CN109241060B - 换流站远传信号的分层分级方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换流站远传信号的分层分级方法，获取大型换流站所有远传信号数据，确定与设备运行状态最相关的信号；根据关联分析方法确定与换流站设备运行状态密切相关的一级信号；根据相关系数矩阵方法确定与一级信号相关性较强的二级信号；将剩余信号确定为三级信号；输出换流站远传信号的分层分级结果。采用结合关联分析和相关系数分析的方式，达到了对换流站远传信号进行分层分级的目的，从而实现了信号的高效采集和分析的技术效果。本发明还公开了一种于上述方法对应的装置，将方法与装置结合，即可解决换流站在处理和分析接收到的信号时，由于信号众多且没有进行精确分类，而造成的信号存储混乱、占用空间过大、分析时间冗长的技术问题。

Description

换流站远传信号的分层分级方法与装置

技术领域

本发明涉及信号分析与处理技术领域，特别是涉及一种换流站远传信号的分层分级方法与装置。

背景技术

换流站在高压直流输电系统中担任最为重要的角色，包括了整流和逆变两部分。整流是指将发电厂发出的交流电转换为直流电，逆变是将直流电转换回交流电。换流站为电力系统的安全稳定和电能质量的提升做出重要贡献。因此对大型换流站的状态监控是高压直流系统中至关重要的一部分。虽然随着智能变电站和无人值守站技术的日趋成熟，大型换流站的状态监控系统日趋完善。但是由于换流站具有设备类型多、设备数量多、辅助系统多和信号量级大等特点，且对监控信号实时性要求非常高，要实现换流站的远程监视与控制，迫切需要解决远传信号的分层分级问题。因此，针对大型换流站的远传信号，分别从换流站远程监控、直流系统状态识别和事件智能诊断与处理等业务角度，对大型换流站远传信号进行分层分级研究具有重要的现实意义。

目前关于换流站远传信号分层分级方法的研究较少，国内仅有针对第一类信号的分级管理办法，尚未形成完善的分层分级策略及标准。《电力系统调控一体化监控信号管理》(陈玉洁)介绍了目前国内电力系统调控一体的监控信号分级管理办法。《变电站监控系统信号分级管理及功能规范探索》(林立军，宋明平)认为国内换流站内系统监控信号分层现状同变电站内系统监控信号分层现状类似。为使监控人员能够快速掌握主要信息，调控中心对换流站的监控信号是按照表现系统或设备状态的紧急和重要程度来分类的，大致划分为三种情况：(1)一类信号是由于错误操作或换流站设备发生故障，致使直流系统状态发生重大变化，从而发生断路器跳闸、重合闸装置动作以及其它对换流站的安全稳定运行有影响的信号；(2)二类信号是表现直流系统的一次设备和二次设备异常，和能够表现设备健康水平变化的信号；(3)三类信号是指有关换流站设备运行情况和运行方式的信号。然而，上述的方法和策略均无法满足现有换流站对于信号分层分级的要求。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

鉴于现有技术存在的缺陷，本发明致力于提供一种换流站远传信号的分层分级方法与装置，以至少解决换流站在处理和分析接收到的信号时，由于信号众多且没有进行精确分类，而造成的信号存储混乱、占用空间过大、分析时间冗长的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下。

