一種基於自適應建模分析的配電網故障預警系統及方法與流程
2023-05-17 04:26:31
本發明涉及電氣工程技術領域，特別涉及一種基於自適應建模分析的配電網故障預警系統及方法。
背景技術：
隨著經濟的快速發展，人們對電力供電的質量要求越來越高。配電網處於電力系統的末端，直接負責對用戶的供電，由於其線路結構複雜，線路之間的交叉、跨越、並架、分支等關係逐漸增多，同時其身處環境惡劣，發生故障在所難免。為了提高用戶的供電可靠性，較多研究通過應用配網故障快速復電技術來及時實現用戶的復電，但通過對故障預警技術來實現從源頭遏制故障發生的研究較少涉及。
現有的一些對配電網故障預警相關技術，主要還是停留在理論研究方面，同時由於其缺乏自適應性及相關準確性等問題，很難付諸於實際應用。因此，如何自適應性的分析配電網故障，是本領域技術人員需要解決的技術問題。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種基於自適應建模分析的配電網故障預警方法，該方法能夠自適應性的分析配電網故障，自適應強、準確度高；本發明的另一目的是提供一種基於自適應建模分析的配電網故障預警系統。
為解決上述技術問題，本發明提供一種基於自適應建模分析的配電網故障預警方法，包括：
獲取預定系統中的監測數據的數據信息段，並對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據；
根據各主鍵啟動數據分別統計對應的預定參數值，並根據所述預定參數值計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值；
將所述故障預警值與各評價結果預設範圍進行比較，確定所述故障預警值對應的評價結果；
根據所述評論結果，執行對應操作。
其中，獲取預定系統中的監測數據的數據信息段，並對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據，包括：
獲取預定系統中的監測數據的數據信息段；
判斷獲取的所述數據信息段中相同數據信息段的時間間隔是否超過時間閾值；若是，則記錄所有的相同數據信息段；若否，則在時間閾值內所有的相同數據信息段僅記錄一次；
對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據。
其中，根據各主鍵啟動數據分別統計對應的預定參數值，並根據所述預定參數值計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值，包括：
按照預定周期統計各主鍵啟動數據分別統計對應的連續數值，累計數值及當時數值；
根據故障預警值公式計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值，其中，故障預警值＝連續數值*權重X+累計數值*權重Y+當時數值*權重Z。
其中，將所述故障預警值與各評價結果預設範圍進行比較，確定所述故障預警值對應的評價結果，包括：
將所述故障預警值與第一預設範圍進行比較，當所述故障預警值在所述第一預設範圍，則評論結果為存在故障；
將所述故障預警值與第二預設範圍進行比較，當所述故障預警值在所述第二預設範圍，則評論結果為發出預警信息；
將所述故障預警值與第三預設範圍進行比較，當所述故障預警值在所述第三預設範圍，則評論結果為有效故障信息；
將所述故障預警值與第四預設範圍進行比較，當所述故障預警值在所述第四預設範圍，則評論結果為無效故障信息。
其中，還包括：
分析操作人員反饋的執行操作的結果；
根據分析結果，對所述時間閾值，所述預定周期，所述權重X，所述權重Y，所述權重Z，所述各評價結果預設範圍進行優化修改。
其中，還包括：
在預定時間段內，判斷所述預定參數值是否滿足頻發條件；
若是，則輸出頻發信息。
本發明還提供一種基於自適應建模分析的配電網故障預警系統，包括：
一階網絡模塊，用於獲取預定系統中的監測數據的數據信息段，並對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據；
二階網絡模塊，用於根據各主鍵啟動數據分別統計對應的預定參數值，並根據所述預定參數值計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值；
三階網絡模塊，用於將所述故障預警值與各評價結果預設範圍進行比較，確定所述故障預警值對應的評價結果；
執行模塊，用於根據所述評論結果，執行對應操作。
其中，所述一階網絡模塊包括：
獲取單元，用於獲取預定系統中的監測數據的數據信息段；
