CN112578188A - 电气量波形的生成方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

电气量波形的生成方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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CN112578188A CN202011214339.3A CN202011214339A CN112578188A CN 112578188 A CN112578188 A CN 112578188A CN 202011214339 A CN202011214339 A CN 202011214339A CN 112578188 A CN112578188 A CN 112578188A
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Abstract

本申请涉及一种电气量波形的生成方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：获取电力设备的电气量采集数据；其中，目标时间对应的电气量采集数据为目标电气量；获取基准电气量波形；基准电气量波形中与目标时间对应的数据为基准电气量；根据目标电气量和基准电气量的相似度确定电力设备的运行状态变化信息；根据运行状态变化信息对电气量采集数据进行更新处理；根据经过更新处理的电气量采集数据生成电气设备的电气量波形。上述方案电气量波形对应的部分电气量采集数据被基准电气量波形中的数据替换，能使得所生成的电气量波形的存储容量尽可能小，在有限的存储空间下能处理尽可能长时间的电气量波形。

Description

电气量波形的生成方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及电力数据处理技术领域，特别是涉及一种电气量波形的生成方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
为了对变电站内的电力设备的运行状态进行监控，往往会采集电力设备的电气量，基于电气量生成电气量波形并进行显示。例如，通过故障录波器来生成并显示故障波形。实际上，电气量采集频率往往较高，而且变电站中需要进行监控的电力设备数量较大。这就导致所生成的电气量波形的数据量非常大，在需要对电力设备进行持续监控的场景下就会需要巨大的存储容量。
目前，使用循环存储的方式以减少存储容量的需求。但此举无法储存长时间的电气量。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够生成存储容量尽可能小的电气量波形的电气量波形的生成方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种电气量波形的生成方法，所述方法包括：
获取电力设备的电气量采集数据；其中，目标时间对应的电气量采集数据为目标电气量；
获取基准电气量波形；所述基准电气量波形中与所述目标时间对应的数据为基准电气量；
根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息；
根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理；
根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
一种电气量波形的生成装置，所述装置包括：
采集数据获取模块，用于获取电力设备的电气量采集数据；其中，目标时间对应的电气量采集数据为目标电气量；
基准电气量波形获取模块，用于获取基准电气量波形；所述基准电气量波形中与所述目标时间对应的数据为基准电气量；
变化信息获取模块，用于根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息；
数据更新模块，用于根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理；
波形生成模块，用于根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取电力设备的电气量采集数据；其中，目标时间对应的电气量采集数据为目标电气量；
获取基准电气量波形；所述基准电气量波形中与所述目标时间对应的数据为基准电气量；
根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息；
根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理；
根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取电力设备的电气量采集数据；其中，目标时间对应的电气量采集数据为目标电气量；
获取基准电气量波形；所述基准电气量波形中与所述目标时间对应的数据为基准电气量；
根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息；