一种换流站远传信号的分层分级方法，包括如下步骤：

获取换流站所有的远传信号；

确定与换流站设备运行状态最相关的信号；

以最相关信号为基准，根据关联分析方法确定与换流站设备运行状态密切相关的一级信号；

根据相关系数矩阵方法确定与一级信号密切相关的二级信号；

将所有远传信号除去一级信号和二级信号后的剩余信号确定为三级信号；

输出换流站远传信号的分层分级结果。

一种换流站远传信号的分层分级装置，包括：

第一获取单元，用于获取换流站所有的远传信号；

第一确定单元，用于确定与换流站设备运行状态最相关的信号；

第二确定单元，以最相关信号为基准，根据关联分析方法确定与换流站设备运行状态密切相关的一级信号；

第三确定单元，根据相关系数矩阵方法确定与一级信号密切相关的二级信号；

第四确定单元，将所有远传信号除去一级信号和二级信号后的剩余信号确定为三级信号；

输出单元，输出换流站远传信号的分层分级结果。

在本发明实施例中，采用结合关联分析和相关系数分析的方式达到了对换流站远传信号进行分层分级的目的，从而实现了信号的高效采集和分析的技术效果，进而解决了换流站在处理和分析接收到的信号时，由于信号众多且没有进行精确分类，而造成的信号存储混乱、占用空间过大、分析时间冗长的技术问题。

附图说明

图1为本发明换流站远传信号的分层分级方法的流程示意图；

图2为本发明换流站远传信号的分层分级装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种可选的换流站远传信号分层分级方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的一种可选换流站远传信号分层分级方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，获取大型换流站所有远传信号数据；

步骤S104，确定与设备运行状态最相关的信号；

步骤S106，根据关联分析方法确定与换流站设备运行状态密切相关的一级信号；

步骤S108，根据相关系数矩阵方法确定与一级信号相关性较强的二级信号；

步骤S110，将剩余信号确定为三级信号；

步骤S112，输出换流站远传信号的分层分级结果。

可选地，获取大型换流站所有远传信号数据步骤包括：

S2，获取大型换流站所有设备在不同运行状态下的所有远传信号数据，构建初始换流站远传信号数据库；

S4，对获取到的所有的初始换流站远传信号进行标准化处理，构建远传信号数据库。

实施时，获取某换流站内主变压器的所有信号，如表1所示，并使用最大最小值归一化对数据进行标准化。

表1

进一步可选地，确定与设备运行状态最相关的信号具体步骤包括：

S6，根据相关导则和专家经验确定与设备运行状态最相关的信号。

实施时，根据导则和专家经验确定最相关的信号为：T7，T13，T18.

进一步可选地，根据关联分析方法确定与换流站设备运行状态密切相关的一级信号步骤包括：

S8，分析远传信号数据库，当换流站内设备状态发生改变时，统计与最相关信号变化趋势一致(正相关/反相关)的信号，遍历全部远传信号数据库，获取原始项集；

S10，设置支持度阈值，通过关联分析方法获取包含最相关信号且满足支持度阈值的所有频繁项集；设置置信度阈值，遍历所有频繁项集，获取满足置信度阈值的关联规则；

S12将关联规则中的所有信号归为一级信号，构造一级信号数据库。

实施时，统计与最相关信号变化趋势一致(正相关/反相关)的信号，遍历全部远传信号数据库，获取原始项集为：{T7},{T13},{T18},{T7,T10},{T7,T13,T15,T18},{T13,T15},{T18,T20},{T18,T21,T24},{T18,T20}；

设置支持度阈值为3/4，获取频繁项集为{T7},{T13},{T18},{T7,T10},T13,T15},{T18,T20}；

设置置信度阈值为2/3，获取关联规则为T7→T10,T13→T15,T18→T20；

将T7，T10,T13，T15,T18，T20归为一级信号，构造一级信号数据库。

进一步可选地，根据相关系数矩阵方法确定与一级信号相关性较强的二级信号步骤包括：

S14，设置相关度阈值，计算远传信号数据库与一级信号的相关系数满足阈值的所有信号；

S16，将上述信号归为二级信号，构造二级信号数据库。

实施时，设置相关度阈值为0.7，计算远传信号数据库与一级信号的相关系数，如表2所示。

表2

由表2所示，T2，T5，T9，T16，T19，T22，T23和T24被归为二级信号，构造二级信号数据库。

进一步可选地，将剩余信号设置为三级信号步骤包括：

S18，将远传信号数据库中除去一级和二级信号之后的剩余信号归为三级信号，构造三级信号数据库。

实施时，将剩余的信号，T1，T3,T4,T6,T8,T11,T12,T14,T17,T21,归为三级信号，构造三级信号数据库。

S20，输出信号分层分级策略。

实施时，输入信号分层分级策略如表3所示。

表3

信号级别	信号列表
		一级信号	T7，T10,T13，T15,T18，T20
二级信号	T2，T5，T9，T16，T19，T22，T23，T24
		三级信号	T1，T3,T4,T6,T8,T11,T12,T14,T17,T21

