CN109285331A - 一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，包括：在线监测设备，用于采集、存储环境温度、环境湿度、护层或线芯电流，以及电缆接头温度；温度预测设备，与在线监测设备连接，基于温度预测模型根据采集的待预测日的环境温度、环境湿度、护层或线芯电流预测该日的电缆接头温度；预警设备，分别与在线监测设备和与温度预测设备连接，用于基于待预测日电缆接头温度的预测值和实测值进行预警。与现有技术相比，本发明充分利用了历史数据可以得到预测温度，并结合预测温度和实测温度进行预警，通过数据挖掘，分析数据变化趋势，预测电缆的温度，研究温度辅助判据，建立预警系统，提前预判电缆接头的绝缘水平，实现有效预警预报。

Description

一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统
技术领域
本发明涉及电力检修领域，尤其是涉及一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统。
背景技术
随着上海“架空线入地”工程的推进，10kV及以上电缆总长已经超过6万公里，预防电缆故障是电网运行的重中之重。超过90％的电缆运行故障发生在接头位置，建立温度监测系统是目前常用的手段。现有监测系统能实时监测电缆接头温度及各项指标，但仍存在以下问题：
1)温度传导具有滞后性，采用阀值判据的方式，不能有效预警且容易误报；
2)系统只存储历史数据，不进行分析再利用，造成数据闲置和资源浪费。
因此，急需通过数据挖掘技术，分析数据变化趋势，预测电缆的温度，研究温度辅助判据，建立新的预警系统，提前预判电缆接头的绝缘水平，实现有效预警预报。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，包括：
在线监测设备，用于采集、存储环境温度、环境湿度、护层或线芯电流，以及电缆接头温度；
温度预测设备，与在线监测设备连接，基于温度预测模型根据采集的待预测日的环境温度、环境湿度、护层或线芯电流预测该日的电缆接头温度；
预警设备，分别与在线监测设备和与温度预测设备连接，用于基于待预测日电缆接头温度的预测值和实测值进行预警。
所述温度预测模型为PSO-LSSVM模型。
所述温度预测设备包括：
数据清洗模块，与在线监测设备连接，用于对环境温度、环境湿度、护层或线芯电流，以及电缆接头温度进行数据清洗以及归一化处理；
模型训练模块，与数据清洗模块连接，用于基于历史环境温度、环境湿度、护层或线芯电流，以及电缆接头温度对温度预测模型进行训练；
模型预测模块，与数据清洗模块连接，用于根据采集的待预测日的环境温度、环境湿度、护层或线芯电流预测该日的电缆接头温度。
所述预警设备预警过程具体包括：
步骤S1：判断待预测日电缆接头温度的实测值是否超过第一设定预警温度，若为是，则执行步骤S2；
步骤S2：判断待预测日电缆接头温度的实测值是否超过第三设定预警温度，若为是，则进行二级预警，反之，执行步骤S3；
步骤S3：判断待预测日电缆接头温度的实测值和预测值之差的绝对值是否超过第一设定差值，若为是，则执行步骤S4，反之，执行步骤S6；
步骤S4：判断待预测日电缆接头温度的实测值和预测值之差的绝对值是否超过第二设定差值，若为是，则进行二级预警，反之，则执行步骤S5；
步骤S5：判断待预测日电缆接头温度的变化率是否大于2.3，若为是，则进行二级预警，反之，则执行步骤S6；
步骤S6：判断待预测日电缆接头温度的实测值是否超过第二设定预警温度，若为是，则执行步骤S7，反之，则执行步骤S8；
步骤S7：判断待预测日电缆接头温度的变化率是否大于设定变化率阈值，若为是，则进行二级预警，反之，则进行一级预警；
步骤S8：判断待预测日电缆接头温度的变化率是否大于设定变化率阈值，若为是，则进行一级预警。
所述第一设定预警温度位75摄氏度。
所述第二设定预警温度位80摄氏度。
所述第三设定预警温度位85摄氏度。
所述设定变化率阈值为2.3。
所述第一设定差值为5摄氏度。
所述第二设定差值为10摄氏度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)充分利用了历史数据可以得到预测温度，并结合预测温度和实测温度进行预警，通过数据挖掘技术，分析数据变化趋势，预测电缆的温度，研究温度辅助判据，建立新的预警系统，提前预判电缆接头的绝缘水平，实现有效预警预报。
2)温度预测模型为PSO-LSSVM模型，预测效率高，计算负荷小；
3)采用多层次的预警规则设置，可以更大程度的利用历史数据得到的预测温度，实现更为准确的预警。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的技术框架示意图；
图3为预警判据示意图；
其中：1、在线监测设备，2、温度预测设备，3、预警设备。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，如图1和2所示，包括：
在线监测设备，用于采集、存储环境温度、环境湿度、护层或线芯电流，以及电缆接头温度；
温度预测设备，与在线监测设备连接，基于温度预测模型根据采集的待预测日的环境温度、环境湿度、护层或线芯电流预测该日的电缆接头温度；
预警设备，分别与在线监测设备和与温度预测设备连接，用于基于待预测日电缆接头温度的预测值和实测值进行预警。
温度预测模型为PSO-LSSVM模型。
温度预测设备包括：
数据清洗模块，与在线监测设备连接，用于对环境温度、环境湿度、护层或线芯电流，以及电缆接头温度进行数据清洗以及归一化处理；
模型训练模块，与数据清洗模块连接，用于基于历史环境温度、环境湿度、护层或线芯电流，以及电缆接头温度对温度预测模型进行训练；
模型预测模块，与数据清洗模块连接，用于根据采集的待预测日的环境温度、环境湿度、护层或线芯电流预测该日的电缆接头温度。
如图3所示，预警设备预警过程具体包括：
步骤S1：判断待预测日电缆接头温度的实测值是否超过75摄氏度，若为是，则执行步骤S2；
步骤S2：判断待预测日电缆接头温度的实测值是否超过85摄氏度，若为是，则进行二级预警，反之，执行步骤S3；
步骤S3：判断待预测日电缆接头温度的实测值和预测值之差的绝对值是否超过5摄氏度，若为是，则执行步骤S4，反之，执行步骤S6；
步骤S4：判断待预测日电缆接头温度的实测值和预测值之差的绝对值是否超过10摄氏度，若为是，则进行二级预警，反之，则执行步骤S5；
步骤S5：判断待预测日电缆接头温度的变化率是否大于2.3，若为是，则进行二级预警，反之，则执行步骤S6；
步骤S6：判断待预测日电缆接头温度的实测值是否超过80摄氏度，若为是，则执行步骤S7，反之，则执行步骤S8；
步骤S7：判断待预测日电缆接头温度的变化率是否大于2.3，若为是，则进行二级预警，反之，则进行一级预警；
步骤S8：判断待预测日电缆接头温度的变化率是否大于2.3，若为是，则进行一级预警。
其中，待预测日电缆接头温度的变化率采用实测值的变化率。
从现有监测系统中读取数据，历史数据达到3153.6万条，首先要进行数据质量分析、数据清洗和归一化处理。
本申请将电缆的故障发展阶段进行细化，根据不同时期的状态进行预警和预报，预警状态分为绿色预警、黄色预警、红色预警。做出预警后，本系统可根据预警情况对检测数据和预测数据进行细化、分级给类分析、给出具有针对不同健康状况和故障发展期的质量评估报告。
本预警系统在预警后，建立电缆温度的数据质量评价体系：
第一阶分为：①根据评估目标确定评估方案；②数据采集与数据整理。
第二阶段为质量评估阶段，包括三方面工作：①数据完整性评估。采用值分析法进行唯一值分析、有效值分析和异常值分析。②数据合理性评估。综合统计分析、相关性分析、直方图和频次分析的方法对目标数据进行统计学特征分析。③采用层次分析法对数据进行有效性评估。
第三阶段工作为给出结论并编写评估报告，根据各个阶段的评估结论编写评估报告，总结出质量评估结论，并形成报告。

