CN107069975B - 一种分布式输电设备状态数据反馈系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分布式输电设备状态数据反馈系统及其方法，系统包括：至少一个监测装置、至少一个小区监控平台、至少一个大区监控平台、一个总监控平台。本发明其能够提前发现问题，主动解决问题，并且能够实时高效地处理和反馈输电设备状态数据，故障预测准确高效。
Description
技术领域
本发明属于智能电网领域，尤其涉及一种分布式输电设备状态数据反馈系统及其方法。
背景技术
近年来，智能电网(Smart Grid，SG)不断发展。在SG研究和发展过程中，电网自身日趋庞大复杂，电压等级不断提升，对输电设备的实时性、稳定性、安全性提出了更高的要求。
目前，各大电力企业为避免由于周期性巡检而造成的“到期必修”、“小病大治或无病亦治”，人工巡检而造成的效率低下，以及定期巡检而造成的“维修不足”的问题，纷纷采用输电设备状态实时在线监测技术。例如，中国专利申请201610555902.0公开了一种电力环境无线实时监控系统，包括电力环境数据采集终端、无线通信模块、基站和本地服务器，电力环境数据采集终端将所采集的环境状态量通过无线通信模块与本地服务器进行数据交互，本地服务器对电力环境数据采集终端进行调控，工作人员通过观察输电线路设备现场的视频图像，即可获取输电线路设备的现场状况，缩短了获取输电线路设备现场状况的时间周期。中国专利申请201610409150.7公开了一种无人机电力巡线影像数据采集及处理系统，可有效提高无人机电力巡线影像数据的处理效率和缺陷识别的准确度，减轻人工筛查的负担。中国专利申请201510727684.X公开了一种输变电智能监测监控维护保养系统及其使用方法，包括监测监测单元、信息处理电控单元和维护保养单元，采用微电脑控制的监测监测单元对塔架机构和输变电站内的电力设施设备进行实时监测监控，监测监控信息上传至信息处理电控单元的中央控制计算机，中央控制计算机集中控制通过地面维护保养部件对变电站内的设备设施进行地面维护保养、通过空中维护保养部件对塔架机构和输电线路进行空中维护保养，实现自动化操作、智能化程度高、节省了劳动力资源，避免了人工操作的安全风险，同时维护保养效率较高。
虽然上述技术方案自动化、智能化程度高，并具有实时性，实现了“当修必修”，但是却存在如下技术问题：
1、通过实时的在线监测，仅仅能够发现已经发生的异常状况，无法预测将要出现的异常状态，无法发现输电设备存在的隐患，也就无法提前排除该隐患，无法实现防患于未然，也就是说无法提前发现问题。
2、通过自动化、智能化的在线监测，仅仅能够通知用户监测到的情况，具体的决策依然需要由用户给出，没有自动的决策功能和控制功能，也就是说无法主动解决问题。
3、监测到的所有数据都发送给服务器进行集中处理，由于智能电网中的输电设备数量巨大并且分散分布，那么监测到的输电设备状态数据量是巨大的，这种集中式的处理方式即会造成较大的通信开销，也会导致时延，影响实时性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种分布式输电设备状态数据反馈系统及其方法，其能够提前发现问题，主动解决问题，并且能够实时高效地处理和反馈输电设备状态数据，故障预测准确高效。
本发明所述的分布式输电设备状态数据反馈系统，其特征在于所述系统包括：至少一个监测装置、至少一个小区监控平台、至少一个大区监控平台、一个总监控平台，监测装置与对应的小区监控平台之间采用无线通信，小区监控平台与对应的大区监控平台之间采用有线或者无线通信，大区监控平台与总监控平台之间采用有线或者无线通信，其中：
所述监测装置，用于对输电设备的状态进行监测，获得输电设备状态数据，并将所述输电设备状态数据传输给所述小区监控平台；
所述小区监控平台，用于接收所述输电设备状态数据，将所述输电设备状态数据与预设的阈值进行比较，判断得到输电设备的状态，显示所述输电设备状态数据以及相应的状态，以及当相应的状态不是正常状态时，将所述输电设备状态数据以及相应的状态发送给相应的工作人员和大区监控平台；
所述大区监控平台，用于接收输电设备状态数据和相应的状态，通过故障评估模型，对输电设备的运行风险进行提前预警，预测出输电设备将要发生的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率，根据预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率检索相应的检修决策，将预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及所述检索到的相应的检修决策发送给相应的工作人员和相应的小区监控平台以及总监控平台，其中，输电设备发生故障的评估模型为：