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种换流站远传信号分层分级装置实施例。

图2是根据本发明实施例的一种换流站远传信号分层分级装置的示意图，如图2所示，该装置包括：第一获取单元402、第一确定单元404、第二确定单元406、第三确定单元408、第四确定单元410和输出单元412。第一获取单元402，用于获取大型换流站所有远传信号数据；第一确定单元404，用于确定与设备运行状态最相关的信号；第二确定单元406，根据关联分析方法确定与换流站设备运行状态密切相关的一级信号；第三确定单元408，根据相关系数矩阵方法确定与一级信号相关性较强的二级信号；第四确定单元410，将剩余信号确定为三级信号；输出单元412，用于输出换流站远传信号的分层分级结果。

进一步可选地，第一获取单元包括：第一获取模块：用于获取大型换流站所有设备在不同运行状态下的所有远传信号数据，构建初始换流站远传信号数据库；标准化模块：用于对获取到的所有的初始换流站远传信号进行标准化处理，构建远传信号数据库；

实施时，获取某换流站内主变压器的所有信号，如表1所示，并使用最大最小值归一化对数据进行标准化。

进一步可选地，第一确定单元包括：第一确定模块：用于根据相关导则和专家经验确定与设备运行状态最相关的信号。

实施时，根据导则和专家经验确定最相关的信号为：T7，T13，T18。

进一步可选地，第二确定单元包括：统计分析模块：用于分析远传信号数据库，当换流站内设备状态发生改变时，统计与最相关信号变化趋势一致(正相关/反相关)的信号，遍历全部远传信号数据库，获取原始项集；关联分析模块：用于设置支持度阈值，通过关联分析方法获取包含最相关信号且满足支持度阈值的所有频繁项集；设置置信度阈值，遍历所有频繁项集，获取满足置信度阈值的关联规则；第一构造模块：将关联规则中的所有信号归为一级信号，构造一级信号数据库。

实施时，统计与最相关信号变化趋势一致(正相关/反相关)的信号，遍历全部远传信号数据库，获取原始项集为：{T7},{T13},{T18},{T7,T10},{T7,T13,T15,T18},{T13,T15},{T18,T20},{T18,T21,T24},{T18,T20}；

设置支持度阈值为3/4，获取频繁项集为{T7},{T13},{T18},{T7,T10},T13,T15},{T18,T20}；

设置置信度阈值为2/3，获取关联规则为T7→T10,T13→T15,T18→T20；

将T7，T10,T13，T15,T18，T20归为一级信号，构造一级信号数据库。

进一步可选地，第三确定单元包括：相关分析模块：用于设置相关度阈值，计算远传信号数据库与一级信号的相关系数满足阈值的所有信号；第二构造模块：将上述信号归为二级信号，构造二级信号数据库。

实施时，设置相关度阈值为0.7，计算远传信号数据库与一级信号的相关系数，如表2所示。由表2所示，T2，T5，T9，T16，T19，T22，T23和T24被归为二级信号，构造二级信号数据库。

进一步可选地，第四确定单元包括：第三构造模块：将远传信号数据库中除去一级和二级信号之后的剩余信号归为三级信号，构造三级信号数据库。

实施时，将剩余的信号，T1，T3,T4,T6,T8,T11,T12,T14,T17,T21,归为三级信号，构造三级信号数据库。

进一步可选地，输出单元包括：输出信号分层分级策略。

实施时，输入信号分层分级策略如表3所示。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，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，可以为一种逻辑功能划分，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，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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，在本发明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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元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，本发明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全部或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(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明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、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种换流站远传信号的分层分级方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取换流站所有的远传信号；