根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理；
根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
上述电气量波形的生成方法、装置、计算机设备和存储介质，获取电力设备的电气量采集数据以及目标时间对应的目标电气量；获取基准电气量波形以及目标时间对应的基准电气量；根据目标电气量和基准电气量的电气变化量差值确定电力设备的运行状态变化信息；根据运行状态变化信息对电气量采集数据进行更新处理；根据经过更新处理的电气量采集数据生成电气设备的电气量波形。电气量波形对应的部分电气量采集数据被基准电气量波形中的数据替换，能使得所生成的电气量波形的存储容量尽可能小，在有限的存储空间下能处理尽可能长时间的电气量波形。
附图说明
图1为一个实施例中电气量波形的生成方法的应用环境图；
图2为一个实施例中电气量波形的生成方法的流程示意图；
图3为一个实施例中生成电气量波形的流程示意图；
图4为一个实施例中电气量采集波形和原波模型的示意图；
图5为一个实施例中电气量波形的生成方法的应用环境图；
图6为一个实施例中随机选择采集时间点的示意图；
图7为另一个实施例中电气量波形的生成方法的流程示意图；
图8为一个实施例中电气量波形的生成装置的结构框图；
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的电气量波形的生成方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。该应用环境中包含有网络连接的电气量采集设备101和计算机设备102，两者可以通过网络进行通信。其中，电气量采集设备101采集电力设备的电气量采集数据，将其传输给计算机设备102。计算机设备102基于该电气量采集数据以及基准电气量波形对电气量采集数据进行更新，并基于经过更新处理的电气量采集数据生成电力设备的电气量波形。电气量采集设备101可以但不限于是各种具有电气量采集功能的电气测量仪器，具体的，可以是各种具有电气量感应功能的传感器、示波器、万用表等。计算机设备102可以指各种具有逻辑运算功能的设备，可以通过终端或者服务器实现，其中，终端可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，服务器可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。在一个实施例中，计算机设备102可以是录波设备(录波器)。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种电气量波形的生成方法，本实施例以该方法应用于终端进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于服务器，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。该方法包括以下步骤：包括以下步骤：
S201，获取电力设备的电气量采集数据；其中，目标时间对应的电气量采集数据为目标电气量。
电力设备(也可以称为电网设备)可以指变电站中各种类型的设备，可以是变压器、发电机等。电气是电气工程(Electrical Engineering，EE)的简称，核心内容就是研究电的学科，包括发电、变电、输电和配电。电气量是指在电力系统中的各种与电有直接关系的参数，常见类如比如电压值、电流值、频率、阻抗、电容等等。在一个实施例中，将存在稳定变化规律的信息作为待采集的电气量，交流电压波形(或者数据)是符合正弦函数规律的，因此可以获取交流电压数据，进而进行后续处理，以保证所生成电气量波形的稳定性。
电气量采集数据(也可以称为实际采集数据)指的是电气量采集设备所采集的电力设备在特定时刻或者特定时间段的电气量。在一个实施例中，电气量采集设备通过有线或无线的方式对电力设备进行监控，以获取特定时间的电气量，得到电气量采集数据。进一步地，电气量采集数据可以通过列表或者波形图的方式来记录。更进一步地，电气量采集数据是由各个时刻的电气量形成的电气量列表，也可以是电气量波形图。
目标时间可以是指特定时刻也可以指特定时间段。进一步地，目标时间可以是至少一个不连续的时刻，也可以是至少一个不连续的时间段(时间段的长短可以根据实际情况确定，各个时间段的长度可以相同也可以不同)。
在一个实施例中，终端在接收到电气量采集设备发送的电气量采集数据时，从中提取出与目标时间对应的目标电气量，以进行下一步分析。
S202，获取基准电气量波形；所述基准电气量波形中与所述目标时间对应的数据为基准电气量。
其中，基准电气量波形可以指反应电气量原理的理论波形，也可以称为原波或者原波模型。在一个实施例中，基准电气量波形可以是能够反映电气量波动形态的函数波形。
S202中，终端获取基准电气量波形之后，从中确定与目标时间对应的电气量，作为基准电气量。
在一个实施例中，终端获取基准电气量波形，以确定是否可以用波形对应的电气量替换电气量采集数据中对应的电气量，达到减少波形所需的存储空间的目的。
S203，根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息。
