CN116455060A - 一种电网设备工况智慧监测预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网设备工况智慧监测预警方法及系统。为了克服现有技术没有从电网系统的宏观角度来判断设备工况，实际应用过程中无法准确的预警的问题；本发明包括以下步骤：S1：根据电力系统网络拓扑划分监测节点；S2：对于单个监测节点中的电网设备，采集获取设备数据传输到节点中心；S3：根据设备数据对单个电网设备的工况进行第一分析；将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端；S4：根据各节点中心上传的设备数据和第一分析结果计算调整预警阈值，进行第二分析；S5：根据第二分析结果综合判断电网设备工况，进行工况预警。从多维度来判断设备的工况，更加贴近实际应用的电网环境情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种电网设备监测领域，尤其涉及一种电网设备工况智慧监测预警方法及系统。
背景技术
设备运行数据，特别是设备异常运行或状态变化时的运行数据，包含了丰富的设备状况信息。这些数据不仅仅能够反应设备运行状况以及历史状况，而且可以作为决策用的参考依据，能及时全程跟踪设备的运行状况，将问题的事后解决变为事先预防。
目前，电网系统中的设备众多，不同设备的工况监测需要不同的维度的参数判断，即使是同一设备，不同的使用时间与使用环境可能对工况的判定都需要调整，无法采用一套简单的标准对电网系统中所有的设备的状态进行评价。
此外，设备之间也有工作上相互的耦合关联，判断设备的工况需要综合考虑与之相关的设备状态。对于不同的情况，预警以及告警的阈值都是不同的，但是目前的没有很好的对电网系统中设备的工况综合判断的方法。例如，一种在中国专利文献上公开的“一种设备工况预警方法及相关装置”，其公告号CN113743531A，包括：获取设备历史一段时间内正常运行状态下多个测点的目标历史数据；使用聚类算法对多个测点的目标历史数据进行运算以获得至少一个聚类中心，一个聚类中心对应多个测点在同一时刻的目标历史数据；获取每一测点监测到的实时数据；使用状态估计算法对多个测点的实时数据和至少一个聚类中心进行运算，以得到各个测点的预测数据；对同一测点的实时数据和预测数据进行残差分析，以确定该测点是否异常。
该方案对单个设备的工况的预警方法没有从电网系统的宏观角度来判断设备工况，实际应用过程中可能无法准确的预警。
发明内容
本发明主要解决现有技术没有从电网系统的宏观角度来判断设备工况，实际应用过程中无法准确的预警的问题；提供一种电网设备工况智慧监测预警方法，在监测节点对单个设备进行第一分析以及节点设备之间的关联分析，在电力系统终端根据第一分析结果调整阈值后进行第二分析，从多维度来判断设备的工况，更加贴近实际应用的电网环境情况。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种电网设备工况智慧监测预警方法，包括以下步骤：
S1：根据电力系统网络拓扑划分监测节点；
S2：对于单个监测节点中的电网设备，分布式采集获取设备数据，传输到节点中心；
S3：节点中心分别根据设备数据对单个电网设备的工况进行第一分析；将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端；
S4：电力系统终端根据各节点中心上传的设备数据和第一分析结果计算调整预警阈值，进行第二分析；
S5：根据第二分析结果综合判断电网设备工况，进行工况预警。
在监测节点对单个设备进行第一分析以及节点设备之间的关联分析，在电力系统终端根据第一分析结果调整阈值后进行第二分析，从多维度来判断设备的工况，更加贴近实际应用的电网环境情况。
作为优选，根据开关状态把各电网设备连接表示为节点—支路几何连接关系的电力系统网络拓扑；以开关为节点，将开关远离头端设备的区域中的电网设备划分为同一监测节点。
根据设备在电网中实际的位置进行分区计算，便于后续对关联设备的工况预警，使得预警结果更加贴近实际，考虑更加周全。
作为优选，所述的设备数据包括运行参数和环境参数。
运行参数包括运行状态、使用时间、电流参数、电压参数和功率参数等。
环境参数包括温度、湿度和酸碱度等。
作为优选，所述的第一分析包括以下过程：
A1：根据实时的环境参数调整运行参数的告警阈值范围；
A2：以各运行参数为端点，以运行参数对应的告警阈值范围的最小值和最大值分别为端点长度，分别构建同心的多边形能力分析表；
A3：将采集的运行参数绘制在对应的多边形能力分析表中；