判斷單元，用於判斷獲取的所述數據信息段中相同數據信息段的時間間隔是否超過時間閾值；若是，則記錄所有的相同數據信息段；若否，則在時間閾值內所有的相同數據信息段僅記錄一次；
主鍵啟動數據獲取單元，用於對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據。
其中，所述二階網絡模塊包括：
參數統計單元，用於按照預定周期統計各主鍵啟動數據分別統計對應的連續數值，累計數值及當時數值；
故障預警值計算單元，用於根據故障預警值公式計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值，其中，故障預警值＝連續數值*權重X+累計數值*權重Y+當時數值*權重Z。
其中，還包括：
反饋分析模塊，用於分析操作人員反饋的執行操作的結果；
優化模塊，用於根據分析結果，對所述時間閾值，所述預定周期，所述權重X，所述權重Y，所述權重Z，所述各評價結果預設範圍進行優化修改。
本發明所提供的基於自適應建模分析的配電網故障預警方法，包括：獲取預定系統中的監測數據的數據信息段，並對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據；根據各主鍵啟動數據分別統計對應的預定參數值，並根據所述預定參數值計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值；將所述故障預警值與各評價結果預設範圍進行比較，確定所述故障預警值對應的評價結果；根據所述評論結果，執行對應操作；可見，該方法能夠自適應性的分析配電網故障，自適應強、準確度高；本發明還提供了一種基於自適應建模分析的配電網故障預警系統，具有上述有益效果，在此不再贅述。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發明實施例所提供的基於自適應建模分析的配電網故障預警方法的流程圖；
圖2為本發明實施例所提供的基於自適應建模分析的配電網故障預警方法的流程示意圖；
圖3為本發明實施例所提供的基於自適應建模分析的配電網故障預警系統的結構框圖。
具體實施方式
本發明的核心是提供一種基於自適應建模分析的配電網故障預警方法，該方法能夠自適應性的分析配電網故障，自適應強、準確度高；本發明的另一目的是提供一種基於自適應建模分析的配電網故障預警系統。
為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參考圖1，圖1為本發明實施例所提供的基於自適應建模分析的配電網故障預警方法的流程圖；該方法可以包括：
S100、獲取預定系統中的監測數據的數據信息段，並對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據；
其中，通過對能量管理系統(EMS)、配網調度告警智能診斷系統(IDS)、計量自動化主站系統及配網生產管理系統(MIS)以及計量主站等系統獲取反映配網設備具有潛在故障的數據信息段，對得到的數據信息段進行分析，識別數據信息段所屬的類型即主鍵啟動數據；其中，這裡的主鍵啟動數據主要為表示配網設備具有潛在故障數據信息段，目的是通過這些數據可以反映配網設備的運行狀態，實現對配網設備的監控，主鍵啟動數據可以包括：
(1)反映變電站母線接地瞬間復歸告警信號「出線開關(FD)接地保護啟動」，識別為「FD接地保護啟動」欄位；
(2)反映配網線路短路故障瞬間復歸告警信號「FD短路保護啟動」，識別為「FD短路保護啟動」欄位；
(3)反映配網自動化開關短路故障瞬間復歸告警信號「自動化開關(FTU)短路保護啟動」，識別為「FTU短路保護啟動」欄位；
(4)反映配網自動化開關接地故障瞬間復歸告警信號「FTU接地保護啟動」，識別為「FTU接地保護啟動」欄位。
上述四種是常見的配網設備潛在故障的欄位。當然，優選的，為了進一步提高該方法的全面性和可靠性，也可以增加主鍵啟動數據的類型，即擴大監控範圍不僅對具有潛在故障數據信息段進行獲取，也可以獲取已發生故障的數據信息段，通過對已發生故障的數據信息段監控統計，可以得到配電網真實全面的運行狀態，可以對配電網未來的運行狀態進行預測，可以根據比較全面的監控信息獲取配電網中各個設備的實際情況。例如可以根據統計結果發現頻發的故障類型，可以針對該故障類型對應的設備進行及時維修和查看，以免再次發生類似故障。
這裡已發生故障的數據信息段可以包括：
(1)反映配網線路已發生接地故障的告警信號「FD零序告警，手動斷開」、「FD零序動作」、「FD零序動作，重合成功」、「FD零序動作，重合不成功」，識別為「FD發生接地故障」欄位；