Claims (10)

1.一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，其特征在于，包括：
在线监测设备，用于采集、存储环境温度、环境湿度、护层或线芯电流，以及电缆接头温度；
温度预测设备，与在线监测设备连接，基于温度预测模型根据采集的待预测日的环境温度、环境湿度、护层或线芯电流预测该日的电缆接头温度；
预警设备，分别与在线监测设备和与温度预测设备连接，用于基于待预测日电缆接头温度的预测值和实测值进行预警。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，其特征在于，所述温度预测模型为PSO-LSSVM模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，其特征在于，所述温度预测设备包括：
数据清洗模块，与在线监测设备连接，用于对环境温度、环境湿度、护层或线芯电流，以及电缆接头温度进行数据清洗以及归一化处理；
模型训练模块，与数据清洗模块连接，用于基于历史环境温度、环境湿度、护层或线芯电流，以及电缆接头温度对温度预测模型进行训练；
模型预测模块，与数据清洗模块连接，用于根据采集的待预测日的环境温度、环境湿度、护层或线芯电流预测该日的电缆接头温度。
4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，其特征在于，所述预警设备预警过程具体包括：
步骤S1：判断待预测日电缆接头温度的实测值是否超过第一设定预警温度，若为是，则执行步骤S2；
步骤S2：判断待预测日电缆接头温度的实测值是否超过第三设定预警温度，若为是，则进行二级预警，反之，执行步骤S3；
步骤S3：判断待预测日电缆接头温度的实测值和预测值之差的绝对值是否超过第一设定差值，若为是，则执行步骤S4，反之，执行步骤S6；
步骤S4：判断待预测日电缆接头温度的实测值和预测值之差的绝对值是否超过第二设定差值，若为是，则进行二级预警，反之，则执行步骤S5；
步骤S5：判断待预测日电缆接头温度的变化率是否大于2.3，若为是，则进行二级预警，反之，则执行步骤S6；
步骤S6：判断待预测日电缆接头温度的实测值是否超过第二设定预警温度，若为是，则执行步骤S7，反之，则执行步骤S8；
步骤S7：判断待预测日电缆接头温度的变化率是否大于设定变化率阈值，若为是，则进行二级预警，反之，则进行一级预警；
步骤S8：判断待预测日电缆接头温度的变化率是否大于设定变化率阈值，若为是，则进行一级预警。
5.根据权利要求4所述的一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，其特征在于，所述第一设定预警温度位75摄氏度。
6.根据权利要求4所述的一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，其特征在于，所述第二设定预警温度位80摄氏度。
7.根据权利要求4所述的一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，其特征在于，所述第三设定预警温度位85摄氏度。
8.根据权利要求4所述的一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，其特征在于，所述设定变化率阈值为2.3。
9.根据权利要求4所述的一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，其特征在于，所述第一设定差值为5摄氏度。
10.根据权利要求4所述的一种基于数据分析和温度预测的电力电缆温度预警系统，其特征在于，所述第二设定差值为10摄氏度。
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