一种变电站开关设备状态的诊断方法及系统与流程

本发明涉及电力系统设备状态的监视与诊断领域，特别是涉及一种变电站开关设备状态的诊断方法及系统。

背景技术：

随着输变电设备状态检修工作的不断深入，对变电站开关设备的巡检、故障诊断分析越来越重要。电力开关设备数量众多、分布范围广，设备故障经常导致区域断电，影响居民、企业生产和生活。

变电站无人值守是电力系统运行维护的重要发展方向，随着在线监测技术和自动化技术的快速发展，在计算机软件和通信网络的支持下，对变电站远程监控的数据越来越完善，相关的变电站无人巡检、诊断维护系统也得到快速发展。与此同时，随着机器人技术的发展，各种具有视频图像采集功能的机器人系统也被投入使用，变电站机器人图像需要依靠人来分析和处理，而且需要人工完成视频图像信息与在线监测信息、综合自动化信息的对比分析，严重依赖人的经验、能力和工作状态，作业人员的工作量大，设备状态监测结果准确性低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种变电站开关设备状态的诊断方法及系统，以解决作业人员工作量大，且设备状态监测结果准确性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种变电站开关设备状态的诊断方法，包括：

获取变电站开关设备的设备数据；所述设备数据包括设备参数、变电站属性信息以及变电站环境视频图像；所述设备参数包括所述变电站开关设备的主回路电流、电压、断路器机械特性、温度、温升、内部泄漏电流以及一次回路器件的工作位置；所述变电站属性信息包括各个开关设备单元的工作顺序、遥测指令、遥控指令以及所述开关设备单元的响应情况；

对所述设备数据进行预处理，得到预处理后的设备数据；

获取数据融合配置文件；所述数据融合配置文件用于融合所述设备数据；

根据所述数据融合配置文件以及所述预处理后的设备数据建立综合诊断数据库；

根据所述综合诊断数据库确定所述变电站开关设备的当前设备状态；所述当前设备状态包括正常状态以及异常状态。

可选的，所述对所述设备数据进行预处理，得到预处理后的设备数据，具体包括：

对所述设备数据进行畸变校正处理，确定畸变校正后的设备数据；

对所述畸变校正后的设备数据进行尺寸缩放处理，确定尺寸缩放后的设备数据；

对所述尺寸缩放后的设备数据进行亮度调整，确定调整后的设备数据；

对所述调整后的设备数据进行图像降噪处理，确定预处理后的设备数据。

可选的，所述根据所述综合诊断数据库确定所述变电站开关设备的当前设备状态，具体包括：

判断所述综合诊断数据库是否发生变化，得到第一判断结果；

若所述第一判断结果表示为所述综合诊断数据库发生变化，获取综合诊断规则库；所述综合诊断规则库包括针对变电站开关设备状态的处理规则；

根据所述综合诊断规则库确定所述变电站开关设备的当前设备状态。

可选的，所述根据所述综合诊断规则库确定所述变电站开关设备的当前设备状态之后，还包括：

判断所述当前设备状态是否为异常状态，得到第二判断结果；

若所述第二判断结果表示为所述当前设备状态为异常状态，向工作人员发出警报。

一种变电站开关设备状态的诊断系统，包括：状态监测数据库、变电站自动化数据库、机器人巡检图像库、预处理单元、数据融合配置文件、综合诊断数据库、诊断引擎以及综合诊断规则库；

所述状态监测数据库用于存储设备参数；所述设备参数包括所述变电站开关设备的主回路电流、电压、断路器机械特性、温度、温升、内部泄漏电流以及一次回路器件的工作位置；

所述变电站自动化数据库用于存储变电站属性信息；所述变电站属性信息包括各个开关设备单元的工作顺序、遥测指令、遥控指令以及所述开关设备单元的响应情况；

所述机器人巡检图像库用于存储变电站环境视频图像；

所述状态监测数据库、变电站自动化数据库、机器人巡检图像库以及所述数据融合配置文件分别与所述预处理单元进行信息交互；

所述预处理单元还与所述综合诊断数据库进行信息交互；

所述诊断引擎分别与所述综合诊断数据库以及综合诊断规则库进行信息交互；所述诊断引擎用于获取所述综合诊断数据库中的设备数据，并依据所述综合诊断规则库中的处理规则确定所述变电站开关设备的当前设备状态。

