一种用于不间断供电电源的交流电异常监测方法和装置与流程

1.本技术涉及不间断电源技术领域，具体涉及一种用于不间断供电电源的交流电异常监测方法和装置。


背景技术：

2.不间断供电电源（uninterruptible power supply，ups），是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，它可以解决现有电力的断电、低电压、高电压、突波或杂讯等现象，使计算机系统运行更加安全可靠。ups接入市电，当市电输入正常时，ups将市电稳压后供应给终端设备使用，同时还向其内置的储能装置充电；当市电中断或出现异常(例如停电)时, ups 立即将内置的储能装置的电能通过逆变转换的方法向负载继续供应220v交流电，使负载维持正常工作并保护负载的软、硬件系统不受损坏。因此，ups需实时监测交流电（市电），以保证交流电出现中断或异常时及时快速的切换到由储能装置供电。现有技术中，ups进行交流电异常监测一般采用硬件电路信号判断、电压有效值累计判断等方式进行。硬件电路信号判断需要增加额外成本，电压有效值累计判断受限于外部交流电的电能质量，在外部交流电电能质量较差、畸变较明显的应用场景中时，都会出现交流电异常监测判断错误的情况发生。


技术实现要素：

3.本技术主要解决的技术问题是如何提高ups进行交流电异常监测判断的准确性。
4.根据第一方面，一种实施例中提供一种用于不间断供电电源的交流电异常监测方法，包括：不间断供电电源工作在逆变供电模式下，由不间断供电电源的储能装置向该不间断供电电源的负载提供电能；当有外部交流电输入时，获取所述外部交流电的电压有效值和/或频率，且当获取的所述外部交流电的电压有效值和/或频率在一第一预设阈值区间时，切换所述不间断供电电源工作在旁路供电模式，由所述外部交流电向所述负载提供电能；当所述不间断供电电源工作在旁路供电模式时，对所述外部交流电的实时波形进行采样，以获取所述外部交流电的实际综合波形数据；所述实际综合波形数据用于反应所述外部交流电在一预设数量的波形周期上各个点位的电压实际值；将所述实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取所述波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值；所述波形变化异常值用于反应所述外部交流电的电压波形的异常变化量，所述波形变化异常值与所述外部交流电的电压波形的异常变化量成正比；当所述波形变化异常值大于一预设的第一阈值时切换所述不间断供电电源工作在逆变供电模式下。
5.一实施例中，所述交流电异常监测方法还包括：
当所述不间断供电电源工作在旁路供电模式时，实时获取所述外部交流电的电压有效值和/或频率，且当获取的所述外部交流电的电压有效值和/或频率超出所述第一预设阈值区间时，切换所述不间断供电电源工作在逆变供电模式下。
6.一实施例中，所述波形变化提取数学模型的获取方法包括：在一预设时间段内获取所述外部交流电的实际综合波形数据；依据所述实际综合波形数据获取所述外部交流电预设数量的波形周期的特征数据；对预设数量的波形周期的特征数据取均值以获取所述外部交流电单周期的特征均值数据；所述外部交流电单周期的特征均值数据用于反应所述外部交流电的电压波形特征。
7.一实施例中，所述将所述实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取所述波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值；所述波形变化提取数学模型用于将所述外部交流电单周期的特征均值数据与对所述外部交流电的实时波形进行采样获取的所述实际综合波形数据按预设步长进行滑动比较，以获取所述实际综合波形数据在每个波形周期内与所述外部交流电单周期的特征均值数据的差异值，并依据比较获取的所述差异值获取所述波形变化异常值。
8.一实施例中，所述依据比较获取的所述差异值获取所述波形变化异常值，包括：对所述实际综合波形数据在每个波形周期内与所述外部交流电单周期的特征均值数据的差异值取均值，并将取均值后的所述差异值作为所述波形变化异常值。
9.一实施例中，所述对所述外部交流电的实时波形进行采样，以获取所述外部交流电的实际综合波形数据，包括：将所述外部交流电电压波形的每个周期拆分成若干个点位；实时记录所述外部交流电电压波形各个点位的实时电压值，形成一个预设周期数量的波形数据表格；将所述波形数据表格作为所述实际综合波形数据；随着所述外部交流电电压波形的周期性变化，更新所述波形数据表格。
10.一实施例中，所述将所述实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取所述波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值，包括：在每次对所述波形数据表格进行更新前，将所述波形数据表格作为所述实际综合波形数据输入所述波形变化提取数学模型中，以获取一个波形变化异常值。