(2)反映配網線路已發生短路故障的告警信號「FD速斷動作」、「FD速斷動作、重合成功」、「FD速斷動作、重合不成功」、「FD過流動作」、「FD過流動作、重合成功」、「FD過流動作、重合不成功」、「FD[保護]動作」、「FD[保護]動作，重合成功」、「FD[保護]動作，重合不成功」，識別為「FD發生短路故障」欄位；
(3)反映配網自動化開關已發生接地故障的告警信號「FTU零序動作」、「FTU零序動作，重合成功」、「FTU零序動作，重合不成功」，識別為「FTU發生接地故障」欄位；
(4)反映配網自動化開關已發生短路故障的告警信號「FTU過流動作」、「FTU過流動作、重合成功」、「FTU過流動作、重合不成功」、「FTU[保護]動作」、「FTU[保護]動作，重合成功」、「FTU[保護]動作，重合不成功」，識別為「FTU發生短路故障」欄位；
(5)反映單臺配變失壓的告警信號，識別為「配變(TTU)單個失壓故障」；反映多臺配變失壓的告警信號，識別為「TTU多個失壓故障」欄位。
(6)反映單位配變缺相的告警信號，識別為「TTU單個缺相故障」；反映多臺配變失壓的告警信號，識別為「TTU多個缺相故障」欄位。
進一步，為了提高獲取數據的可靠性，避免重複多次技術，影響故障預警結果的準確性，這裡可以對獲取數據信息段的時間進行限制，優選的，獲取預定系統中的監測數據的數據信息段，並對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據，包括：
獲取預定系統中的監測數據的數據信息段；
判斷獲取的所述數據信息段中相同數據信息段的時間間隔是否超過時間閾值；若是，則記錄所有的相同數據信息段；若否，則在時間閾值內所有的相同數據信息段僅記錄一次；
對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據。
其中，這裡的時間閾值可以根據用戶的實際需要進行確定，也可以設置初值後，根據系統反饋告警運行結果，對設置的時間閾值可以進行修正。例如在相同間隔內獲取的數據信息段簡稱欄位在5分鐘內(時間閥值設置為5分鐘，後期可自適應優化)只發起一條記錄。
S110、根據各主鍵啟動數據分別統計對應的預定參數值，並根據所述預定參數值計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值；
其中，由於每種主鍵啟動數據對應的實際情況不同，有的主鍵啟動數據若發生1次就意味著存在故障預警信息，有的主鍵啟動數據在一定時間段內發生若干次才意味著存在故障預警信息；且進一步為了後續對整個配電網絡進行分析，也需要更多的歷史數據和更豐富的參數信息作為支撐。因此，這裡根據獲取的主鍵啟動數據的類型分別進行相對應預定參數值的統計，以便於進行後續分析計算。
這裡的預定參數值為表徵配電網主鍵啟動數據狀態的值，可以有用戶根據實際需要進行確定，也可以在確定後根據技術的發展進行修改。例如預定參數值可以是連續數值，累計數值及當時數值等，其中，連續數值一般為發生時間同線路間隔記錄倒序查詢連續幾日(含當日)有數據；累計數值一般為發生時間同線路間隔記錄倒序查詢一定周期(默認為30日，周期閥值，後期可自適應優化)內有幾日(含當日)有同類數據；當時數值一般為發生時間同線路間隔記錄當日內發生過多少次記錄。
根據預定參數值計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值，優選的，根據故障預警值公式計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值，其中，故障預警值＝連續數值*權重X+累計數值*權重Y+當時數值*權重Z。
其中，權重X，權重Y，權重Z可以根據每種主鍵啟動數據對應的類型進行設置。可先由用戶根據實際情況設置(例如分別為4、3、2)。後續可通過操作人員實際操作的反饋結果自適應優化上述值。例如根據操作人員錄入的巡視工單的信息進行分析，並根據分析結果自適應優化上述值。
其中，當這裡的主鍵啟動數據包含了潛在故障數據信息段及已發生故障的數據信息段時，僅對潛在故障數據信息段對應的主鍵啟動數據進行故障預警值的計算，因為已發生故障的數據信息段對應的故障信息已經發生，不需要在進行是否需要預警的計算和判斷，但是可以對已發生故障的數據信息段對應的主鍵啟動數據進行預定參數值的統計，這個統計結果可以表徵哪種故障信息為頻發信息，則需要提醒操作人員注意防護，或者根據故障發生的時間規律，預測未來對應設備發生故障的時間點等，用戶可以根據已發生故障數據信息段統計的預定參數值進行故障分析，並根據分析結果執行相應的操作。