A4：判断是否存在一个端点的数值小于对应的最小阈值或存在一个端点的数值大于最大阈值；若是，则判断该设备存在故障，进行告警，否则进入下一步判断；
A5：计算运行参数在多边形能力分析表中最大阈值与最小阈值之间区域的面积与多边形能力分析表中最大阈值与最小阈值之间区域面积之比；
A6：若面积之比处于面积比范围之外，则对该设备进行工况预警，否则，判断设备工况正常。
第一分析，根据运行参数判断该工况是否需要告警，从各运行参数的分布情况判断工况是否需要预警，考虑维度更加全面。
作为优选，根据同类型设备的历史参数确定告警阈值范围；将历史参数与对应的告警阈值输入到神经网络中训练，获得告警阈值确定模型；将采集得到的环境数据输入到对应的告警阈值确定模型，得到对应的告警阈值范围。
历史参数选自各地电网中的同一类型设备，将所有电网中同一类型的设备归集，进行模型的训练，增加样本量，提高模型计算的准确性。
作为优选，将第一分析结果与上一时刻的第一分析结果比较，判断设备数据和对应的第一分析结果是否需要上传到电力系统终端；
当各运行参数与上一时刻的运行参数差值均在预设的参数差值范围内时，进行下一步判断；否则将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端；
当面积比与上一时刻的面积比差值在预设的面积比差值范围内时，仅上传设备数据；否则将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端。
根据设备数据的变化量来判断是否需要上传新的第一分析结果，减少无用数据的传输，减轻数据传输的负担。
作为优选，节点中心计算获得所有电网设备的第一分析结果后，进行设备间关联计算；
判断同一监测节点中是否存在需要进行工况预警或告警的电网设备，若是，则根据电网设备的连接关系，与工况预警或告警的电网设备直接相连的电网设备调整为工况预警状态；否则，保持各电网设备的第一分析结果。
考虑设备之间的关联，预警结果更加贴近实际应用情况。
作为优选，所述的第二分析包括以下过程：
B1：分别计算各运行参数与面积比单位时间的变化率，若存在变化率处于预设的变化率阈值范围外，则进行工况预警，否则进行下一步判断；
B2：当运行参数与告警阈值范围的最大值或最小值的差值小于参数预警差值，且持续时间大于预设的持续时间阈值时，进行工况预警；
B3：当面积比与面积比范围的最大值或最小值的差值小于面积比预警差值，且持续时间大于预设的持续时间阈值时，进行工况预警；
B4：其余情况判断为工况正常。
对于无限接近告警阈值的参数进行预警，需要时刻注意。
作为优选，当第一分析结果为设备工况正常时，根据环境参数调整参数预警差值和面积比预警差值。
根据同类设备的历史数据，通过神经网络训练获得环境参数与各运行参数阈值之间的关系，从而调整阈值范围。
作为优选，所述的第一分析结果和第二分析结果可视化展示。结果更加直观具体。
作为优选，所述的电力系统包括电源、电网、负荷和储能。
一种电网设备工况智慧监测预警系统，包括：
分布式采集终端，用于采集各电网设备的运行参数和环境参数；
节点中心，处理监测节点所属的设备数据，分别进行第一分析，将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端；
电力系统终端，处理各电力系统所属的电网设备的设备数据，分别进行第二分析，对电网设备进行工况预警。
作为优选，所述的节点中心包括：
第一通信单元，接收分布式采集终端发送的各电网设备的运行参数和环境参数，向电力系统终端传输设备数据和对应的第一分析结果；
节点数据库，存储各电网设备的历史参数，根据实时的环境参数调整运行参数的告警阈值范围；
第一分析单元，建立多边形能力分析表，根据阈值比较，对各电网设备的工况进行告警或预警。
所述的电力系统终端包括：
第二通信单元，接收节点中心发送的设备数据和对应的第一分析结果；
阈值调整单元，当第一分析结果为设备工况正常时，根据环境参数调整参数预警差值和面积比预警差值；
第二分析单元，比较运行参数与告警阈值范围，比较面积比与面积比范围，判断是否需要工况预警；
展示单元，可视化展示第一分析结果和第二分析结果；
预警单元，向对应的工作人员发送预警信息。
本发明的有益效果是：
在监测节点对单个设备进行第一分析以及节点设备之间的关联分析，在电力系统终端根据第一分析结果调整阈值后进行第二分析，从多维度来判断设备的工况，更加贴近实际应用的电网环境情况。
附图说明
图1是本发明的一种电网设备工况智慧监测预警方法流程图。
图2是本发明的一种电网设备工况智慧监测预警系统结构连接框图。