确定与换流站设备运行状态最相关的信号；

以最相关信号为基准，根据关联分析方法确定与换流站设备运行状态密切相关的一级信号；

根据相关系数矩阵方法确定与一级信号密切相关的二级信号；

将所有远传信号除去一级信号和二级信号后的剩余信号确定为三级信号；

输出换流站远传信号的分层分级结果；

获取换流站所有的远传信号的具体过程如下：获取换流站所有设备在各种运行状态下的所有远传信号，构建初始远传信号数据库；对初始远传信号进行标准化处理，构建远传信号数据库；

确定与换流站设备运行状态最相关的信号具体过程如下：在远传信号数据库中，根据相关导则和专家经验确定与换流站设备运行状态最相关的信号。

2.根据权利要求1所述的换流站远传信号的分层分级方法，其特征在于，根据关联分析方法确定与换流站设备运行状态密切相关的一级信号步骤包括：

当换流站设备的运行状态发生改变时，统计与最相关信号变化趋势一致的信号，遍历远传信号数据库，获取原始项集；

设置支持度阈值，通过关联分析方法获取包含最相关信号且满足支持度阈值的所有频繁项集；设置置信度阈值，遍历所有频繁项集，获取满足置信度阈值的关联规则；

将关联规则中的所有信号归为一级信号，构造一级信号数据库。

3.根据权利要求2所述的换流站远传信号的分层分级方法，其特征在于，根据相关系数矩阵方法确定与一级信号密切相关的二级信号步骤包括：

设置相关度阈值，遍历远传信号数据库，计算与一级信号的相关系数满足阈值的所有信号；

将上述信号归为二级信号，构造二级信号数据库。

4.一种换流站远传信号的分层分级装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取换流站所有的远传信号；

第一确定单元，用于确定与换流站设备运行状态最相关的信号；

第二确定单元，以最相关信号为基准，根据关联分析方法确定与换流站设备运行状态密切相关的一级信号；

第三确定单元，根据相关系数矩阵方法确定与一级信号密切相关的二级信号；

第四确定单元，将所有远传信号除去一级信号和二级信号后的剩余信号确定为三级信号；

输出单元，输出换流站远传信号的分层分级结果；

所述第一获取单元包括：第一获取模块：用于获取换流站设备在各种运行状态下的所有远传信号，构建初始远传信号数据库；标准化模块：用于对获取到的所有的初始远传信号进行标准化处理，构建远传信号数据库；

所述第一确定单元包括：第一确定模块：用于根据相关导则和专家经验确定与换流站设备运行状态最相关的信号。

5.根据权利要求4所述的换流站远传信号的分层分级装置，其特征在于，所述第二确定单元包括：

统计分析模块：用于分析远传信号数据库，当换流站设备状态发生改变时，统计与最相关信号变化趋势一致的信号，得到原始项集；

关联分析模块：用于设置支持度阈值，通过关联分析方法获取包含最相关信号且满足支持度阈值的所有频繁项集；设置置信度阈值，遍历所有频繁项集，获取满足置信度阈值的关联规则；

第一构造模块：将关联规则中的所有信号归为一级信号，构造一级信号数据库。

6.根据权利要求5所述的换流站远传信号的分层分级装置，其特征在于，所述第三确定单元包括：

相关分析模块：用于设置相关度阈值，遍历远传信号数据库，计算与一级信号的相关系数满足阈值的所有信号；

第二构造模块：将上述信号归为二级信号，构造二级信号数据库；

所述第四确定单元包括：

第三构造模块：将远传信号数据库中除去一级信号和二级信号之后的剩余信号归为三级信号，构造三级信号数据库。

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