這裡為了區分潛在故障數據信息段及已發生故障的數據信息段，在計算故障預警值時，優選的，判斷主鍵啟動數據是否對應為潛在故障數據信息段，若是，則根據該主鍵啟動數據對應的預定參數值計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值。例如，將「FD接地保護啟動」欄位、「FD短路保護啟動」欄位、「FTU短路保護啟動」欄位、「FTU接地保護啟動」欄位分別作為需要進行故障預警值計算的主鍵啟動數據。
這裡也可以對上述潛在故障數據信息段(如上述四種欄位)進行總分值計算。上述潛在故障數據信息段的總故障預警值＝相同間隔內所有上述潛在故障數據信息段按計算得到的故障預警值。這裡通過對總故障預警值的判定，得到配電網故障預警信息。針對有的故障發生時會觸發多個設備的潛在故障數據信息段均發生記錄，因此可以計算上述潛在故障數據信息段的總故障預警值。
S120、將所述故障預警值與各評價結果預設範圍進行比較，確定所述故障預警值對應的評價結果；
S130、根據所述評論結果，執行對應操作。
其中，每種主鍵啟動數據對故障預警值的評價可以一樣，也可以不一樣，具體根據故障預警值進行評價的過程可以根據具體的配電網的情況進行調整。即各評價結果預設範圍可以有用戶進行確定，相應的根據所述評論結果，執行對應操作，也可以根據實際需要進行設定。
可選的，將所述故障預警值與第一預設範圍進行比較，當所述故障預警值在所述第一預設範圍，則評論結果為存在故障；
將所述故障預警值與第二預設範圍進行比較，當所述故障預警值在所述第二預設範圍，則評論結果為發出預警信息；
將所述故障預警值與第三預設範圍進行比較，當所述故障預警值在所述第三預設範圍，則評論結果為有效故障信息；
將所述故障預警值與第四預設範圍進行比較，當所述故障預警值在所述第四預設範圍，則評論結果為無效故障信息。
其中，舉例說明上述情況：
(1)故障預警值≥80，評價結果輸出為「已命中」；
(2)50≤故障預警值＜80，評價結果輸出為「預警」；
(3)30≤故障預警值＜50，評價結果輸出為「有效」；
(4)故障預警值＜30，評價結果輸出為「無效」。
其中，若滿足(1)可以發出故障預警巡視工單，使相對應的操作人員進行實際巡視，排除故障信息。即若故障預警記錄總分值評價總分值≥80，評價結果輸出為「已命中」。通過系統發起配網巡視工單，配網運維人員根據故障預警巡視工單進行現場巡視，並將巡視結果進行填報錄入系統。
其中，各評價結果預設範圍區間可根據後期故障預警巡視工單評價分析結果來自適應優化調整。
即基於上述技術方案，優選的，該方法還可以包括：
分析操作人員反饋的執行操作的結果；
根據分析結果，對所述時間閾值，所述預定周期，所述權重X，所述權重Y，所述權重Z，所述各評價結果預設範圍進行優化修改。
例如，所述故障預警巡視工單所反饋的巡視結果進行評價分析；對評價分析結果，優化上述過程中相應的一些時間周期及數值閥值，達到自適應優化目的，從而使故障預警發起的巡視工單準確性得到提高。
請參考圖2，用到所述系統的基於自適應建模分析的基於自適應建模分析的配電網故障預警方法具體實施過程如下：
S1通過EMS4、IDS5、MIS6、計量主站7獲取反映配網設備具有潛在故障或已發生故障的數據。
S2對S1系統所述數據進行二次加工8；
S3通過設置的時間閥值9進行控制故障預警記錄及其基礎數據10的處理；
S4通過設置的預設周期11進行站線變戶樣本數據多維度公共模型數據分析12處理；
S5通過設置的權重值(權重X，權重Y，權重Z)13進行故障預警記錄分類及數據評分14處理；
S6通過設置的總分閥值即各評價結果預設範圍區間15進行總評分及診斷命中16處理；
S7通過設置的參數控制17進行「已命中」故障預警記錄發布配網巡視表單18；
S8對發布的配網巡視表單進行評價分析19；
S9根據S8結果分別對S3-S7步驟中的閥值進行優化採樣20、優化時間閥值21、優化預設周期22、優化權重23、優化總分閥值24達到自適應目的。
基於上述技術方案，本發明實施例提供的基於自適應建模分析的配電網故障預警方法，基於自適應建模分析的基於自適應建模分析的配電網故障預警方法，通過對反映配電網設備故障的數據信息進行建模分析、處理，應用多維度評價及打分機制來對配網設備有可能發生的故障實現預警，對於評分值較高的設備通過發布配網巡視工單並根據工單評價分析結果來優化模型，實現模型的自適應目的，提高了故障預警的準確性。
基於上述任意技術方案，該方法還包括：
在預定時間段內，判斷所述預定參數值是否滿足頻發條件；
若是，則輸出頻發信息。
其中，根據每種主鍵啟動數據的具體情況設置其為頻發的條件，以便在預定時間段內，判斷所述預定參數值是否滿足頻發條件若是，則輸出頻發信息。例如若某一主鍵啟動數據在30天內數量超過20條，或者其連續數值或累計數值任意超過100，則評價結果輸出為「頻發」。這裡並不對具體的頻發條件進行限制。