11.一实施例中，所述外部交流电的电压波形的异常变化量包括所述外部交流电在一个周期中任一点的电压实际值的变化量。
12.根据第二方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如第一方面所述的交流电异常监测方法。
13.根据第三方面，一种实施例中提供一种用于不间断供电电源的交流电异常监测装置，用于应用如第一方面所述的设备识别方法，以对交流电的异常情况进行监测，所述交流电异常监测装置包括：交流电监测模块，用于当所述不间断供电电源工作在旁路供电模式时，对所述外部交流电的实时波形进行采样，以获取所述外部交流电的实际综合波形数据；所述实际综
合波形数据用于反应所述外部交流电在一预设数量的波形周期上各个点位的电压实际值；异常值获取模块，用于将所述实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取所述波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值；所述波形变化异常值用于反应所述外部交流电的电压波形的异常变化量，所述波形变化异常值与所述外部交流电的电压波形的异常变化量成正比；模式切换模块，用于当所述波形变化异常值大于一预设的第一阈值时切换所述不间断供电电源工作在逆变供电模式下。
14.依据上述实施例的交流电异常监测方法，由于首先获取输入不间断供电电源的外部交流电的波形数据特征，再将实时监测获取外部交流电的实际综合波形数据与其波形数据特征进行比较，以实现对外部交流电的异常实现实时监测，进而大大提高不间断供电电源的工作稳定性和可靠性。
附图说明
15.图1为一种实施例中交流电异常监测方法的流程示意图；图2为一种实施例中交流电异常监测装置的框架结构示意图。
具体实施方式
16.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
17.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
18.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
19.由于工作环境的不同，输入每个不间断供电电源的外部交流电的电压波形都不相同，而现有技术中不间断供电电源都按相同的预设判定条件来对交流电的异常进行监测，当不同不间断供电电源输入的外部交流电有较大差异的时候（或发生较大变化的时候），不间断供电电源对外部交流电的异常就会发生误判。
20.在本技术实施例中，首先获取输入不间断供电电源的外部交流电的波形数据特征，再将实时监测获取外部交流电的实际综合波形数据与其波形数据特征进行比较，以实现对外部交流电的异常实现实时监测，进而大大提高不间断供电电源的工作稳定性和可靠性。
21.实施例一：请参考图1，为一种实施例中交流电异常监测方法的流程示意图，本技术公开的交流电异常监测方法用于不间断供电电源对外部交流电的异常进行监测，具体包括：步骤101，进入逆变供电模式。
22.不间断供电电源工作在逆变供电模式下，由不间断供电电源的储能装置向该不间断供电电源的负载提供电能。
23.步骤102，进入旁路供电模式。
24.当有外部交流电输入时，获取外部交流电的电压有效值和/或频率，且当获取的外部交流电的电压有效值和/或频率在一第一预设阈值区间时，切换不间断供电电源工作在旁路供电模式，由外部交流电向所述负载提供电能。
25.步骤103，获取实际综合波形数据。
26.当不间断供电电源工作在旁路供电模式时，对外部交流电的实时波形进行采样，以获取外部交流电的实际综合波形数据，其中，实际综合波形数据用于反应外部交流电在一预设数量的波形周期上各个点位的电压实际值。
27.步骤104，获取波形变化异常值。
28.将实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值。波形变化异常值用于反应外部交流电的电压波形的异常变化量，波形变化异常值与外部交流电的电压波形的异常变化量成正比。一实施例中，外部交流电的电压波形的异常变化量包括外部交流电在一个周期中任一点的电压实际值的变化量。
29.一实施例中，波形变化提取数学模型的获取方法包括：首先，在一预设时间段内获取所述外部交流电的实际综合波形数据。
30.然后，依据实际综合波形数据获取外部交流电预设数量的波形周期的特征数据。
31.最后，对预设数量的波形周期的特征数据取均值以获取外部交流电单周期的特征均值数据。外部交流电单周期的特征均值数据用于反应外部交流电的电压波形特征。
32.一实施例中，波形变化提取数学模型用于将外部交流电单周期的特征均值数据与对外部交流电的实时波形进行采样获取的实际综合波形数据按预设步长进行滑动比较，以获取实际综合波形数据在每个波形周期内与外部交流电单周期的特征均值数据的差异值，并依据比较获取的差异值获取波形变化异常值。
