CN105527597A - 一种配变监测终端故障诊断处理系统及其诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于配电网运行安全技术领域，具体涉及一种配变监测终端故障诊断处理系统及其诊断方法，包括配变监测终端、前置采集机、处理器、存储器、诊断机、指令生成器和人机交互界面，本发明根据采集设备类型、配变监测终端的属性、配变终端的设备数据属性寻找该设备的故障属性以及故障属性挑选的假设方案去求解故障识别具体问题，利用聚类算法对电能量终端数据进行聚类分析以及故障判断，本发明应用于配变监测终端现场故障排除工作中，提高终端运维的效率和终端在线率，为实现终端故障诊断处理提供了一套方便、高效的解决方案。

Description

一种配变监测终端故障诊断处理系统及其诊断方法

技术领域

本发明属于计量自动化平台数据采集与配电电网运行安全技术领域，具体涉及一种配变监测终端故障诊断处理系统及其诊断方法。

背景技术

配变监测终端故障诊断在国外起步较早，大约20世纪70年代许多发达国家就开始了电力系统终端故障诊断的试点工作，主要包括终端软件系统的故障诊断和终端装置设备的故障诊断。而国内起步相对较晚，直到90年代末国内才开始逐步建设电力采集系统，至今虽然已在多个应用领域取得成效，随着经济的快速发展，电力生产、输送及消费过程朝着大规模化，智能化和复杂化发展。计量自动化终端数量越来越大，发生故障的数量和概率越来越高，运维难度越来越高。因此，及时有效对运行中的配变监测终端异常故障进行监测和诊断就显得相当迫切和重要。而目前，配变采集终端故障定位基本还是依靠技术人员现场巡检、现场故障排查或者通过简单execl数据对比等传统的故障排查方法故障判断手法单一，并且局限于人为技能以及技术人员的现场经验，故而故障定位、判断的效率、准确性不高。

因此，利用具备故障诊断应用性强、准确率高、数据分析全、可扩展性高配变监测终端故障在线诊断系统，应用于现场故障排除工作中，将大大改善故障定位、判断的效率、准确性不高的问题，提高配变监测终端故障处理速度和运维效率。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供一种配变监测终端故障诊断处理系统及其诊断方法，本发明能准确完成电网故障智能诊断和分析，提高了电网故障诊断的效率，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种配变监测终端故障诊断处理系统，其特征在于：包括配变监测终端、前置采集机、处理器、存储器、诊断机、指令生成器和人机交互界面，

所述配变监测终端对现场的电能量数据信息点进行采集，并且通过无线网络发送至前置采集机；

所述前置采集机接收配变监测终端发送来的信息点数据，并且进行数据初步的合理性检测和解析,然后发送至数据处理器；

所述处理器负责接收前置采集机采集数据，根据数据诊断规则进行数据转化和信息归类处理，并按照一定顺序临时保存；

所述存储器存储处理器传送来的可识别原始信息数据，并向诊断机发送数据诊断请求指令；并按照数据库结构按照分区不同来存储不同的信息；

所述诊断机接收存储器请求的诊断指令，获取存储器的数据并建立通信信息规则进行数据匹配，并把来自存储器的信息转换为系统可识别的数据信息，将数据信息传入数据进行格式化，同时确定数据的性质并进行一定的信息聚类分析处理，再按优先权加入缓冲带，准备进入推理机线程，并获取推理机线程与知识库建立的通信数据规则进行推理分析，同时将诊断验证和分析判断的结果送入指令生成器。

所述指令生成器把数据诊断机分析判断结果生成数据诊断分析报告，并且按照规范格式命令将数据诊断分析报告输送至前端采集机；

所述人机交互界面根据诊断机发送的诊断结果进行数据展现同时并同时可发送至外界执行模块动执行处理，同时人机交互界面是所有信息的显示部分成报表，可供数据查询、浏览以及规则库定义。