目标电气量和基准电气量均为目标时间对应的电气量，S203确定这两个电气量的相似度，并据此确定电力设备的运行状态变化信息。根据该运行状态变化信息能确定是否可以用波形对应的电气量替换电气量采集数据中对应的电气量。
其中，目标电气量和基准电气量之间的相似度确定过程可以为：确定目标电气量在目标时间内的电气变化量和基准电气量在目标时间内的电气变化量，将这两个电气变化量之间的差值确定为目标电气量和基准电气量之间的相似度。也可以为：确定目标电气量在目标时间内的电气量数值和基准电气量在目标时间内的电气量数值，将这两个电气量数值之间的差值确定为目标电气量和基准电气量之间的相似度。还可以为：将电气量采集数据转换为波形形式，得到电气量采集波形，将目标时间内的电气量采集波形和基准电气量波形在波形形态上的相似度确定为目标电气量和基准电气量之间的相似度。
电力设备的运行状态变化信息可以指电力设备运行状态的稳定性。其中，运行状态可以包括稳态运行状态(也可以称为非故障状态)和非稳态运行状态(也可以称为故障状态)。稳态运行状态可以指电力设备的正常运行状态，即，电力设备的电气量处于稳定连续变化的状态。非稳态运行状态可以指电力设备的故障状态，具体可以是接地故障、相间故障、电气振荡等情况，在非稳态运行状态，电力设备的电气量可能存在突变、不连续的状态。
在一个实施例中，将电气量按傅里叶级数展开，可得出电气量的基波与多次谐波。当基波稳定变化时可视作电力设备处于稳态运行。
在一个实施例中，当目标时间为一个以上时，可以分别确定目标电气量和基准电气量的电气变化量差值，基于这些电气变化量差值确定电力设备的运行状态变化信息。
S204，根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理。
发明人发现：电气量波形在稳态运行情况下，与原波变动情况一致，电气量波形的误差主要来自于电力系统的细微扰动，如感性大负荷投切等，电网稳态裕度有能力抵抗细微干扰，消除电气量波形的误差，使电力设备的电气量恢复至原波轨道运行。当发生大的扰动时，电气量波形的误差将发生突变，超过电网稳态裕度，使电气量波形无法恢复至原波轨道，只有在电力设备运行方式改变和调整之后，才可恢复正常运行。基于此，本发明实施例，根据电气变化量差值来确定电力设备的运行状态变化信息，并根据不同的运行状态变化信息对电气量采集数据进行不同的更新处理。例如：当运行状态变化信息为稳态运行时，用基准电气量替换电气量采集数据中的目标电气量，当运行状态变化信息为非稳态运行时，保留电气量采集数据中的目标电气量。
S205，根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
将经过更新处理的电气量采集数据转换成波形就可以得到电气设备的电气量波形。
在一个实施例中，终端可以在界面中显示该电气量波形。
在实际的应用场景中，终端往往需要对电气量波形进行实时录波，例如，以一分钟时长为横轴记录所有时刻的波形，包括故障和非故障状态。这部分储存空间占比很大，所以一般的录波器只能最多记录一个星期以内的电气量波形。一周时间到达时就要重复替换上一周的电气量波形，像行车记录仪一样，所记录的电气量波形有限，不利于对电力设备状态的长期监控。上述电气量波形的生成方法中，电气量波形对应的部分电气量采集数据被基准电气量波形中的数据替换，能使得所生成的电气量波形的存储容量尽可能小，在有限的存储空间下能处理尽可能长时间的电气量波形，可以实现对电力设备状态的长期监控。
在一个实施例中，所述根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息，包括：确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值是否满足预设条件；当满足预设条件时，判定所述运行状态变化信息为稳态运行；当不满足预设条件时，判定所述运行状态变化信息为非稳态运行。
以电气量为交流电压为例，电气变化量差值(记为λ)可以通过以下公式计算得到：
λ＝uR-uG
其中，uR表示电压采集数据对应的目标电压，uG表示基准电气量波形对应的基准电压。通过对目标电压和基准电压进行比较可以确定出电力设备在实际运行过程中是否发生异常，也即确定电力设备是否处于稳态运行状态。进一步地，当电气变化量差值较大时判定电力设备的电气量发生较大数值差时，此时可以认为电力设备的电气量发生了偏移，即电力设备处于非稳态运行。否则，可认为电力设备处于稳态运行中。
在一个实施例中，电气变化量差值是否满足预设条件可以是将电气变化量差值与预设的变化量差值阈值进行大小比较，以根据比较结果确定电气变化量差值是否满足预设条件。
上述实施例提供的电气量波形的生成方法，根据电气变化量差值来确定电力设备的运行状态变化信息，确定过程简单，能快速确定出电力设备的运行状态变化信息，进而可以提高电气量波形的生成效率。
在一个实施例中，所述确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值是否满足预设条件，包括：确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值；确定所述电气变化量差值是否小于预设的变化量差值阈值。