其中，P为输电设备发生故障的概率，f(t)为输电设备失效概率的密度函数，T为输电设备的总使用时长，t为输电设备的已使用时长，Eave为输电设备历史统计平均发生故障的概率，βj为在第j种外界因素下输电设备发生故障的次数占历史上全部故障次数的百分比，αj为第j种外界因素的持续时间占历史上该第j种外界因素的总持续时间的百分比，Rj为在第j种外界因素下的输电设备修复率，j为大于等于1的整数，为输电设备的第i个近邻发生故障的概率，i为大于等于1的整数，a、bi、c、d分别为权重因子，N为输电设备的近邻数量，N为大于等于1的整数；
所述总监控平台，用于接收输电设备状态数据以及相应的状态，故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及相应的检修决策，并将上述接收到的内容进行统计分析。
优选的，所述小区监控平台包括小区数据接收单元、小区处理单元、小区存储单元、小区警报单元、小区显示单元、小区数据发送单元，其中：
小区数据接收单元，用于从监测装置接收输电设备状态数据，并将所述输电设备状态数据发送给小区处理单元、小区存储单元、小区显示单元；
小区处理单元，用于将所述输电设备状态数据与预设的阈值进行比较，判断得到输电设备的状态；
小区存储单元，用于存储输电设备状态数据以及相应的状态，以及输电设备各个状态的阈值；
小区警报单元，用于当小区处理单元判断得到输电设备的状态不是正常状态时，将所述输电设备状态数据以及相应的状态发送给相应的工作人员；
小区显示单元，用于显示输电设备状态数据以及相应的状态；
小区数据发送单元，用于当小区处理单元判断得到输电设备的状态不是正常状态时，将所述输电设备状态数据以及相应的状态发送到大区监控平台。
优选的，小区存储单元中还存储有小区检修策略，当判断得到输电设备的状态不是正常状态时，小区处理单元在小区存储单元中检索相应的小区检修策略，并将所述相应的小区检修策略发送给小区警报单元和小区显示单元，由小区警报单元将所述相应的小区检修策略发送给相应的工作人员，由小区显示单元显示所述相应的小区检修策略。
优选的，大区监控平台包括大区数据接收单元、大区处理单元、大区存储单元、大区警报单元、大区显示单元、大区数据发送单元，其中：
大区数据接收单元，用于从小区监控平台的小区数据发送单元接收输电设备状态数据以及相应的状态，并将所述输电设备状态数据以及相应的状态发送给大区处理单元、大区存储单元、大区显示单元、大区数据发送单元；
大区处理单元，用于通过故障评估模型，对输电设备的运行风险进行提前预警，预测出输电设备将要发生的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率，根据预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率从大区存储单元中检索到相应的检修决策，将预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及所述检索到的相应的检修决策发送到大区警报单元、大区显示单元、大区数据发送单元；
大区存储单元，用于存储输电设备状态数据以及相应的状态，Eave、βj、αj、Rj、T、f(t)以及权重参数a、bi、c、d，以及与故障名称、故障位置、故障原因、故障概率相关联的相应的检修决策；
大区警报单元，用于将大区处理单元判断得到的输电设备的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策发送给相应的工作人员以及相应的小区监控平台；
大区显示单元，用于显示输电设备的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策；
大区数据发送单元，用于将所述输电设备状态数据以及相应的状态，以及大区处理单元判断得到的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策发送到总监控平台。
优选的，大区处理单元还用于根据接收到的输电设备状态数据以及相应的状态来更新大区存储单元中存储的相应数据，以及重新计算和更新Eave、βj、αj、Rj、T、f(t)。
优选的，所述监测装置包括至少一个监测单元，其中：
所述至少一个监测单元，用于对输电设备进行气象监测、导线监测、杆塔监测中的至少一种监测。
本发明提出的一种分布式输电设备状态数据反馈方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤10，监测装置对输电设备的状态进行监测，获得输电设备状态数据，并将所述输电设备状态数据传输给小区监控平台；