图中，1.电力系统终端，2.节点中心，3.分布式采集终端，1-1.第二通信单元，1-2.阈值调整单元，1-3.第二分析单元，1-4.展示单元，1-5.预警单元，2-1.第一通信单元，2-2.节点数据库，2-3.第一分析单元。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一：
本实施例的一种电网设备工况智慧监测预警方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：根据电力系统网络拓扑划分监测节点。
在本实施例中，电力系统包括电源、电网、负荷和储能。
根据开关状态把各电网设备连接表示为节点—支路几何连接关系的电力系统网络拓扑。
以开关为节点，将开关远离头端设备的区域中的电网设备划分为同一监测节点。将相邻开关之间的区域划分为同一监测节点。
根据设备在电网中实际的位置进行分区计算，便于后续对关联设备的工况预警，使得预警结果更加贴近实际，考虑更加周全。
S2：对于单个监测节点中的电网设备，分布式采集获取设备数据，传输到节点中心。
在本实施例中，设备数据包括运行参数和环境参数。
运行参数包括运行状态、使用时间、电流参数、电压参数和功率参数等。
环境参数包括温度、湿度和酸碱度等。
S3：节点中心分别根据设备数据对单个电网设备的工况进行第一分析；将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端。
第一分析包括以下过程：
A1：根据实时的环境参数调整运行参数的告警阈值范围。
据同类型设备的历史参数确定告警阈值范围。
将历史参数与对应的告警阈值输入到神经网络中训练，获得告警阈值确定模型；将采集得到的环境数据输入到对应的告警阈值确定模型，得到对应的告警阈值范围。
历史参数选自各地电网中的同一类型设备，将所有电网中同一类型的设备归集，进行模型的训练，增加样本量，提高模型计算的准确性。
A2：以各运行参数为端点，以运行参数对应的告警阈值范围的最小值和最大值分别为端点长度，分别构建同心的多边形能力分析表。
A3：将采集的运行参数绘制在对应的多边形能力分析表中。
A4：判断是否存在一个端点的数值小于对应的最小阈值或存在一个端点的数值大于最大阈值；若是，则判断该设备存在故障，进行告警，否则进入下一步判断。
A5：计算运行参数在多边形能力分析表中最大阈值与最小阈值之间区域的面积与多边形能力分析表中最大阈值与最小阈值之间区域面积之比。
A6：若面积之比处于面积比范围之外，则对该设备进行工况预警，否则，判断设备工况正常。
第一分析，根据运行参数判断该工况是否需要告警，从各运行参数的分布情况判断工况是否需要预警，考虑维度更加全面。
节点中心计算获得所有电网设备的第一分析结果后，进行设备间关联计算。
判断同一监测节点中是否存在需要进行工况预警或告警的电网设备，若是，则根据电网设备的连接关系，与工况预警或告警的电网设备直接相连的电网设备调整为工况预警状态；否则，保持各电网设备的第一分析结果。
考虑设备之间的关联，预警结果更加贴近实际应用情况。
将第一分析结果与上一时刻的第一分析结果比较，判断设备数据和对应的第一分析结果是否需要上传到电力系统终端。
当各运行参数与上一时刻的运行参数差值均在预设的参数差值范围内时，进行下一步判断；否则将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端；
当面积比与上一时刻的面积比差值在预设的面积比差值范围内时，仅上传设备数据；否则将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端。
根据设备数据的变化量来判断是否需要上传新的第一分析结果，减少无用数据的传输，减轻数据传输的负担。
S4：电力系统终端根据各节点中心上传的设备数据和第一分析结果计算调整预警阈值，进行第二分析。
当第一分析结果为设备工况正常时，根据环境参数调整参数预警差值和面积比预警差值。
根据同类设备的历史数据，通过神经网络训练获得环境参数与各运行参数阈值之间的关系，从而调整阈值范围。
第二分析包括以下过程：
B1：分别计算各运行参数与面积比单位时间的变化率，若存在变化率处于预设的变化率阈值范围外，则进行工况预警，否则进行下一步判断。
B2：当运行参数与告警阈值范围的最大值或最小值的差值小于参数预警差值，且持续时间大于预设的持续时间阈值时，进行工况预警。
B3：当面积比与面积比范围的最大值或最小值的差值小于面积比预警差值，且持续时间大于预设的持续时间阈值时，进行工况预警。
B4：其余情况判断为工况正常。
对于无限接近告警阈值的参数进行预警，需要时刻注意。
S5：根据第二分析结果综合判断电网设备工况，进行工况预警。
第一分析结果和第二分析结果可视化展示。结果更加直观具体。将工况预警或工况告警的结果发送给相应的工作人员。