其中，变化量差值阈值可以根据实际情况确定，例如：2％、5％等。当电气变化量差值小于变化量差值阈值时，认为电力设备的电气量未发生较大波动，则可以将运行状态变化信息确定为稳态运行。
上述实施例，基于变化量差值阈值来确定目标电气量和基准电气量之间是否偏差较大，并基于该偏差来准确确定出电气设备的运行状态变化信息。
在一个实施例中，所述根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理；根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形，包括：当所述运行状态变化信息为稳态运行时，用所述基准电气量替换所述电气量采集数据中的所述目标电气量；根据经过替换处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
当电力设备处于稳态运行时，其对应的电气量波形往往是稳定波动的，即符合基准电气量波形，因此可以用基准电气量波形中的电气量来替换电气量采集数据中的电气量，以通过数据量小的基准电气量来替换数据量大的电气量采集数据。能极大地减少电气量波形所需的存储空间。
在一个实施例中，所述根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理；根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形，包括：当所述运行状态变化信息为非稳态运行时，保留所述电气量采集数据中的所述目标电气量；根据所述电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
当电力设备处于非稳态运行时，其对应的电气量波形往往是突变的，即不符合基准电气量波形，因此无法用基准电气量波形中的电气量来替换电气量采集数据中的电气量，直接保留，以保证所生成的电气量波形能准确地反映电力设备实际的运行状态。
在一个实施例中，所述目标时间为目标时间段对应的时间；所述确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值，包括：确定所述目标电气量在所述目标时间段的变化量，得到第一变化量；确定所述基准电气量在所述目标时间段的变化量，得到第二变化量；确定所述第一变化量和所述第二变化量的变化量差值，作为所述电气变化量差值。
其中，目标时间段的时长可以根据电气量采集设备的采集周期来确定，例如，将一个(或以上)采集周期确定为目标时间段，此时目标时间段也可以称为固定采集间隔。具体地，确定目标电气量在相邻两个采集点(a1与a2)之间的电气量变化量，作为第一变化量，确定基准电气量在相邻两个采集点(a1与a2)之间的电气量变化量，作为第二变化量。具体的，对于采集频率为5000Hz的情况，目标时间段的时长可以为0.2ms。
在一个实施例中，电气变化量可以通过以下公式来计算：λs＝uΔ-u0；
其中，u0是目标时间段第一个时刻的电气量，uΔ是目标时间段最后一个时刻的电气量。
对于固定采集间隔的波形数据，可以利用原波和实际采集数据计算的λs进行差值判断。即：
判断λsR-λsG＝(uΔR-u0R)-(uΔG-u0G)＝uΔR-uΔG+u0G-u0R的大小，如结果大于变化量差值阈值，可判断为波形发生偏移，否则认为电力设备保持稳态运行。
在一个实施例中，所述目标时间为目标时刻对应的时间；所述确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值，包括：确定所述目标电气量在所述目标时刻的变化量，得到第三变化量；确定所述基准电气量在所述目标时刻的变化量，得到第四变化量；确定所述第三变化量和所述第四变化量的变化量差值，作为所述电气变化量差值。
其中，目标时刻可以为一个以上，可以基于这些时刻的电气变化量差值来确定对应时间段的电气量是否稳定变化，进而确定电力设备是否处于稳定运行状态。
上述实施例基于特定时刻的电气量来确定电力设备是否处于稳定运行状态，确定过程简单，所需的运算量小，能有效提高电气量波形的生成效率。
在一个实施例中，在电力设备处于稳态运行的情况下，可以利用原波替代实际采集数据波形。即通过判断当前采集的波形数据是否与原波数据相差在允许的范围内，是则保留原波模型，即用原波模型替换实际采集数据波形；否则，不进行替换处理，之后可以记录相应的数据以生成电气量波形。
在一个实施例中，可以将目标电气量进行傅里叶级数展开，确定展开得到的基波在目标时间段的变化量，得到该第一变化量；基准电气量进行傅里叶级数展开，确定展开得到的基波在目标时间段的变化量，得到该第二变化量；确定第一变化量和第二变化量的变化量差值，作为电气变化量差值。
在一个实施例中，在确定目标时间段对应的运行状态变化信息为稳态运行时，在电气量采集波形中确定与目标时间段对应的电气量采集波形，确定基准电气量波形中与该目标时间段对应的基准电气量波形，用该基准电气量波形替换电气量采集波形，根据替换后的采集波形生成电力设备的电气量波形。
