基于海量监测数据的变电设备故障诊断方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于海量监测数据的变电设备故障诊断方法，包括：根据设备相互关联的监测信息，构造过程记忆矩阵D；对各个测点的测量值根据各自的极值进行归一化处理；构造故障判断模型，根据输入与输出监测量的残差确定变电设备是否发生故障；本发明有益效果：与基于神经网络技术的设备故障诊断系统相比，克服了当输入变量很多时，直接用神经网络来学习，需要很长的时间和庞大的学习样本，并且不能保证学习收敛性的缺点。同时该方法是一种无参数的建模方法，没有为模型假设任何函数，所以更具有精确性和实施的快速性。
【专利说明】基于海量监测数据的变电设备故障诊断方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电气行业，特别涉及一种基于海量监测数据的变电设备故障诊断方 法。
【背景技术】
[0002] 当前电力行业，已建立了生产管理系统、在线监测系统、雷电定位等多个信息系 统，但由于系统各自独立，未能实现多领域、跨专业、多信息融合，不利于信息的多维度、多 数据的分析和展示。并且目前的信息系统，大多侧重于某项指标超标的告警，只能反映设备 的部分情况，还未能充分利用多源信息实现动态评价。目前对单台设备的事故分析报告比 较多，对整体情况的反映却很少，不利于运维评估人员对设备状态的深度了解和评价，无法 满足设备精益化运维的要求。
[0003] 电力系统结构经历了由简单到复杂的发展，研究采用的建模求解方法也从解析发 展到人工智能。其中，寻找量化相关关系是建模的重要主题。而系统越复杂，相关关系也越 难以识别。过去由于缺少数据，设备故障诊断和预警只能依靠有限的实验统计或专家经验 建模，导致这些模型应用存在很大局限。如今，随着设备监测检测技术的发展，设备及环境 等多源异构数据不断汇总积累。但解析模型和智能算法又受限于复杂模型求解和维数灾的 问题，难以在大量数据中识别关键因素并做出准确设备诊断或预警决策。
[0004] 因此，在电网设备运行监测和检测数据不断增长的情况下，研究能够在线快速识 别变量之间非线性非单调性复杂相关关系的算法，在机理认识不全面的情况下发现隐含的 或未知的相关关系，为故障建模提供新线索，是提高复杂环境下电网设备运行预警能力的 重要基础工作。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种基于海量监测数据的变电设备故 障诊断方法，该方法整合历史故障记录、变电设备和电网监测、检测数据，根据当前运行监 测信息与过程记忆矩阵的比较，判断当前设备运行状态是否异常，从而能够迅速识别出电 网设备故障隐患，为调度和运检人员提供决策依据。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007]-种基于海量监测数据的变电设备故障诊断方法，包括：
[0008] (1)假设设备有n个相互关联的监测信息，某一时刻的监测信息记为一个向量 X(i) = [X1X2... xn]T，在该过程或设备正常工作的时段内，在不同的工况运行下采集k个历 史观测量，构造过程记忆矩阵D ;
[0009] 其中，X1X2... Xn表示n个相互关联的监测信息；
[0010] (2)对各个测点的监测信息值根据各自的极值进行归一化处理，使实际测量值映 射到[01]区间；
[0011] (3)构造故障判断模型，所述模型以观测向量Xin为输入，所述模型的输出监测量 LiN丄A I ^ Z/djA
【权利要求】
1. 一种基于海量监测数据的变电设备故障诊断方法，其特征是，包括： (1) 假设设备有η个相互关联的监测信息，某一时刻的监测信息记为一个向量X(i)= [X1X2...χη]τ，在该过程或设备正常工作的时段内，在不同的工况运行下采集k个历史观测 量，构造过程记忆矩阵D; 其中，X1X2. ..Xn表示η个相互关联的监测信息； (2) 对各个测点的监测信息值根据各自的极值进行归一化处理，使实际测量值映射到 [01]区间； (3) 构造故障判断模型，所述模型以观测向量Xin为输入，所述模型的输出监测量为 Xout=D*W=W1 ·X(l)+w2 ·X⑵+. . . +wk ·X(k);其中，D为过程记忆矩阵D，W为权值向量 W= [W1W2. . .wn]T ； (4) 根据输入与输出监测量的残差ε=Xwt-Xin，确定变电设备是否发生故障；具体判 断方法为：当IεI<δ时变电设备正常运行，当IεI>δ变电设备异常；δ为设定的阈 值。
2. 如权利要求1所述的一种基于海量监测数据的变电设备故障诊断方法，其特征是， 所述过程记忆矩阵D具体为：
其中，k为监测时刻的个数，η为同一时刻监测量的个数。
3. 如权利要求1所述的一种基于海量监测数据的变电设备故障诊断方法，其特征是， 所述权值向量W的具体计算方法为： W= (Dr ?DYi -(Dr ?XJ 其中，參为非线性运算符，= X1.)2 ， Vi=i
【文档编号】G06F17/16GK104317778SQ201410601344
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】黄金鑫, 牛林, 战杰, 姜杨, 马梦朝, 崔金涛, 何登森, 鲁国涛 申请人:国家电网公司, 国网技术学院