本实施例的方案，在监测节点对单个设备进行第一分析以及节点设备之间的关联分析，在电力系统终端根据第一分析结果调整阈值后进行第二分析，从多维度来判断设备的工况，更加贴近实际应用的电网环境情况。
实施例二：
本实施例的一种电网设备工况智慧监测预警系统，应用如实施例一的电网设备工况智慧监测预警方法，如图2所示，包括分布式采集终端3、节点中心2和电力系统终端1。
分布式采集终端3用于采集各电网设备的运行参数和环境参数。在本实施例中，分布式采集终端3为若干相应的传感器。
节点中心2处理监测节点所属的设备数据，分别进行第一分析，将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端。
在本实施例中，节点中心2包括第一通信单元2-1、节点数据库2-2和第一分析单元2-3。
第一通信单元2-1接收分布式采集终端3发送的各电网设备的运行参数和环境参数，向电力系统终端1传输设备数据和对应的第一分析结果。
节点数据库2-2存储各电网设备的历史参数，根据实时的环境参数调整运行参数的告警阈值范围。
第一分析单元2-3建立多边形能力分析表，根据阈值比较，对各电网设备的工况进行告警或预警。
电力系统终端1处理各电力系统所属的电网设备的设备数据，分别进行第二分析，对电网设备进行工况预警。
在本实施例中，电力系统终端1包括第二通信单元1-1、阈值调整单元1-2、第二分析单元1-3、展示单元1-4和预警单元1-5。
第二通信单元1-1接收节点中心2发送的设备数据和对应的第一分析结果。
阈值调整单元1-2当第一分析结果为设备工况正常时，根据环境参数调整参数预警差值和面积比预警差值。
第二分析单元1-3比较运行参数与告警阈值范围，比较面积比与面积比范围，判断是否需要工况预警。
展示单元1-4可视化展示第一分析结果和第二分析结果。
预警单元1-5向对应的工作人员发送预警信息。
在监测节点对单个设备进行第一分析以及节点设备之间的关联分析，在电力系统终端根据第一分析结果调整阈值后进行第二分析，从多维度来判断设备的工况，更加贴近实际应用的电网环境情况。
应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (14)
1.一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据电力系统网络拓扑划分监测节点；
S2：对于单个监测节点中的电网设备，分布式采集获取设备数据，传输到节点中心；
S3：节点中心分别根据设备数据对单个电网设备的工况进行第一分析；将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端；
S4：电力系统终端根据各节点中心上传的设备数据和第一分析结果计算调整预警阈值，进行第二分析；
S5：根据第二分析结果综合判断电网设备工况，进行工况预警。
2.根据权利要求1所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，根据开关状态把各电网设备连接表示为节点—支路几何连接关系的电力系统网络拓扑；以开关为节点，将开关远离头端设备的区域中的电网设备划分为同一监测节点。
3.根据权利要求1或2所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，所述的设备数据包括运行参数和环境参数。
4.根据权利要求3所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，所述的第一分析包括以下过程：
A1：根据实时的环境参数调整运行参数的告警阈值范围；
A2：以各运行参数为端点，以运行参数对应的告警阈值范围的最小值和最大值分别为端点长度，分别构建同心的多边形能力分析表；
A3：将采集的运行参数绘制在对应的多边形能力分析表中；
A4：判断是否存在一个端点的数值小于对应的最小阈值或存在一个端点的数值大于最大阈值；若是，则判断该设备存在故障，进行告警，否则进入下一步判断；
A5：计算运行参数在多边形能力分析表中最大阈值与最小阈值之间区域的面积与多边形能力分析表中最大阈值与最小阈值之间区域面积之比；
A6：若面积之比处于面积比范围之外，则对该设备进行工况预警，否则，判断设备工况正常。
5.根据权利要求4所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，根据同类型设备的历史参数确定告警阈值范围；将历史参数与对应的告警阈值输入到神经网络中训练，获得告警阈值确定模型；将采集得到的环境数据输入到对应的告警阈值确定模型，得到对应的告警阈值范围。