步骤20，小区监控平台接收所述输电设备状态数据，将所述输电设备状态数据与预设的阈值进行比较，判断输电设备的状态，显示所述输电设备状态数据以及相应的状态；当所述相应的状态为正常状态时，返回步骤10，当所述相应的状态不是正常状态时，进入步骤30；
步骤30，向大区监控平台和相应的工作人员发送所述输电设备状态数据以及相应的状态；
步骤40，大区监控平台接收输电设备状态数据和相应的状态，通过故障评估模型，对输电设备的运行风险进行提前预警，预测出输电设备将要发生的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率，根据预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率检索相应的检修决策，将预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及所述检索到的相应的检修决策发送给相应的工作人员、相应的小区监控平台以及总监控平台，其中，输电设备发生故障的评估模型为：
其中，P为输电设备发生故障的概率，f(t)为输电设备失效概率的密度函数，T为输电设备的总使用时长，t为输电设备的已使用时长，Eave为输电设备历史统计平均发生故障的概率，βj为在第j种外界因素下输电设备发生故障的次数占历史上全部故障次数的百分比，αj为第j种外界因素的持续时间占历史上该第j种外界因素的总持续时间的百分比，Rj为在第j种外界因素下的输电设备修复率，j为大于等于1的整数，为输电设备的第i个近邻发生故障的概率，i为大于等于1的整数，a、bi、c、d分别为权重因子，N为输电设备的近邻数量，N为大于等于1的整数；
步骤50，总监控平台接收输电设备状态数据以及相应的状态，故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以相应的检修决策，并将上述接收到的内容进行统计分析。
优选的，在步骤20中，小区监控平台还检索相应的小区检修策略，并将所述相应的小区检修策略发送给相应的工作人员。
优选的，在步骤40中，大区监控平台还根据接收到的输电设备状态数据以及相应的状态来更新存储的相应数据，以及重新计算和更新Eave、βj、αj、Rj、T、f(t)。
优选的，在步骤10中，监测装置对输电设备进行气象监测、导线监测、杆塔监测中的至少一种监测。
综上所述，相对于现有技术，本发明具有以下特点：
1、在小区监控平台这一层级实现了输电设备状态的实时监控，全面感知输电设备的运行状态，并对出现的异常状态进行提示，并能提供参考检修策略，即实现了输电设备状态监视、智能诊断、异常警报、检修决策等功能，由于通信开销小，因此数据传输不具有时延，保证了输电设备状态数据反馈的实时性和有效性。此外，仅仅当输电设备的状态不是正常状态时，才将输电设备状态数据和相应的状态反馈给大区监控平台，避免了大区监控平台传输的数据量过大导致传输时延的问题。
2、在大区监控平台这一层级实现了输电设备的故障评估，对输电设备的运行风险进行提前预警，并能提供参考检修策略，即实现了输电设备的故障预测、检修决策等功能，由于故障评估需要存储的历史数据量大、运算复杂，因此本发明将上述功能整合到大区监控平台实现，解放了小区监控平台的压力，使得整个系统既能保证输电设备状态数据反馈的实时性和有效性，实现了当报则报，当修则修，还通过故障预测实现了提前发现问题，主动解决问题。
3、本发明提出的故障评估模型，不仅仅考虑到输电设备自身的状况，还考虑到了其邻近输电设备对其造成的影响，不仅仅考虑到输电设备自身的老化影响，还考虑到了各个外界因素不同的影响，从而保证了故障预测的准确性和全面性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是分布式输电设备状态数据反馈系统的结构框图；
图2是监测装置的结构框图；
图3是小区监控平台的结构框图；
图4是大区监控平台的结构框图；
图5是分布式输电设备状态数据反馈方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。
目前，输电设备被监测的状态数据主要包括：
1、气象监测
1)微气象环境监测：光福射强度、风向、风速、标准风速、极大风速、最大风速、气压、气温、降雨量、降水强度、湿度；
2)现场污秽度监测：日最小湿度、日最大湿度、日最低温度、日最高温度、绝缘子盐密(ESDD)、灰密；
3)覆冰监测：偏斜角、综合拉力、覆冰厚度、综合拉力、不均衡张力差、绝缘子串风偏角。
2、导线监测
1)导线弧垂监测：导线对地距离、导线弧垂；
2)导线温度监测：线温；
3)导线微风振动监测：微风振动幅值、微风振动频率；
4)线路风偏监测：最小电气间隙、倾斜角、风偏角；
5)导线舞动监测：舞动椭圆倾斜角、水平舞动幅值、舞动频率、舞动幅值、垂直舞动幅值。
3、杆塔监测