在一个实施例中，按照时序依次将特定长度的时间段确定为目标时间段。对于某一目标时间段，确定是否需要用基准电气量波形替换电气量采集波形，如果需要，则用该目标时间段的基准电气量波形替换电气量采集波形，如果不需要，则保留电气量采集波形。此时完成该目标时间段的波形更新过程，对下一个目标时间段进行处理，确定是否需要用基准电气量波形替换电气量采集波形，如果需要，则用该目标时间段的基准电气量波形替换电气量采集波形，如果不需要，则保留电气量采集波形。以此类推，直到完成整个电气量采集波形的更新过程，将更新得到的波形输出为电力设备的电气量波形。
一个实施例中的波形更新过程可以如图3所示，电气量采集波形为301，基准电气量波形为302。对于目标时间段，通过电气变化量差值的比较确定电气量采集波形中存在故障波形，此时提取出目标时间段的电气量采集波形中故障波形。而目标时间段之外的其他时间段并不存在故障波形，因此，提取目标时间段的基准电气量波形中的波形。将这两部分的波形按照时序进行组合，即得到电力设备的电气量波形303。
上述实施例，根据电气量采集数据的变化量与原波的变化量之间的变化量差值来得到电气变化量差值，进而确定电力设备是否处于稳态运行状态。当处于稳态运行状态时，直接保留电气量采集数据，当处于非稳态运行状态时，用原波对应的波段来替换电气量采集数据对应的波段，被替换的波段对应的数据量可以通过波形函数来表示，其数据量相比于电气量采集数据而言是更小的，而且，电力设备在大部分情况下是处于稳态运行状态的，因此可以将电气量采集数据中的大部分数据通过原波对应的波形函数来替代，使得最终生成的电气量波形对存储空间的需求大幅度下降。
在一个实施例中，所述根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息之前，还包括：根据预先设定的采集频率确定所述电气量采集数据的固定采集时间点；在所述固定采集时间点中随机选择至少一个采集时间点，作为所述目标时间；在所述电气量采集数据中确定与所述目标时间对应的所述目标电气量；在所述基准电气量波形中确定与所述目标时间对应的所述基准电气量。
其中，采集频率可以根据实际情况确定，例如，为5000Hz等。
在一个实施例中，可以确定随机采集时间点的个数，按照该个数在固定采集时间点中随机选择对应的采集时间点。可用将这些采集时间点作为目标时间，也可以将这些采集时间点对应的时间段确定为目标时间。
进一步地，分别确定各个目标时间下电力设备的运行状态变化信息，并确定各个目标时间下是否需要用的基准电气量替换目标电气量，在对各个目标时间下的电气量采集数据进行替换处理之后，根据经过更新处理的电气量采集数据生成电气设备的电气量波形。
在一个实施例中，图4为稳态运行状态下电力设备的电气量采集波形与之间的关系。图4中电气量采集数据对应的电气量采集波形包括两种形式：1、通过固定采集时刻从电气量采集数据采集数据点，基于所采集的数据点得到电气量采集波形；2、通过随机采集时刻从电气量采集数据采集数据点，基于所采集的数据点的数据得到电气量采集波形。从图4也可以看出，当电力设备处于稳态运行状态时，电气量采集波形与原波模型的形态是相对应的，因此可以用原波模型来替换对应的电气量采集波形。
上述实施例，将随机时刻的原波数据与实际采集数据进行差值比对，利用随机数的强不确定性来加大采集时刻上的误差因素，以完成电力设备稳态运行的判断，在减少计算量的情况下，还能准确快速地确定出电力设备的运行状态，能有效提高电气量波形的生成效率。
在一个实施例中，所述获取基准电气量波形，包括：获取所述电力设备在设定历史时间段的历史电气量采集数据；触发波形生成模型根据所述历史电气量采集数据构建三角函数波形，得到所述基准电气量波形。
其中，设定历史时间段的具体时间可以根据实际情况确定，例如，可以为过去一天、一周等。
波形生成模型指的是能够生成电气量波形的模型，可以是神经网络模型。在一个实施例中，通过历史电气量采集数据对波形生成模型进行训练，得到已训练的波形生成模型。在接收到经过更新处理的电气量采集数据时，已训练的波形生成模型对经过更新处理的电气量采集数据进行波形生成处理，进而输出电力设备的电气量波形。
其中，三角函数波形可以是余弦函数波形、正弦函数波形等。
在一个实施例中，以交流电压为例，所构建的正弦函数可以如下：
Figure BDA0002759857070000121
其中，工频条件下，ω＝2πf≈314.16；Um表示u的瞬时值的最大值，对于500、220、110kV的电力系统，Um＝707kV、311kV、155kV；φu表示初相。
在一个实施例中，在历史电气量采集数据中确定至少两个时刻的电压幅值和频率，将其输入到波形生成模型中。波形生成模型将电压幅值和频率代入正弦函数中，以确定出初相φu，进而得到正弦函数的表达式，基于正弦函数的表达式即可以输出对应的正弦函数波形。
进一步的，确定正弦函数波形中与基准电气量对应的波段，用该波段替换电气量采集数据对应波形中的波段，得到电力设备的电气波形。
在一个实施例中，参照图5，终端在接收到电气量采集设备发送的电气量采集数据后，经过与基准电气量波形的比较对电气量采集数据进行更新处理，并基于更新处理后的电气量采集数据生成电气量波形，将该电气量波形存储至存储空间(例如：内存)中。经过更新处理的电气量采集数据相对于电气量采集设备发送的原始的电气量采集设备而言，其数据量大小大幅降低，因此所需的存储空间答复减少，也即有效减少了电力设备的电气量波形所需容量。对于有限的存储空间，其能存储更长时间的电气量波形。