优选地，所述诊断机包括数据诊断入口、解释线程、知识库获取线程、推理机线程、知识库和工作数据库。通过所述数据诊断入口输入配变监测终端故障数据信息，立即获取存储器数据信息，由解释线程和知识库获取线程同时响应，解释线程针对存储器的原始数据进行归类解析，同时解析结果发送至推理机线程，知识库线程获取到存储器的原始数据，并且根据知识库规则进行数据分析，同时把知识库规则推送至推理机线程，由推理机线程根据知识库的专家系统规则进行数据推理，将判定的结果生成规范化的命令、故障统计及处理建议报表，并通过人机交互界面进行数据的汇总以及展现，并传送给生产人员或外界执行模块。

优选地，所述推理分析包括静态推理和动态推理方式，静态推理方式只诊断当前的单一数据进行数据推理分析，动态推理方式只指接收当前的单一的数据和主动获取其他现场信息点的其他运行数据进行综合性分析。

优选地，所述处理器采用Intel至强E5芯片处理器2.4GHz，主板芯片组IntelC600内核处理模块，所述存储器主要由DELLPERCH310控制器、SAS外部接口组成

优选地，所述配变监测终端与前置采集机通过GPRS/CDMA无线网络建立通信采集网络连接，所述前置采集机与处理器通过TCP/IP协议建立通信连接。

一种配变监测终端故障诊断处理系统的诊断方法，所述诊断方法包括如下步骤：

a)根据采集设备类型，在知识库寻找配变监测终端属性，包括采集设备、上行通信规约、是否带无功补偿功能等属性；

b)根据配变监测终端的属性，搜寻设备数据属性的知识库，确定为配变监测终端等信息；

c)根据配变终端的设备数据属性寻找该设备的故障属性；针对终端当前数据特点，进而建立配变监测终端故障的各种假设方案集，包括是否是有心跳报文、是否连续超过1440分钟、是否无网络信号、是否停电、是否终端参数有变更、SIM卡是否超流量；

d)根据故障属性挑选的假设方案去求解故障识别具体问题，主要基于终端故障异常特征，利用聚类算法对电能量终端数据进行聚类分析以及故障判断；

e)如果当前选定某一假设方案不能真正解决问题，则回溯到假设方案序列中的下一个假设方案，重复求解问题；

f)循环执行步骤a至步骤e的诊断过程，直到问题已经解决或所有可能的求解方案都不能解决问题而宣告“无解”为止。

综上所述，本发明由于采用了以上技术方案，本发明具有以下显著效果：

本发明通过采集配变监测终端电压电流告警等信息，并经过故障诊断知识专家库算法的诊断机，进行终端故障信息聚类分析处理，将判定的结果生成规范化的命令、故障统计报表，并提供故障处理建议。本发明较方便应用于配变监测终端现场故障诊断和排除工作中，将大大提高终端现场故障处理及运维的效率，并具有启发性、透明性和灵活性等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一种配变监测终端故障诊断处理系统的系统结构框图。

图2是本发明一种配变监测终端故障诊断处理系统的诊断机原理模型图。

图3是本发明一种配变监测终端故障诊断处理系统诊断方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，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。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

下面结合附图1，对一种配变监测终端故障诊断处理系统进一步阐述，所述诊断系统包括配变监测终端、前置采集机、处理器、存储器、诊断机、指令生成器、人机交互界面，其中前置采集机与处理器建立通信连接，处理器与存储器建立通信连接，存储器与诊断机建立通信连接，通过诊断机特有的诊断知识专家库算法以及诊断规则完成故障诊断工作。

所述配变监测终端与前置采集机通过GPRS/CDMA公网建立通信连接，配变监测终端对现场的电能量数据信息点进行采集，并且通过GPRS/CDMA无线网络发送至前置采集机；在本发明中，所述配变监测终端即现场信号来源，是基于变压器监测设备硬件采用32位的内核CPU，256位Mbt，上行GPRS/CDMA通讯、下行485通讯。其主要参数采集电能量数据终端的信息源(电压电流告警事件等电能量信号)，同时将信息源发送至前置采集机；