1)巧塔倾斜监测：倾斜度、横向倾斜角、顺线倾斜角、横向倾斜角、线倾斜度、顺线倾斜度、横向倾斜度；
2)图像/视频监测：包括静态图像或动态视频数据。
通过监测上述状态数据，从而为输电设备故障定位和自动诊断提供技术支撑，为输电设备生产管理及运行维护提供信息化、数字化的共享数据，最终保证输电设备的安全、高效、智能化巡视，提高输电可靠性和安全性。
图1所示的为本发明所述的分布式输电设备状态数据反馈系统的结构框图，其系统设计从总体框架、功能架构、监测装置布点、通信方案等多方面进行考虑，该系统主要包括：至少一个监测装置10、至少一个小区监控平台20、至少一个大区监控平台30、一个总监控平台40，其中监测装置10与相应的小区监控平台20之间采用无线通信，小区监控平台20与相应的大区监控平台30之间采用有线或者无线通信，大区监控平台30与总监控平台40之间采用有线或者无线通信。一个小区监控平台20可以监控一个或多个监测装置10，一个大区监控平台30可以监控一个或多个小区监控平台20，总监控平台40可以监控一个或多个大区监控平台30，例如一个监测装置10负责的地理范围是一个布点，一个小区监控平台20负责的地理范围是一个市，一个大区监控平台30负责的地理范围是一个省，总监控平台40负责的范围是整个国家。
其中，监测装置10的布点应遵循科学性和必要性的基本原则，统筹考虑，重点部署于核心骨干网架的重载线路、战略输电通道、巡线或抢修困难地区、微地形微气象地区、采空区或地质不良区、重要跨越区段、外力破坏多发区等。例如，气象监测装置主要安装在大跨越、易覆冰区和强风区等特殊区域区段(如高海拔地区的迎风山坡、垭口、风道、水面附近、积雪或覆冰时间较长的地区)，也可安装在因气象因素导致故障(如风偏、非同期摇摆、脱冰跳跃、舞动等)频发的线路区段，还可安装在传统气象监测盲区。杆塔监测装置重点在以下区域布点：附近有开挖作业、影响基础稳定的塔段；采空区、沉降区；不良地质区段，如土质松软区、淤泥区、易滑坡区、风化岩山区或丘陵等。图像/视频监测装置应根据不同运行监控需求布点，如外力破坏易发区、火灾易发区、通道树木易生长区或其他线路隐患点等。
图2所示的为本发明所述的监测装置10的结构框图。监测装置10包括至少一个监测单元101、102、……、10M，M为大于等于1的整数，用于对输电设备的状态进行监测，例如对上述气象、导线、杆塔等的各种参数进行监测。监测单元可以采用现有技术中的各种智能传感器等实现，例如重力传感器、气象球、压力传感器、温度传感器、摄像头、电流电压互感器等。
图3所示的为本发明所述的小区监控平台20的结构框图。小区监控平台20包括小区数据接收单元201、小区处理单元202、小区存储单元203、小区警报单元204、小区显示单元205、小区数据发送单元206。其中，小区数据接收单元201用于从监测装置10接收输电设备状态数据，并将所述输电设备状态数据发送给小区处理单元202、小区存储单元203、小区显示单元205。小区处理单元202用于将所述输电设备状态数据与预设的阈值进行比较，判断得到输电设备的状态。小区存储单元203用于存储输电设备状态数据以及相应的状态，以及输电设备各个状态的阈值，如表1所示，本发明中的输电设备包括正常状态、注意状态、紧急状态、危险状态。小区警报单元204用于当小区处理单元202判断得到输电设备的状态为注意状态、紧急状态或危险状态时，将所述输电设备状态数据以及相应的状态发送给相应的工作人员，在本发明中可以采用邮件、短信、微信、电话等等各种方式通知相应的工作人员，从而使得相应的工作人员实时获得输电设备的状态情况，从而能够第一时间采取措施进行解决。小区显示单元205用于显示输电设备状态数据以及状态，优选的，显示地图，地图上标示各个监测装置10的布点，输电设备的不同状态以不同颜色和/或闪烁方式的灯光进行提示。小区数据发送单元206，用于当小区处理单元202判断得到的输电设备的状态不是正常状态时，将所述输电设备状态数据以及相应的状态发送到大区监控平台30。
优选的，小区处理单元202还用于对接收到的输电设备状态数据进行数据整合，即对接收到的各个检测单元获得的多源异构数据进行清洗、加工、转化和加载，使得数据格式能够统一。
优选的，小区存储单元203中还存储有小区检修策略，当判断得到输电设备的状态为注意状态、紧急状态或危险状态时，小区处理单元202在小区存储单元203中检索相应的小区检修策略，并将所述相应的小区检修策略发送给小区警报单元204、小区显示单元205，由小区警报单元204将所述相应的小区检修策略发送给相应的工作人员，由小区显示单元205显示所述相应的小区检修策略。由此，可以向相应的工作人员提供小区检修策略，供其参考使用。