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种电气量波形的生成方法，以该方法应用于终端为例进行说明，包括以下步骤：
S601，接收电气量采集设备发送的电力设备的电气量采集数据。
S602，获取电力设备在设定历史时间段的历史电气量采集数据；触发波形生成模型根据历史电气量采集数据构建三角函数波形，得到基准电气量波形。
S603，根据预先设定的采集频率确定电气量采集数据的固定采集时间点；在固定采集时间点中随机选择至少一个采集时间点，根据所选择的至少一个采集时间点确定目标时间段。
S604，在电气量采集数据中确定与目标时间段对应的目标电气量；确定目标电气量在目标时间段的变化量，得到第一变化量。
S605，在基准电气量波形中确定与目标时间段对应的基准电气量；确定基准电气量在目标时间段的变化量，得到第二变化量。
S606，确定第一变化量和第二变化量的变化量差值，作为电气变化量差值；确定电气变化量差值是否小于预设的变化量差值阈值。
S607，当电气变化量差值小于或等于预设的变化量差值阈值时，判定电力设备的运行状态变化信息为稳态运行；用基准电气量替换电气量采集数据中的目标电气量。
S608，当电气变化量差值大于预设的变化量差值阈值时，判定电力设备的运行状态变化信息为非稳态运行；保留电气量采集数据中的目标电气量。
S609，根据经过更新处理的电气量采集数据生成电气设备的电气量波形。
上述实施例，电气量波形对应的部分电气量采集数据被基准电气量波形中的数据替换，能使得所生成的电气量波形的存储容量尽可能小，在有限的存储空间下能处理尽可能长时间的电气量波形，同时保留非稳定运行状态下电力设备的电气量数据，能使得最终形成的电气量波形较为准确地呈现出原始的电气量采集数据对应的形态。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种电气量波形的生成方法的应用场景，以该方法应用于录波设备为例进行说明，包括以下步骤：
S701、接收电压采集设备发送的电压实际采集数据。
S702、获取原波模型。
S703、将目标时间段的电气量进行比较，得到电气变化量差值：
对于固定采集间隔的场景，确定电压采集设备的采样频率，根据该采样频率选择相邻的两个采集点，将这两个采集点(a1与a2)之间的时间段确定为目标时间段。
确定a1采集点下的电压实际采集数据uOR以及a2采集点下的电压实际采集数据u△R，将uOR和u△R的差值确定为第一变化量。
确定a1采集点下原波模型对应的电气量uOG以及a2采集点下原波模型对应的电气量u△G，将uOG和u△G的差值确定为第二变化量。
根据第一变化量和第二变化量确定目标时间段下的电气变化量差值：
λsR-λsG＝(uΔR-u0R)-(uΔG-u0G)＝uΔR-uΔG+u0G-u0R
S704、确定电气变化量差值是否小于变化量差值阈值。
S705、如果电气变化量小于或等于5％，认为电力设备保持稳态运行，利用目标时间段的原波模型替代目标时间段的电压实际采集数据波形；记录数据为原波模型数据。
S706、如果电气变化量大于5％，认为电力设备为非稳态运行，则保留电压实际采集数据波形；记录为电压实际采集数据。当连续的采集时刻判断为稳态运行时，该段连续时刻可以均记录为原波模型数据，该段数据可被原波模型数据替代，即电压实际采集数据ut1，ut2……utn可被
Figure BDA0002759857070000141
t＝t1,t2……tn替代。
S707、录波设备基于经过前述处理的电压采集数据生成电力设备的电气量波形并在界面显示电气量波形。
以IEC61850-9-2LE标准采样值帧为例，每个采集时刻的实际采集数据帧为36字节，而原波模型则只需记录时间点数据，大小为2字节，数据量为前者的5.55％。
以5000Hz的采集频率的单通道数据为例，每秒采集数据量为175.8KB，采用原波模型记录后，数据量为9.77KB。
通常，故障录波器的采集频率至少大于5000Hz，即每秒采集的波形数据点超过5000个，工频条件下，每个周期采样大于100个。对于单个通道的故障波形，其数据量可达150KB/s，一座配置4台主变压器、6条220kV线路、12条110kV线路的220kV变电站而言，通道数将800个，连续录波数据量理论达117.2MB/s，每天可产生超过9888GB的数据，按储存一年的全站录波数据计算，变电站的故障录波系统需要配置超过3524TB的高速存储器。此外，还存在启动录波数据、手动录波数据等临时性波形数据，需要的数据存储量将大于3800TB。而对于这种的变电站，采用本方案的电气量波形生成方法存，一年的数据可降低至195TB。
基于固定采集间隔的数据流量稳定，可提高储存器的使用寿命，并且可以将数据量降低至5.55％，大大节约了储存器的容量需求。对于一座220kV变电站而言，195TB数据量仍是较大的储存需求。因此，在一个实施例中，采用可变采集间隔(可变频率)的计算方式，利用随机时刻的原波计算与实际采集，用作差值比对。具体实现方式如下：
接收电压采集设备发送的电压实际采集数据并获取原波模型。
将目标时间段的电气量进行比较，得到电气变化量差值。