所述前置采集机与处理器通过TCP/IP协议建立通信连接，所述处理器与存储器进行通信连接，所述存储器与诊断机建立通讯连接，诊断机与人机交互界面通过以太网建立通讯连接。

所述前置采集机接收配变监测终端发送来的信息点数据，并且进行数据初步的合理性检测和解析，主要是检测功能数据完整性、有效性和正确性等，同时对数据流信号(二进制代码信号)通过电网采集协议进行数据解析处理，将解析后的数据流发送至数据处理器；所述前置采集机是内核处理模块采集用采用Intel至强E5芯片处理器2.4GHz，主板芯片组IntelC600。

所述处理器负责接收前置采集机采集的数据，并且进行数据转化和信息归类处理，根据数据诊断规则，按照一定顺序临时存储保存,所述存储器用于存储处理器传送来的可识别信息，并向诊断机发送数据诊断请求指令；并按照数据库结构按照分区不同来存储不同的信息，信息包括处理器传送来的可识别的问题描述信息，以及诊断机反馈信息等内容。存储器还用于存储原始信息以及诊断相关信息，并数据诊机块发送推理验证请求指令，并可以更新诊断机内的算法，还将可识别的问题描述数据信息存储到诊断机中。所述存储器主要由DELLPERCH310控制器、SAS外部接口组成。

所述诊断机接收存储器请求的诊断指令，并通过启动智能专家系统算法进行推理分析，同时将诊断验证和分析判断的结果推送至人机交互界面；所述诊断机将诊断机同时将判定的结果生成规范化的命令以及建议报表，并传递至人机交互界面；

所述指令生成器把数据诊断机分析判断结果生成数据诊断分析报告，并且按照规范格式命令将数据诊断分析报告输送至前端采集机，同时还可以通过人机交互界面反馈或发传送给外界执行模块自动执行处理。在整个执行过程中，生产人员可干涉诊断系统的执行与决策，以监督决策的正确性。所述指令生成器的规范化命令的数据信息(或者说是策略信息)通过诊断机的通信接口与外界执行模块相连，如传递给地市计量自动化系统或者省级计量自动化系统。在下发数据指令过程中，生产人员可干涉下发指令(同时根据调度人员经验，实时变化天气、当地活动安排情况，调整下发指令数据信息)，将数据传递给地市计量自动化系统或者省级计量自动化系统，核对地市计量自动化系统或者省级计量自动化系统是否接受和采纳下发数据信息，进行反馈。

所述人机交互界面是整个系统的展现部分，根据诊断机发送的诊断结果进行数据展现同时并同时可发送至外界执行模块动执行处理，同时人机交互界面是所有信息的显示部分成报表，可供数据查询、浏览以及规则库定义等。

如图2所示，所述诊断机为整个系统的重要模块，包括数据诊断入口、解释线程、知识库获取线程、推理机线程、知识库和工作数据库；所述数据诊断入口是整个诊断机的最前段，即诊断数据流的输入端，由存储器发送数据诊断请求，处理器同时通过数据诊断入口输入数据信息，诊断数据流向起于存储器转至诊断机，止于人机交互界面。通过所述数据诊断入口输入配变监测终端故障数据信息，立即获取存储器数据信息，由解释线程和知识库获取线程同时响应，解释线程针对存储器的原始数据进行归类解析，同时解析结果发送至推理机线程，知识库线程获取到存储器的原始数据，并且根据知识库规则进行数据分析(包括数据类型、告警类型、故障类型、故障规则识别类型等)，同时确定数据的性质并进行一定的信息聚类分析处理，再按优先权加入缓冲带，准备进入推理机线程，并获取推理机线程与知识库建立的通信数据规则进行推理分析，推理分析包括静态推理和动态推理方式，静态推理方式只诊断当前的单一数据进行数据推理分析(针对简单的故障)，动态推理方式只指接收当前的单一的数据和主动获取其他现场信息点的其他运行数据进行综合性分析(主要针对复杂度高的故障)。同时将诊断验证和分析判断的结果送入指令生成器，将判定的结果生成规范化的命令、故障统计及处理建议报表，并通过人机交互界面进行数据的汇总以及展现，并传送给生产人员或外界执行模块。在整个执行过程中，生产人员可干涉诊断系统的执行与决策，以监督决策的正确性。