由此可见，采用上述分布式的结构，在小区监控平台20这一层级实现了输电设备状态的实时监控，全面感知输电设备的运行状态，并对出现的异常状态进行提示，并能提供参考检修策略，即实现了输电设备状态监视、智能诊断、异常警报、检修决策等功能，由于通信开销小，因此数据传输不具有时延，保证了输电设备状态数据反馈的实时性和有效性。此外，仅仅当输电设备的状态不是正常状态时，才将输电设备状态数据和相应的状态反馈给大区监控平台30，避免了大区监控平台30传输的数据量过大导致传输时延的问题。并且小区监控平台20所需要实现的算法简单，不需要功能强大的计算设备，控制了系统的经济成本。
表1输电设备状态表
| 输电设备状态数据 | 正常状态 | 注意状态 | 紧急状态 | 危险状态 |
| 数值 | 阈值1 | 阈值2 | 阈值3 | 阈值4 |
图4所示的为本发明所述的大区监控平台30的结构框图。大区监控平台30包括大区数据接收单元301、大区处理单元302、大区存储单元303、大区警报单元304、大区显示单元305、大区数据发送单元306。
其中，大区数据接收单元301用于从小区监控平台20的小区数据发送单元206接收输电设备状态数据和相应的状态，并将所述输电设备状态数据和相应的状态发送给大区处理单元302、大区存储单元303、大区显示单元305、大区数据发送单元306。
大区处理单元302用于通过故障评估模型，对输电设备的运行风险进行提前预警。在输电设备故障发生之前，会产生各种前期征兆，其可以表现为电气、物理、化学等方面渐进的量变，通过监测装置10的实时监测以及大区处理单元302的判断，能够预测出输电设备将要发生的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率，从而提前采取措施消除设备隐患，避免事故的发生。并且进一步的，能够根据预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率从大区存储单元303中检索到相应的检修决策，以便为故障处理或状态恢复提供参考。并且进一步的，将所述预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及所述检索到的相应的检修决策发送到大区警报单元304、大区显示单元305、大区数据发送单元307。并且进一步的，能够根据接收到的输电设备状态数据以及相应的状态来更新大区存储单元303中存储的各种数据，从而实现动态调整更新，保证了故障评估的准确性。
其中，输电设备发生故障的评估模型为：
其中，P为输电设备发生故障的概率，Pitself为输电设备由于自身原因发生故障的概率，为输电设备的第i个近邻发生故障的概率，的计算与P的计算方式相同，i为大于等于1的整数，a和bi分别为权重因子，a和bi由专家给出或者根据经验给出，N为输电设备的近邻数量，N为大于等于1的整数。
从公式一中可以看出，本发明中计算一个输电设备发生故障的概率不仅仅考虑本输电设备自身的因素，还考虑其邻近输电设备对于其造成的影响，这是因为在智能电网中，输电设备是互连的，一个输电设备存在故障隐患可能会对其周围的输电设备造成影响，增大所述周围的输电设备的故障隐患。
其中，Pitself的评估模型为：
Pitself＝cPold+dPout (公式二)
其中，Pold为输电设备由于其自身自然老化造成的该输电设备发生故障的概率，Pout为外界因素造成的输电设备发生故障的概率，外界因素为例如上述气象监测、导线监测、杆塔监测中所检测到的温度、湿度、风、冰雪等。c和d分别为权重因子，c和d由专家给出或者根据经验给出，因为各种外界因素对输电设备发生故障的影响是不同的，因此每种外界因素有其独特的权重因子。
其中，Pold的评估模型为：
其中，f(t)为输电设备失效概率的密度函数，通过设备的寿命浴盆曲线及相关统计数据可以计算获得该密度函数。T为输电设备的总使用时长，t为输电设备的已使用时长。
其中，Pout的评估模型为：
其中，Ej为在第j种外界因素下输电设备发生故障的概率，Rj为第j种外界因素下的输电设备修复率，j为大于等于1的整数。
其中，
其中，Eave为输电设备历史统计平均发生故障的概率，βj为在第j种外界因素下输电设备发生故障的次数占历史上全部故障次数的百分比，αj为第j种外界因素的持续时间占历史上该第j种外界因素的总持续时间的百分比。
综上，根据上述公式一到公式五，可以计算得出输电设备发生故障的故障评估模型为：
小区存储单元303用于存储输电设备状态数据以及相应的状态，Eave、βj、αj、Rj、T、f(t)以及权重参数a、bi、c、d，以及与故障名称、故障位置、故障原因、故障概率相关联的相应的检修决策其中权重参数a、bi、c、d可以根据实际需要进行调整，N为输电设备的近邻数量，N为大于等于1的整数。