对于周期为5000Hz的采样频率，可随机选择10个采集点。分别将其中相邻的两个采集点(b1与b2)之间的时间段确定为目标时间段。
以其中一个目标时间段T1为例，确定b1采集点下的电压实际采集数据uOR以及b2采集点下的电压实际采集数据u△R，将uOR和u△R的差值确定为第一变化量。
确定b1采集点下原波模型对应的电气量uOG以及b2采集点下原波模型对应的电气量u△G，将uOG和u△G的差值确定为第二变化量。
根据第一变化量和第二变化量确定目标时间段下的电气变化量差值：
λsR-λsG＝(uΔR-u0R)-(uΔG-u0G)＝uΔR-uΔG+u0G-u0R
确定电气变化量差值是否小于变化量差值阈值。
如果电气变化量差值小于或等于5％，认为电力设备保持稳态运行，利用目标时间段的原波模型替代目标时间段的电压实际采集数据波形；记录数据为原波模型数据。
如果电气变化量差值大于5％，认为电力设备为非稳态运行，则保留电压实际采集数据波形；记录为电压实际采集数据。当连续的采集时刻判断为稳态运行时，该段连续时刻可以均记录为原波模型数据，该段数据可被原波模型数据替代，即电压实际采集数据ut1，ut2……utn可被
Figure BDA0002759857070000161
t＝t1,t2……tn替代。
接下来对下一个目标时间段T1进行差值比较，并根据差值比较的结果完成波形的替换或者保留处理。其他目标时间段以此类推，直到完成所有目标时间段的处理。根据处理之后的采集数据波形生成电力设备的电气量波形。
上述实施例，利用随机数的强不确定性来加大采集时刻上的误差因素，通过检验随机时刻的实际采集数值和原波计算数据的差值，来完成稳态运行的判断，在保证准确性的基础上还能减少计算量。另外，对于采样频率为5000Hz的场景，总数据量可以在固定采集间隔的基础上减少99.8％。以上文的220kV变电站为例，固定采集间隔的实际采集数据储存容量需求约3500TB，固定采集间隔的原波模型数据储存容量需求为195TB，而可变采集间隔的原波模型数据储存容量需求约为0.39TB。较目前应用的储存方式减少了99.989％的容量需求。大大降低了变电站智能化数据应用拓展的成本。
应该理解的是，虽然上述流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
基于与上述实施例中的电气量波形的生成方法相同的思想，本发明还提供电气量波形的生成装置，该装置可用于执行上述电气量波形的生成方法。为了便于说明，电气量波形的生成装置实施例的结构示意图中，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分，本领域技术人员可以理解，图示结构并不构成对装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种电气量波形的生成装置800，该装置可以采用软件模块或硬件模块，或者是二者的结合成为计算机设备的一部分，该装置具体包括：采集数据获取模块801、基准电气量波形获取模块802、变化信息获取模块803、数据更新模块804和波形生成模块805，其中：
采集数据获取模块801，用于获取电力设备的电气量采集数据；其中，目标时间对应的电气量采集数据为目标电气量。
基准电气量波形获取模块802，用于获取基准电气量波形；所述基准电气量波形中与所述目标时间对应的数据为基准电气量。
变化信息获取模块803，用于根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息。
数据更新模块804，用于根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理。
波形生成模块805，用于根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
上述电气量波形的生成装置中，电气量波形对应的部分电气量采集数据被基准电气量波形中的数据替换，能使得所生成的电气量波形的存储容量尽可能小，在有限的存储空间下能处理尽可能长时间的电气量波形。
在一个实施例中，变化信息获取模块，包括：变化量差值判断子模块，用于确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值是否满足预设条件；稳态运行判断子模块，用于当满足预设条件时，判定所述运行状态变化信息为稳态运行；非稳态运行判断子模块，用于当不满足预设条件时，判定所述运行状态变化信息为非稳态运行。
在一个实施例中，所述装置，还包括：数据替换模块，用于当所述运行状态变化信息为稳态运行时，用所述基准电气量替换所述电气量采集数据中的所述目标电气量；电气量波形生成模块，用于根据经过替换处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
在一个实施例中，变化量差值判断子模块，包括：变化量差值确定单元，用于确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值；变化量差值判断单元，用于确定所述电气变化量差值是否小于预设的变化量差值阈值。