基於上述技術方案，本發明實施例提的基於自適應建模分析的配電網故障預警方法，首先通過對能量管理系統(EMS)、配網調度告警智能診斷系統(IDS)、計量自動化主站系統及配網生產管理系統(MIS)等系統獲取反映配網設備具有潛在故障或已發生故障的數據信息；其次通過一階網絡模塊分析搭建自適應模型分析獲取的數據並將其作為主鍵啟動數據分析；然後通過二階網絡模塊對數據分析定義分類應用數據，獲取相應數據比重，以便於收斂數據；最後通過三階網絡模塊評價分析對相應的數據進行評分，根據評分值高低定義故障預警結果為「已命中」、「預警」、「有效」、「無效」、「頻發」。對於故障預警為已命中的故障預警事件，通過發布配網巡視工單，指導運維人員進行相應消缺工作，同時根據對配網巡視工單評價分析來優化故障預警數據分析模型，達到自適應目的。
本發明實施例提供了基於自適應建模分析的配電網故障預警方法，能夠自適應性的分析配電網故障，自適應強、準確度高。
下面對本發明實施例提供的基於自適應建模分析的配電網故障預警系統進行介紹，下文描述的基於自適應建模分析的配電網故障預警系統與上文描述的基於自適應建模分析的配電網故障預警方法可相互對應參照。
請參考圖3，圖3為本發明實施例所提供的基於自適應建模分析的配電網故障預警系統的結構框圖，該系統可以包括：
一階網絡模塊100，用於獲取預定系統中的監測數據的數據信息段，並對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據；
二階網絡模塊200，用於根據各主鍵啟動數據分別統計對應的預定參數值，並根據所述預定參數值計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值；
三階網絡模塊300，用於將所述故障預警值與各評價結果預設範圍進行比較，確定所述故障預警值對應的評價結果；
執行模塊400，用於根據所述評論結果，執行對應操作。
其中，通過一階網絡模塊100通過數據採集並進行數據加工，搭建模型分析數據，獲取主鍵啟動數據；然後通過二階網絡模塊200進行定義分類應用數據，獲取數據統計值，以便於收斂數據；然後通過三階網絡模塊300進行數據評分，定義輸出「已命中、預警、有效、無效、異常」結論的數值比重。
可選的，所述一階網絡模塊100包括：
獲取單元，用於獲取預定系統中的監測數據的數據信息段；
判斷單元，用於判斷獲取的所述數據信息段中相同數據信息段的時間間隔是否超過時間閾值；若是，則記錄所有的相同數據信息段；若否，則在時間閾值內所有的相同數據信息段僅記錄一次；
主鍵啟動數據獲取單元，用於對所述數據信息段進行分析，獲取各主鍵啟動數據。
基於上述任意技術方案，可選的，所述二階網絡模塊200包括：
參數統計單元，用於按照預定周期統計各主鍵啟動數據分別統計對應的連續數值，累計數值及當時數值；
故障預警值計算單元，用於根據故障預警值公式計算對應的主鍵啟動數據的故障預警值，其中，故障預警值＝連續數值*權重X+累計數值*權重Y+當時數值*權重Z。
基於上述任意技術方案，可選的，該系統還包括：
反饋分析模塊，用於分析操作人員反饋的執行操作的結果；
優化模塊，用於根據分析結果，對所述時間閾值，所述預定周期，所述權重X，所述權重Y，所述權重Z，所述各評價結果預設範圍進行優化修改。
基於上述任意技術方案，可選的，該系統還包括：
頻發判定模塊，用於在預定時間段內，判斷所述預定參數值是否滿足頻發條件；若是，則輸出頻發信息。
說明書中各個實施例採用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的裝置而言，由於其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。
專業人員還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬體、計算機軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。
結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬體、處理器執行的軟體模塊，或者二者的結合來實施。軟體模塊可以置於隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。
以上對本發明所提供的基於自適應建模分析的配電網故障預警方法及系統進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。