大区警报单元304用于将大区处理单元302判断得到输电设备的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策发送给相应的工作人员以及相应的小区监控平台，在本发明中可以采用邮件、短信、微信、电话等等各种方式通知相应的工作人员，采用有线或无线通信方式通知相应的小区监控平台，从而使得相应的工作人员和小区监控平台实时获得输电设备的故障预测情况，从而能够第一时间采取措施进行解决。
大区显示单元305用于显示输电设备的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策，优选的，显示地图，地图上标示各个监测装置10的布点，障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策以不同颜色和/或闪烁方式的灯光进行提示.
大区数据发送单元306，用于将所述输电设备状态数据以及相应的状态，以及大区处理单元302判断得到的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策发送到总监控平台40。
由此可见，采用上述分布式的结构，在大区监控平台30这一层级实现了输电设备的故障评估，对输电设备的运行风险进行提前预警，并能提供参考检修策略，即实现了输电设备的故障预测、检修决策等功能，由于故障评估需要存储的历史数据量大、运算复杂，因此本发明将上述功能整合到大区监控平台30实现，解放了小区监控平台20的压力，使得整个系统既能保证输电设备状态数据反馈的实时性和有效性，实现了当报则报，当修则修，还通过故障预测实现了提前发现问题，主动解决问题。此外，本发明提出的故障评估模型，不仅仅考虑到输电设备自身的状况，还考虑到了其邻近输电设备对其造成的影响，不仅仅考虑到输电设备自身的老化影响，还考虑到了各个外界因素不同的影响，从而保证了故障预测的准确性和全面性。
总监控平台40，用于从大区监控平台30的大区数据发送单元306接收输电设备状态数据以及相应的状态，以及大区处理单元302判断得到的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策，并将上述接收到的内容进行统计分析，用于后续的测评比较、科学研究等。
由此可见，本发明所述的系统架构，在总监控平台仅仅实现数据的统计分析等功能，能够释放传统的总监控平台的数据传输和计算压力。
参见图5，相应的，本发明还提出一种分布式输电设备状态数据反馈方法，包括如下步骤：
步骤10，监测装置10对输电设备的状态进行监测，获得输电设备状态数据，并将所述输电设备状态数据传输给所述小区监控平台20；其中，监测装置对输电设备进行气象监测、导线监测、杆塔监测中的至少一种监测。
步骤20，小区监控平台20接收所述输电设备状态数据，将所述输电设备状态数据与预设的阈值进行比较，判断输电设备的状态，显示所述输电设备状态数据以及相应的状态；当所述相应的状态为正常状态时，返回步骤10，当所述相应的状态不是正常状态时，进入步骤30；其中，小区监控平台还检索相应的小区检修策略，并将所述相应的小区检修策略发送给相应的工作人员。
步骤30，向大区监控平台30和相应的工作人员发送所述输电设备状态数据以及相应的状态；
步骤40，大区监控平台30接收输电设备状态数据和相应的状态，通过故障评估模型，对输电设备的运行风险进行提前预警，预测出输电设备将要发生的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率，根据预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率检索相应的检修决策，将预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及所述检索到的相应的检修决策发送给相应的工作人员、相应的小区监控平台20以及总监控平台40，其中，输电设备发生故障的评估模型为：
其中，P为输电设备发生故障的概率，f(t)为输电设备失效概率的密度函数，T为输电设备的总使用时长，t为输电设备的已使用时长，Eave为输电设备历史统计平均发生故障的概率，βj为在第j种外界因素下输电设备发生故障的次数占历史上全部故障次数的百分比，αj为第j种外界因素的持续时间占历史上该第j种外界因素的总持续时间的百分比，Rj为在第j种外界因素下的输电设备修复率，j为大于等于1的整数，为输电设备的第i个近邻发生故障的概率，i为大于等于1的整数，a、bi、c、d分别为权重因子；a、bi、c、d由专家给出或者根据经验给出；其中，大区监控平台还根据接收到的输电设备状态数据以及相应的状态来更新存储的相应数据，以及重新计算和更新Eave、βj、αj、Rj、T、f(t)，N为输电设备的近邻数量，N为大于等于1的整数。
