高压开关温升动态预测方法、系统、计算机设备和介质与流程

本发明属于电力设备监测，具体涉及一种高压开关温升动态预测方法、系统、计算机设备和介质。

背景技术：

1、高压开关温升故障是设备运行现场主要的故障之一，在设备正常运行时，导体回路会通过工作电流，电能会转化为热能，通过散热等形式使设备发热。正常状态下，只要设备温升在设计允许范围内就属于正常现象；而当导体回路接触不良或者回路发生异常故障时，设备就会迅速升温，温升值超出阈值范围，从而引起材料性能下降，影响设备的正常运行，造成设备损坏和用户停电的重大事故，因此需要对设备关键位置温升进行监测及故障预警。但是在实际运行中，由于测试条件以及测试成本考虑，无法对高压开关设备所有位置进行温升监测，尤其是对于某些关键部位的温升无法实时监测，因此需要提出一种能够对这些关键位置进行温升预测的方法。

2、申请号为201920000801.6的专利公开了一种真型gis异常温升故障监测实验装置，包括gis换气阀门、gis外壳、gis隔离开关动触头、动触头屏蔽罩、红外测温仪、gis隔离开关静触头、静触头屏蔽罩、k型热电偶、铜带、大电流发生器和sf6气瓶，所述gis外壳为两端封口的圆筒形结构，gis外壳放置于塑胶地面上，gis外壳的中轴线与塑胶地面平行，gis外壳的内部沿中轴线方向固定安装有gis气体绝缘金属封闭开关设备，gis外壳的一端通过铜带接地，gis外壳的上部设置有gis换气阀门；所述gis换气阀门通过导气管与sf6气瓶连接；所述gis设备的一端与gis隔离开关动触头固定连接，gis设备的另一端与gis隔离开关静触头固定连接；所述动触头屏蔽罩套装在gis隔离开关动触头的外部并且动触头屏蔽罩与gis隔离开关动触头之间留有间隙，动触头屏蔽罩通过螺栓与gis外壳的一端圆面固定连接；所述静触头屏蔽罩套装在gis隔离开关静触头的外部并且静触头屏蔽罩与gis隔离开关静触头之间留有间隙，静触头屏蔽罩通过螺栓与gis外壳的另一端圆面固定连接；所述红外测温仪通过支架固定安装在gis外壳的内侧壁上；所述k型热电偶通过铜箔纸分别粘贴在gis隔离开关动触头、gis隔离开关静触头以及gis外壳上，k型热电偶与数显仪连接；所述大电流发生器通过铜带分别连接gis隔离开关动触头和gis隔离开关静触头，构成通流回路。通过实验室模拟真型gis的异常发热性故障，进而探究不同gis热点温度与设备外壳的温度的对应关系，并由此得到gis设备内部的温度场分布。该专利通过壳体温度计算设备内部温度场，实际上，根据高压开关运行机理可知，设备温升传播机理复杂，不是简单的与温度相关关系。

3、申请号为201810188277.x的专利公开了一种gis设备内部过热缺陷的红外检测方法，其特征在于，包括：通过红外检测设备实时采集gis设备的壳体的温度；在预设时间内通过红外检测设备在所述壳体上寻找温度山峰，从而得到所述壳体的异常温差；根据预先求得的所述壳体与所述gis设备的导体间的温升差比值、导体的正常温升以及所述壳体的异常温差得到所述导体的异常温升；导体的正常温升为所述gis设备正常运行状态下的所述导体的温度与环境温度的差值；根据所述导体的异常温升对所述gis设备进行状态评估。其通过预先求得的壳体与gis设备的导体间的温升差比值、导体的正常温升以及壳体的异常温差得到导体的异常温升，其实际还是利用实验中的运行数据差值去计算实际运行中的导体温升，实际上导体温升与壳体温升不是简单的线性关系，因此通过这种方式不能反映实际的导体温升。

4、基于以上背景，本方案提出一种基于设备运行机理的高压开关温升动态预测方法，能够实时动态预测高压开关关键部位温升变化情况，并在此基础上实现温升故障预警。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高压开关温升动态预测方法、系统、计算机设备和介质，实现触头温升动态预测。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种高压开关温升动态预测方法，包括：

4、获取设备的运行数据，所述运行数据包括一次电流、环境温度、测量位置温升和冷却状态；

5、对设备的运行数据进行特征提取，得到特征数据，所述特征数据包括环境温度序列、测量温升序列、当前冷却状态及当前一次电流；

6、将特征数据，作为特征量输入训练好的预测模型，运行输出目标位置温升。

7、进一步的，预测模型通过以下步骤训练：

8、采集温升相关数据，所述温升相关数据包括一次电流、环境温度、测量位置温升、冷却状态和目标位置温升；

9、对温升相关数据进行预处理，从温升相关数据中提取特征数据作为特征变量；

10、将目标位置温升作为学习目标，对特征变量进行规范化处理并输入搭建好的训练模型，进行模型训练与优化，得到预测模型。

11、进一步的，训练模型为梯度增强决策树。

12、进一步的，数据预处理包括无效数据处理、异常值处理和缺失值处理。

13、进一步的，异常值处理包括：删除格式异常数据；判断值异常数据是否属于误差数据：若属于，则删除；否则，保留该数据。

14、进一步的，缺失值处理包括：删除含有缺失值的特征或补全缺失值。

15、进一步的，还包括将所得目标位置温升与设备设定阈值比较，根据比较结果判断是否进行温升故障警报。

16、一种高压开关温升动态预测系统，包括：

17、采集模块，用于获取设备运行数据，所述运行数据包括一次电流、环境温度、测量位置温升和冷却状态；

18、数据处理模块，用于对设备运行数据进行特征提取，得到特征数据，所述特征数据包括环境温度序列、测量温升序列、当前冷却状态及当前一次电流；

19、预测模块，用于根据特征数据，输出目标位置温升。

20、一种计算机设备，包括电连接的存储器和处理器，所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的一种高压开关温升动态预测方法的步骤。

21、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种高压开关温升动态预测方法的步骤。

22、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

23、(1)本发明提出一种基于设备机理模型的高压开关温升动态预测方法，该方法对于采集的温升相关数据进行特征提取得到特征数据，特征数据包括温度时间序列、测量温升序列、当前一次电流和当前冷却状态；对相关数据进行标注，将环境温度序列、测量温升序列、当前冷却状态及当前一次电流作为特征量，将目标位置温升作为学习目标进行标注；将以上特征量作为预测模型输入量，目标位置温升作为输出变量，对其进行回归分析，学习得到训练好的预测模型；采集现场运行数据，并进行特征提取得到特征数据，将特征数据输入训练好的预测模型，得到目标位置的温升值。本发明可以通过易测量位置的温升状态，结合时间因素与环境因素对设备关键位置温升进行预测，能够更加准确的实现设备关键位置温升实时动态预测，从而对设备整体温升情况进行有效监测。

24、(2)本发明提出的方法具有较强的可实施性，相较于基于理论公式的推导以及仿真的计算，本方法具有更强的泛化性，更加适用设备运行现场。

25、进一步的，本发明选用gbdt模型对其进行回归分析，其具有天然优势可以发现多种有区分性的特征以及特征组合。

26、进一步的，可根据判断温升值与标准值的大小关系，进行温升故障预警。