作为本发明的最佳实施例，结合图1、图2与图3所示，本发明的一种配变监测终端故障诊断处理系统的诊断方法步骤如下：

a)根据采集设备类型，在知识库寻找配变监测终端属性，包括采集设备、上行通信规约、是否带无功补偿功能等属性；

b)根据配变监测终端的属性，搜寻设备数据属性的知识库，确定为配变监测终端等信息。

c)根据配变终端的设备数据属性寻找该设备的故障属性；针对终端当前数据特点，进而建立配变监测终端故障的各种假设方案集，包括是否是有心跳报文、是否连续超过1440分钟、是否无网络信号、是否停电、是否终端参数有变更、SIM卡是否超流量等。

d)根据故障属性挑选的假设方案去求解故障识别具体问题，主要基于终端故障异常特征，利用聚类算法对电能量终端数据进行聚类分析以及故障判断。

e)如果当前选定某一假设方案不能真正解决问题，则回溯到假设方案序列中的下一个假设方案，重复求解问题；

f)循环执行步骤a至步骤e的诊断过程，直到问题已经解决或所有可能的求解方案都不能解决问题而宣告“无解”为止。

如图3所示，专家系统算法规则的具体实施案例如下：

R1:IF采集设备为终端，有上行通信规范，带无功补偿＝TURE

THEN它是配变或者负控或者电能量或者集中器＝TURE.

R2:IF终端为配变＝TURE

THEN它有或者无心跳报文、有或者无通讯＝TURE.

R3:IF它无心跳报文＝TURE

THEN它是否超过1400分钟＝TURE.

R4:IF它连续超过1440分钟无心跳报文＝TURE

THEN它是否有无网络＝TURE.

R5:IF它无信号＝TURE

THEN它是停电故障或者终端参数初始化故障＝TURE.

R6:IFsim卡没流量，并且无停电事件，并且无参数初始化事件＝TURE

THEN它是sim卡超流量故障＝TURE.

(a1)第一次匹配，R1触发，知识库更新数据为W1“采集设备为终端，有上行通信规范，带无功补偿”；

(b1)以W1为匹配数据，第二次匹配，R1，R2、R3触发，R1已经执行，执行R2，R3，知识库更新数据为W2“它是配变终端，它是无心跳报文，它连续超过1440分钟无心跳报文”；

(c1)以W2为匹配数据，第三次匹配，R1、R2、R3、R4、R5触发，R1、R2、R3已执行，将它们删除，执行R4、R5，知识库更新数据为W3“它是配变终端，它是无心跳报文，它连续超过1440分钟无心跳报文，它是无网络信号”；

(d1)第四次匹配，R1、R2，R3、R4、R5、R6触发，R1、R2，R3、R4、R5删除，执行R6，知识库更新数据为W4“它是配变终端，它是无心跳报文，它连续超过1440分钟无心跳报文，它是无网络信号,终端停电”；

(e1)第五次匹配，R1、R2，R3、R4、R5、R6、R7触发，R1、R2，R3、R4、R5、R6、R7所有规则匹配完毕，知识库更新数据为W4“它是配变终端，它是无心跳报文，它连续超过1440分钟无心跳报文，它是无网络信号,无终端停电，无终端参数变更事件，同时SIM卡流量不足，W4为终端SIM卡超流量”。

综上所述，本发明特别适用于配变监测终端现场故障排除工作中，提高终端运维的效率和终端在线率，为实现终端故障诊断处理提供了一套方便、高效的解决方案。

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种配变监测终端故障诊断处理系统，其特征在于：包括配变监测终端、前置采集机、处理器、存储器、诊断机、指令生成器和人机交互界面，