步骤50，总监控平台40接收输电设备状态数据以及相应的状态，故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以相应的检修决策，并将上述接收到的内容进行统计分析。
应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种分布式输电设备状态数据反馈系统，其特征在于所述系统包括：至少一个监测装置、至少一个小区监控平台、至少一个大区监控平台、一个总监控平台，监测装置与对应的小区监控平台之间采用无线通信，小区监控平台与对应的大区监控平台之间采用有线或者无线通信，大区监控平台与总监控平台之间采用有线或者无线通信，其中：
所述监测装置，用于对输电设备的状态进行监测，获得输电设备状态数据，并将所述输电设备状态数据传输给所述小区监控平台；
所述小区监控平台，用于接收所述输电设备状态数据，将所述输电设备状态数据与预设的阈值进行比较，判断得到输电设备的状态，显示所述输电设备状态数据以及相应的状态，以及当相应的状态不是正常状态时，将所述输电设备状态数据以及相应的状态发送给相应的工作人员和大区监控平台；
所述大区监控平台，用于接收输电设备状态数据和相应的状态，通过故障评估模型，对输电设备的运行风险进行提前预警，预测出输电设备将要发生的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率，根据预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率检索相应的检修决策，将预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的所述相应的检修决策发送给相应的工作人员和相应的小区监控平台以及总监控平台，其中，输电设备发生故障的评估模型为：
其中，P为输电设备发生故障的概率，f(t)为输电设备失效概率的密度函数，T为输电设备的总使用时长，t为输电设备的已使用时长，Eave为输电设备历史统计平均发生故障的概率，βj为在第j种外界因素下输电设备发生故障的次数占历史上全部故障次数的百分比，αj为第j种外界因素的持续时间占历史上该第j种外界因素的总持续时间的百分比，Rj为在第j种外界因素下的输电设备修复率，j为大于等于1的整数，为输电设备的第i个近邻发生故障的概率，i为大于等于1的整数，a、bi、c、d分别为权重因子，N为输电设备的近邻数量，N为大于等于1的整数；
所述总监控平台，用于接收输电设备状态数据以及相应的状态，故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及相应的检修决策，并将上述接收到的内容进行统计分析。
2.根据权利要求1所述的分布式输电设备状态数据反馈系统，其特征在于：所述小区监控平台包括小区数据接收单元、小区处理单元、小区存储单元、小区警报单元、小区显示单元、小区数据发送单元，其中：
小区数据接收单元，用于从监测装置接收输电设备状态数据，并将所述输电设备状态数据发送给小区处理单元、小区存储单元、小区显示单元；
小区处理单元，用于将所述输电设备状态数据与预设的阈值进行比较，判断得到输电设备的状态；
小区存储单元，用于存储输电设备状态数据以及相应的状态，以及输电设备各个状态的阈值；
小区警报单元，用于当小区处理单元判断得到输电设备的状态不是正常状态时，将所述输电设备状态数据以及相应的状态发送给相应的工作人员；
小区显示单元，用于显示输电设备状态数据以及相应的状态；
小区数据发送单元，用于当小区处理单元判断得到输电设备的状态不是正常状态时，将所述输电设备状态数据以及相应的状态发送到大区监控平台。
3.根据权利要求2所述的分布式输电设备状态数据反馈系统，其特征在于：
小区存储单元中还存储有小区检修策略，当判断得到输电设备的状态不是正常状态时，小区处理单元在小区存储单元中检索相应的小区检修策略，并将所述相应的小区检修策略发送给小区警报单元和小区显示单元，由小区警报单元将所述相应的小区检修策略发送给相应的工作人员，由小区显示单元显示所述相应的小区检修策略。
4.根据权利要求1所述的分布式输电设备状态数据反馈系统，其特征在于：大区监控平台包括大区数据接收单元、大区处理单元、大区存储单元、大区警报单元、大区显示单元、大区数据发送单元，其中：
大区数据接收单元，用于从小区监控平台的小区数据发送单元接收输电设备状态数据以及相应的状态，并将所述输电设备状态数据以及相应的状态发送给大区处理单元、大区存储单元、大区显示单元、大区数据发送单元；