6.根据权利要求1或4或5所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，将第一分析结果与上一时刻的第一分析结果比较，判断设备数据和对应的第一分析结果是否需要上传到电力系统终端；
当各运行参数与上一时刻的运行参数差值均在预设的参数差值范围内时，进行下一步判断；否则将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端；
当面积比与上一时刻的面积比差值在预设的面积比差值范围内时，仅上传设备数据；否则将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端。
7.根据权利要求6所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，节点中心计算获得所有电网设备的第一分析结果后，进行设备间关联计算；
判断同一监测节点中是否存在需要进行工况预警或告警的电网设备，若是，则根据电网设备的连接关系，与工况预警或告警的电网设备直接相连的电网设备调整为工况预警状态；否则，保持各电网设备的第一分析结果。
8.根据权利要求1或4或5或7所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，所述的第二分析包括以下过程：
B1：分别计算各运行参数与面积比单位时间的变化率，若存在变化率处于预设的变化率阈值范围外，则进行工况预警，否则进行下一步判断；
B2：当运行参数与告警阈值范围的最大值或最小值的差值小于参数预警差值，且持续时间大于预设的持续时间阈值时，进行工况预警；
B3：当面积比与面积比范围的最大值或最小值的差值小于面积比预警差值，且持续时间大于预设的持续时间阈值时，进行工况预警；
B4：其余情况判断为工况正常。
9.根据权利要求8所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，当第一分析结果为设备工况正常时，根据环境参数调整参数预警差值和面积比预警差值。
10.根据权利要求1或4或7或9所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，所述的第一分析结果和第二分析结果可视化展示。
11.根据权利要求1所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，所述的电力系统包括电源、电网、负荷和储能。
12.一种电网设备工况智慧监测预警系统，执行如权利要求1-11中任意一项所述的一种电网设备工况智慧监测预警方法，其特征在于，包括：
分布式采集终端，用于采集各电网设备的运行参数和环境参数；
节点中心，处理监测节点所属的设备数据，分别进行第一分析，将设备数据和对应的第一分析结果上传到电力系统终端；
电力系统终端，处理各电力系统所属的电网设备的设备数据，分别进行第二分析，对电网设备进行工况预警。
13.根据权利要求12所述的一种电网设备工况智慧监测预警系统，其特征在于，所述的节点中心包括：
第一通信单元，接收分布式采集终端发送的各电网设备的运行参数和环境参数，向电力系统终端传输设备数据和对应的第一分析结果；
节点数据库，存储各电网设备的历史参数，根据实时的环境参数调整运行参数的告警阈值范围；
第一分析单元，建立多边形能力分析表，根据阈值比较，对各电网设备的工况进行告警或预警。
14.根据权利要求12或13所述的一种电网设备工况智慧监测预警系统，其特征在于，所述的电力系统终端包括：
第二通信单元，接收节点中心发送的设备数据和对应的第一分析结果；
阈值调整单元，当第一分析结果为设备工况正常时，根据环境参数调整参数预警差值和面积比预警差值；
第二分析单元，比较运行参数与告警阈值范围，比较面积比与面积比范围，判断是否需要工况预警；
展示单元，可视化展示第一分析结果和第二分析结果；
预警单元，向对应的工作人员发送预警信息。
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| CN117332857A (zh) * | 2023-09-19 | 2024-01-02 | 上海聚数信息科技有限公司 | 一种基于多源数据的电网数据自动化管理系统及方法 |
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- 2023-03-06 CN CN202310227720.0A patent/CN116455060B/zh active Active
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