33.一实施例中，对实际综合波形数据在每个波形周期内与外部交流电单周期的特征均值数据的差异值取均值，并将取均值后的所述差异值作为波形变化异常值。
34.步骤105，切换供电模式。
35.当波形变化异常值大于一预设的第一阈值时切换不间断供电电源工作在逆变供电模式下。一实施例中，当不间断供电电源工作在旁路供电模式时，实时获取外部交流电的电压有效值和/或频率，且当获取的外部交流电的电压有效值和/或频率超出第一预设阈值区间时，切换不间断供电电源工作在逆变供电模式下。
36.一实施例中，对外部交流电的实时波形进行采样，以获取外部交流电的实际综合波形数据，包括：首先，将外部交流电电压波形的每个周期拆分成若干个点位。
37.然后，实时记录外部交流电电压波形各个点位的实时电压值，形成一个预设周期
数量的波形数据表格。
38.最后，将波形数据表格作为实际综合波形数据。
39.一实施例中，随着外部交流电电压波形的周期性变化，更新波形数据表格，且在每次对波形数据表格进行更新前，将波形数据表格作为实际综合波形数据输入波形变化提取数学模型中，以获取一个波形变化异常值。一实施例中，对获取的多个波形变化异常值取均值在与预设的第一阈值进行比较，在依据比较结果来切换不间断供电电源的供电模式。
40.请参考图2，为一种实施例中交流电异常监测装置的框架结构示意图，本技术还公开了一种交流电异常监测装置，用于应用如上所述的交流电异常监测方法，对交流电的异常情况进行监测，该交流电异常监测装置包括交流电监测模块100、异常值获取模块200和模式切换模块300。交流电监测模块100用于当不间断供电电源工作在旁路供电模式时，对外部交流电的实时波形进行采样，以获取外部交流电的实际综合波形数据，其中，实际综合波形数据用于反应外部交流电在一预设数量的波形周期上各个点位的电压实际值。异常值获取模块200用于将实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值，波形变化异常值用于反应外部交流电的电压波形的异常变化量，波形变化异常值与外部交流电的电压波形的异常变化量成正比。模式切换模块300用于当波形变化异常值大于一预设的第一阈值时切换不间断供电电源工作在逆变供电模式下。
41.下面通过具体的实施例来描述本技术公开的交流电异常监测方法，具体包括：不间断供电电源在逆变供电模式下，当外部交流电接入后，不间断供电电源的控制器将外部交流电电压的有效值及频率同设定的额定电压有效值及频率进行对比，若外部交流电电压有效值及电压频率满足要求（比如有效值及频率均在额定电压有效值及频率
±
20%的阈值范围内），则认为外部交流电正常，不间断电源开始进入旁路供电模式。进入旁路供电模式后，不间断供电电源的控制器将一个外部交流电周期拆分成若干个点位（例如400个点位数），开始实时记录外部交流电的各点位电压，形成一个表格，并随着外部交流电波形的周期性更新，采样计算后不断更新表格内各点位电压，实现对外部交流电电压波形的学习拟合，使其越来越接近外部交流电电压的“实际综合波形”（即将各点位电压平均值合成的外部交流电电压参考波形）。由于外部交流电电压波形一般是周期性重复，每个周期内各点位电压不会有太大的差异，因此可以通过周期性学习得到外部交流电周期内每个点位的电压实际值变化规律，计算得出每个点位的电压综合值，生成并更新可作为判断基准的电压综合波形（即生成波形变化提取数学模型）。
42.在波形变化提取数学模型中应用检测滑窗的方式，实时记录最新时刻当前点位的外部交流电电压实际值，并将其与当前点位的外部交流电电压综合值进行比较，计算二者差异。设置一个电压差异判定标准（比如外部交流电电压实际值偏离外部交流电电压综合值超过
±
20%认为该点位电压异常），设置一个“电压异常点位数判定阈值”（比如总点位数的20%），计算电压异常的点位数量，若大于“电压异常点位数判定阈值”，则认为“异常点位过多”。若“异常点位过多”或“当前外部交流电实际有效值及频率偏离额定电压有效值及频率
±
20%的阈值范围”，则认为外部交流电异常。当判定外部交流电异常时，不间断供电电源可立刻由旁路供电模式切换为逆变供电模式，实现供电模式的切换。
43.本技术公开的交流电异常监测方法和装置，首先不间断供电电源工作在旁路供电
模式时，对外部交流电的实时波形进行采样，以获取外部交流电的实际综合波形数据；然后将实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值；最后当波形变化异常值大于一预设的第一阈值时切换不间断供电电源工作在逆变供电模式下。由于首先获取输入不间断供电电源的外部交流电的波形数据特征，再将实时监测获取外部交流电的实际综合波形数据与其波形数据特征进行比较，以实现对外部交流电的异常实现实时监测，进而大大提高不间断供电电源的工作稳定性和可靠性。
44.本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
45.以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