大区处理单元，用于通过故障评估模型，对输电设备的运行风险进行提前预警，预测出输电设备将要发生的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率，根据预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率从大区存储单元中检索到相应的检修决策，将预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及所述检索到的相应的检修决策发送到大区警报单元、大区显示单元、大区数据发送单元；
大区存储单元，用于存储输电设备状态数据以及相应的状态，Eave、βj、αj、Rj、T、f(t)以及权重参数a、bi、c、d，以及与故障名称、故障位置、故障原因、故障概率相关联的相应的检修决策；
大区警报单元，用于将大区处理单元判断得到的输电设备的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策发送给相应的工作人员以及相应的小区监控平台；
大区显示单元，用于显示输电设备的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策；
大区数据发送单元，用于将所述输电设备状态数据以及相应的状态，以及大区处理单元判断得到的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的相应的检修决策发送到总监控平台。
5.根据权利要求4所述的分布式输电设备状态数据反馈系统，其特征在于：
大区处理单元还用于根据接收到的输电设备状态数据以及相应的状态来更新大区存储单元中存储的相应数据，以及重新计算和更新Eave、βj、αj、Rj、T、f(t)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的分布式输电设备状态数据反馈系统，其特征在于：所述监测装置包括至少一个监测单元，其中：
所述至少一个监测单元，用于对输电设备进行气象监测、导线监测、杆塔监测中的至少一种监测。
7.一种分布式输电设备状态数据反馈方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤10，监测装置对输电设备的状态进行监测，获得输电设备状态数据，并将所述输电设备状态数据传输给小区监控平台；
步骤20，小区监控平台接收所述输电设备状态数据，将所述输电设备状态数据与预设的阈值进行比较，判断输电设备的状态，显示所述输电设备状态数据以及相应的状态；当所述相应的状态为正常状态时，返回步骤10，当所述相应的状态不是正常状态时，进入步骤30；
步骤30，向大区监控平台和相应的工作人员发送所述输电设备状态数据以及相应的状态；
步骤40，大区监控平台接收输电设备状态数据和相应的状态，通过故障评估模型，对输电设备的运行风险进行提前预警，预测出输电设备将要发生的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率，根据预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率检索相应的检修决策，将预测出来的故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以及检索到的所述相应的检修决策发送给相应的工作人员、相应的小区监控平台以及总监控平台，其中，输电设备发生故障的评估模型为：
其中，P为输电设备发生故障的概率，f(t)为输电设备失效概率的密度函数，T为输电设备的总使用时长，t为输电设备的已使用时长，Eave为输电设备历史统计平均发生故障的概率，βj为在第j种外界因素下输电设备发生故障的次数占历史上全部故障次数的百分比，αj为第j种外界因素的持续时间占历史上该第j种外界因素的总持续时间的百分比，Rj为在第j种外界因素下的输电设备修复率，j为大于等于1的整数，为输电设备的第i个近邻发生故障的概率，i为大于等于1的整数，a、bi、c、d分别为权重因子，N为输电设备的近邻数量，N为大于等于1的整数；
步骤50，总监控平台接收输电设备状态数据以及相应的状态，故障名称、故障位置、故障原因、故障概率以相应的检修决策，并将上述接收到的内容进行统计分析。
8.根据权利要求7所述的分布式输电设备状态数据反馈方法，其特征在于：
在步骤20中，小区监控平台还检索相应的小区检修策略，并将所述相应的小区检修策略发送给相应的工作人员。
9.根据权利要求7所述的分布式输电设备状态数据反馈方法，其特征在于：
在步骤40中，大区监控平台还根据接收到的输电设备状态数据以及相应的状态来更新存储的相应数据，以及重新计算和更新Eave、βj、αj、Rj、T、f(t)。
10.根据权利要求7所述的分布式输电设备状态数据反馈方法，其特征在于：
在步骤10中，监测装置对输电设备进行气象监测、导线监测、杆塔监测中的至少一种监测。
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