所述配变监测终端对现场的电能量数据信息点进行采集，并且通过无线网络发送至前置采集机；

所述前置采集机接收配变监测终端发送来的信息点数据，并且进行数据初步的合理性检测和解析,然后发送至数据处理器；

所述处理器负责接收前置采集机采集数据，根据数据诊断规则进行数据转化和信息归类处理，并按照一定顺序临时保存；

所述存储器存储处理器传送来的可识别原始信息数据，并向诊断机发送数据诊断请求指令；并按照数据库结构按照分区不同来存储不同的信息；

所述诊断机接收存储器请求的诊断指令，获取存储器的数据并建立通信信息规则进行数据匹配，并把来自存储器的信息转换为系统可识别的数据信息，将数据信息传入数据进行格式化，同时确定数据的性质并进行一定的信息聚类分析处理，再按优先权加入缓冲带，准备进入推理机线程，并获取推理机线程与知识库建立的通信数据规则进行推理分析，同时将诊断验证和分析判断的结果送入指令生成器；

所述指令生成器把数据诊断机分析判断结果生成数据诊断分析报告，并且按照规范格式命令将数据诊断分析报告输送至前端采集机；

所述人机交互界面根据诊断机发送的诊断结果进行数据展现同时并同时可发送至外界执行模块动执行处理，同时人机交互界面是所有信息的显示部分成报表，可供数据查询、浏览以及规则库定义。

2.根据权利要求1所述的一种配变监测终端故障诊断处理系统，其特征在于：所述诊断机包括数据诊断入口、解释线程、知识库获取线程、推理机线程、知识库和工作数据库；

通过所述数据诊断入口输入配变监测终端故障数据信息，立即获取存储器数据信息，由解释线程和知识库获取线程同时响应，解释线程针对存储器的原始数据进行归类解析，同时解析结果发送至推理机线程，知识库线程获取到存储器的原始数据，并且根据知识库规则进行数据分析，同时把知识库规则推送至推理机线程，由推理机线程根据知识库的专家系统规则进行数据推理分析，将判定的结果生成规范化的命令、故障统计及处理建议报表，并通过人机交互界面进行数据的汇总以及展现，并传送给生产人员或外界执行模块。

3.根据权利要求2所述的一种配变监测终端故障诊断处理系统，其特征在于：所述推理分析包括静态推理和动态推理方式，静态推理方式只诊断当前的单一数据进行数据推理分析，动态推理方式只指接收当前的单一的数据和主动获取其他现场信息点的其他运行数据进行综合性分析。

4.根据权利要求1所述的一种配变监测终端故障诊断处理系统，其特征在于：所述处理器采用Intel至强E5芯片处理器2.4GHz，主板芯片组IntelC600内核处理模块，所述存储器主要由DELLPPERCH310控制器、SAS外部接口组成。

5.根据权利要求1所述的一种配变监测终端故障诊断处理系统，其特征在于：所述配变监测终端与前置采集机通过GPRS/CDMA无线网络建立通信采集网络连接，所述前置采集机与处理器通过TCP/IP协议建立通信连接。

6.一种配变监测终端故障诊断处理系统的诊断方法，其特征在于：所述诊断方法包括如下步骤：

a)根据采集设备类型，在知识库寻找配变监测终端属性，包括采集设备、上行通信规约、是否带无功补偿功能；

b)根据配变监测终端的属性，搜寻设备数据属性的知识库，确定为配变监测终端信息；

c)根据配变终端的设备数据属性寻找该设备的故障属性；针对终端当前数据特点，进而建立配变监测终端故障的各种假设方案集，包括是否是有心跳报文、是否连续超过1440分钟、是否无网络信号、是否停电、是否终端参数有变更、SIM卡是否超流量；

d)根据故障属性挑选的假设方案去求解故障识别具体问题，主要基于终端故障异常特征，利用聚类算法对电能量终端数据进行聚类分析以及故障判断；

e)如果当前选定某一假设方案不能真正解决问题，则回溯到假设方案序列中的下一个假设方案，重复求解问题；

f)循环执行步骤a至步骤e的诊断过程，直到问题已经解决或所有可能的求解方案都不能解决问题而宣告“无解”为止。