在一个实施例中，所述目标时间为目标时间段对应的时间；变化量差值确定单元，包括：第一变化量确定子单元，用于确定所述目标电气量在所述目标时间段的变化量，得到第一变化量；第二变化量确定子单元，用于确定所述基准电气量在所述目标时间段的变化量，得到第二变化量；变化量差值确定子单元，用于确定所述第一变化量和所述第二变化量的变化量差值，作为所述电气变化量差值。
在一个实施例中，所述装置，还包括：固定时间点确定模块，用于根据预先设定的采集频率确定所述电气量采集数据的固定采集时间点；时间点选择模块，用于在所述固定采集时间点中随机选择至少一个采集时间点，作为所述目标时间；目标电气量确定模块，用于在所述电气量采集数据中确定与所述目标时间对应的所述目标电气量；基准电气量确定模块，用于在所述基准电气量波形中确定与所述目标时间对应的所述基准电气量。
在一个实施例中，基准电气量波形获取模块，包括：历史数据获取子模块，用于获取所述电力设备在设定历史时间段的历史电气量采集数据；波形构建子模块，用于触发波形生成模型根据所述历史电气量采集数据构建三角函数波形，得到所述基准电气量波形。
关于电气量波形的生成装置的具体限定可以参见上文中对于电气量波形的生成方法的限定，在此不再赘述。上述电气量波形的生成装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电气量波形的生成方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电气量波形的生成方法，其特征在于，所述方法包括：
获取电力设备的电气量采集数据；其中，目标时间对应的电气量采集数据为目标电气量；
获取基准电气量波形；所述基准电气量波形中与所述目标时间对应的数据为基准电气量；
根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息；
根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理；
根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息，包括：
确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值是否满足预设条件；
当满足预设条件时，判定所述运行状态变化信息为稳态运行；
当不满足预设条件时，判定所述运行状态变化信息为非稳态运行。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理；根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形，包括：
当所述运行状态变化信息为稳态运行时，用所述基准电气量替换所述电气量采集数据中的所述目标电气量；
根据经过替换处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值是否满足预设条件，包括：
确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值；
确定所述电气变化量差值是否小于预设的变化量差值阈值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标时间为目标时间段对应的时间；所述确定所述目标电气量和所述基准电气量的电气变化量差值，包括：
确定所述目标电气量在所述目标时间段的变化量，得到第一变化量；
确定所述基准电气量在所述目标时间段的变化量，得到第二变化量；
确定所述第一变化量和所述第二变化量的变化量差值，作为所述电气变化量差值。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息之前，还包括：
根据预先设定的采集频率确定所述电气量采集数据的固定采集时间点；
在所述固定采集时间点中随机选择至少一个采集时间点，作为所述目标时间；
在所述电气量采集数据中确定与所述目标时间对应的所述目标电气量；
在所述基准电气量波形中确定与所述目标时间对应的所述基准电气量。
7.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述获取基准电气量波形，包括：
获取所述电力设备在设定历史时间段的历史电气量采集数据；
触发波形生成模型根据所述历史电气量采集数据构建三角函数波形，得到所述基准电气量波形。
8.一种电气量波形的生成装置，其特征在于，所述装置包括：
采集数据获取模块，用于获取电力设备的电气量采集数据；其中，目标时间对应的电气量采集数据为目标电气量；
基准电气量波形获取模块，用于获取基准电气量波形；所述基准电气量波形中与所述目标时间对应的数据为基准电气量；
变化信息获取模块，用于根据所述目标电气量和所述基准电气量的相似度确定所述电力设备的运行状态变化信息；
数据更新模块，用于根据所述运行状态变化信息对所述电气量采集数据进行更新处理；
波形生成模块，用于根据经过更新处理的电气量采集数据生成所述电气设备的电气量波形。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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