，主要通过获取单元对电压峰值信号进行获取，转换单元对电压峰值信号进行模数转换，滤波单元用于对电压峰值信号中的杂波进行滤除，放大单元用于对电压峰值信号进行增益处理，防止电压峰值信号发生丢失，异常检测单元用于对电压峰值信号中的异常数据信息进行检测，降维单元用于对电压峰值信号进行降维处理，便于进行后续进行处理；

PID控制模块，PID控制模块用于通过检测和设定的阈值进行比较判定，便于进行控制调节电网供电的通断控制；

驱动模块，驱动模块通过PID控制模块和处理模块对信息和下达指令进行传输，便于控制合闸开关进行开合闸控制，实现对电网的通断控制进行调节；实现在电网峰值的时候进行断电控制；

合闸开关，合闸开关用于在驱动模块的控制下，进行控制合闸开关的闭合和断开，完成对电网的通断控制；

辅助模块，辅助模块用于增加系统的操作性，且辅助模块中包括有显示器、控制按键、通讯器、复位电路和报警器，显示器和控制按键的设定便于对采集的电压峰值进行显示和调节控制，通讯器用于实现数据传输，便于实现远程控制，并且在系统异常的时候，报警器发生声音警示，并且通过通讯器将故障信号进行远程传输，以及复位电路用于在系统异常情况下进行复位重启。