技术特征：
1.一种用于不间断供电电源的交流电异常监测方法，其特征在于，包括：不间断供电电源工作在逆变供电模式下，由不间断供电电源的储能装置向该不间断供电电源的负载提供电能；当有外部交流电输入时，获取所述外部交流电的电压有效值和/或频率，且当获取的所述外部交流电的电压有效值和/或频率在一第一预设阈值区间时，切换所述不间断供电电源工作在旁路供电模式，由所述外部交流电向所述负载提供电能；当所述不间断供电电源工作在旁路供电模式时，对所述外部交流电的实时波形进行采样，以获取所述外部交流电的实际综合波形数据；所述实际综合波形数据用于反应所述外部交流电在一预设数量的波形周期上各个点位的电压实际值；将所述实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取所述波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值；所述波形变化异常值用于反应所述外部交流电的电压波形的异常变化量，所述波形变化异常值与所述外部交流电的电压波形的异常变化量成正比；当所述波形变化异常值大于一预设的第一阈值时切换所述不间断供电电源工作在逆变供电模式下。2.如权利要求1所述的交流电异常监测方法，其特征在于，还包括：当所述不间断供电电源工作在旁路供电模式时，实时获取所述外部交流电的电压有效值和/或频率，且当获取的所述外部交流电的电压有效值和/或频率超出所述第一预设阈值区间时，切换所述不间断供电电源工作在逆变供电模式下。3.如权利要求1所述的交流电异常监测方法，其特征在于，所述波形变化提取数学模型的获取方法包括：在一预设时间段内获取所述外部交流电的实际综合波形数据；依据所述实际综合波形数据获取所述外部交流电预设数量的波形周期的特征数据；对预设数量的波形周期的特征数据取均值以获取所述外部交流电单周期的特征均值数据；所述外部交流电单周期的特征均值数据用于反应所述外部交流电的电压波形特征。4.如权利要求3所述的交流电异常监测方法，其特征在于，所述将所述实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取所述波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值；所述波形变化提取数学模型用于将所述外部交流电单周期的特征均值数据与对所述外部交流电的实时波形进行采样获取的所述实际综合波形数据按预设步长进行滑动比较，以获取所述实际综合波形数据在每个波形周期内与所述外部交流电单周期的特征均值数据的差异值，并依据比较获取的所述差异值获取所述波形变化异常值。5.如权利要求4所述的交流电异常监测方法，其特征在于，所述依据比较获取的所述差异值获取所述波形变化异常值，包括：对所述实际综合波形数据在每个波形周期内与所述外部交流电单周期的特征均值数据的差异值取均值，并将取均值后的所述差异值作为所述波形变化异常值。6.如权利要求1所述的交流电异常监测方法，其特征在于，所述对所述外部交流电的实时波形进行采样，以获取所述外部交流电的实际综合波形数据，包括：将所述外部交流电电压波形的每个周期拆分成若干个点位；
实时记录所述外部交流电电压波形各个点位的实时电压值，形成一个预设周期数量的波形数据表格；将所述波形数据表格作为所述实际综合波形数据；随着所述外部交流电电压波形的周期性变化，更新所述波形数据表格。7.如权利要求6所述的交流电异常监测方法，其特征在于，所述将所述实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取所述波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值，包括：在每次对所述波形数据表格进行更新前，将所述波形数据表格作为所述实际综合波形数据输入所述波形变化提取数学模型中，以获取一个波形变化异常值。8.如权利要求1所述的交流电异常监测方法，其特征在于，所述外部交流电的电压波形的异常变化量包括所述外部交流电在一个周期中任一点的电压实际值的变化量。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述介质上存储有程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1至8中任一项所述的交流电异常监测方法。10.一种用于不间断供电电源的交流电异常监测装置，其特征在于，用于应用如权利要求1至8中任一项所述的交流电异常监测方法，对交流电的异常情况进行监测，所述交流电异常监测装置包括：交流电监测模块，用于当所述不间断供电电源工作在旁路供电模式时，对所述外部交流电的实时波形进行采样，以获取所述外部交流电的实际综合波形数据；所述实际综合波形数据用于反应所述外部交流电在一预设数量的波形周期上各个点位的电压实际值；异常值获取模块，用于将所述实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取所述波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值；所述波形变化异常值用于反应所述外部交流电的电压波形的异常变化量，所述波形变化异常值与所述外部交流电的电压波形的异常变化量成正比；模式切换模块，用于当所述波形变化异常值大于一预设的第一阈值时切换所述不间断供电电源工作在逆变供电模式下。

技术总结
本申请公开了一种用于不间断供电电源的交流电异常监测方法和装置，首先不间断供电电源工作在旁路供电模式时，对外部交流电的实时波形进行采样，以获取外部交流电的实际综合波形数据；然后将实际综合波形数据输入一波形变化提取数学模型中，并获取波形变化提取数学模型输出的波形变化异常值；最后当波形变化异常值大于一预设的第一阈值时切换不间断供电电源工作在逆变供电模式下。由于首先获取输入不间断供电电源的外部交流电的波形数据特征，再将实时监测获取外部交流电的实际综合波形数据与其波形数据特征进行比较，以实现对外部交流电的异常实现实时监测，进而大大提高不间断供电电源的工作稳定性和可靠性。供电电源的工作稳定性和可靠性。供电电源的工作稳定性和可靠性。


技术研发人员：李星宇 张起校
受保护的技术使用者：深圳古瑞瓦特电源科技有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/10/5