可选的，还包括：状态监测数据库通信单元；

所述状态监测数据库通信单元设于所述状态监测数据库以及所述预处理单元之间；所述状态监测数据库通信单元用于将所述设备参数传输至所述预处理单元。

可选的，还包括：综合自动化系统通信单元；

所述综合自动化系统通信单元设于所述变电站自动化数据库以及所述预处理单元之间；所述综合自动化系统通信单元用于将所述变电站属性信息传输至所述预处理单元。

可选的，还包括：移动机器人数据通信单元；

所述移动机器人数据通信单元设于所述机器人巡检图像库以及所述预处理单元之间；所述移动机器人数据通信单元用于将所述变电站环境视频图像传输至所述预处理单元。

可选的，还包括：诊断结果数据库以及诊断提示单元；

所述诊断结果数据库以及所述诊断提示单元分别与所述诊断引擎进行信息交互；所述诊断结果数据库用于存储诊断结果；所述诊断提示单元用于显示所述诊断结果，并向工作人员发出警报。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种变电站开关设备状态的诊断方法及系统，通过获取变电站开关设备的设备数据；并对所述设备数据进行预处理，得到预处理后的设备数据；获取数据融合配置文件；根据所述数据融合配置文件以及所述预处理后的设备数据建立综合诊断数据库；根据所述综合诊断数据库确定所述变电站开关设备的当前设备状态；所述当前设备状态包括正常状态以及异常状态。由于整个监测、诊断过程无人工参与，因此大大降低了工作人员的工作量，提高了监视、维护、诊断的实时性以及准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的变电站开关设备状态的诊断方法流程图；

图2为本发明所提供的变电站开关设备状态的诊断系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种变电站开关设备状态的诊断方法及系统，能够大大降低工作人员的工作量，提高监视、维护、诊断的实时性以及准确性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明所提供的变电站开关设备状态的诊断方法流程图，如图1所示，一种变电站开关设备状态的诊断方法，包括：

步骤101：获取变电站开关设备的设备数据；所述设备数据包括设备参数、变电站属性信息以及变电站环境视频图像；所述设备参数包括所述变电站开关设备的主回路电流、电压、断路器机械特性、温度、温升、内部泄漏电流以及一次回路器件的工作位置；所述变电站属性信息包括各个开关设备单元的工作顺序、遥测指令、遥控指令以及所述开关设备单元的响应情况。

步骤102：对所述设备数据进行预处理，得到预处理后的设备数据。

所述步骤102具体包括：对所述设备数据进行畸变校正处理，确定畸变校正后的设备数据；对所述畸变校正后的设备数据进行尺寸缩放处理，确定尺寸缩放后的设备数据；对所述尺寸缩放后的设备数据进行亮度调整，确定调整后的设备数据；对所述调整后的设备数据进行图像降噪处理，确定预处理后的设备数据。

步骤103：获取数据融合配置文件；所述数据融合配置文件用于融合所述设备数据。

步骤104：根据所述数据融合配置文件以及所述预处理后的设备数据建立综合诊断数据库。

步骤105：根据所述综合诊断数据库确定所述变电站开关设备的当前设备状态；所述当前设备状态包括正常状态以及异常状态。

所述步骤105具体包括：判断所述综合诊断数据库是否发生变化，若是，获取综合诊断规则库；所述综合诊断规则库包括针对变电站开关设备状态的处理规则；根据所述综合诊断规则库确定所述变电站开关设备的当前设备状态。

所述根据所述综合诊断规则库确定所述变电站开关设备的当前设备状态之后，还包括：判断所述当前设备状态是否为异常状态，若是，向工作人员发出警报。

图2为本发明所提供的变电站开关设备状态的诊断系统结构图，如图2所示，在整体结构上包括状态监测数据库1、变电站自动化数据库2、机器人巡检图像库3三种不同的数据来源。与三种不同的数据来源分别对应设置了三个通信单元，实现从不同数据源连接并提取数据的功能。状态监测数据库通信单元4实现连接到状态监测数据库1并获取数据的基础功能，综合自动化系统通信单元5实现连接到变电站自动化数据库2并获取数据的功能，移动机器人巡检通信单元6实现连接到机器人巡检图像库3并获取设备巡检图像的功能。系统设置独立的预处理单元7，该单元自动加载和解析数据融合配置文件8，并根据配置文件的内容，在数据源出现变化时通过三个通信单元从数据源获取数据，并根据配置规则融合数据，并将提取的数据保存在综合诊断数据库9中。当综合诊断数据库发生变化时，诊断引擎11根据综合诊断规则库10中依据专家经验整理后所形成的规则逐步推理，并将结果存储在诊断结果数据库12中，同时通过诊断提示单元13显示实时诊断结果，在设备异常或故障时发出报警或提示信息。

一种变电站开关设备状态的诊断系统，包括：状态监测数据库、变电站自动化数据库、机器人巡检图像库、预处理单元、数据融合配置文件、综合诊断数据库、诊断引擎以及综合诊断规则库；所述状态监测数据库用于存储设备参数；所述设备参数包括所述变电站开关设备的主回路电流、电压、断路器机械特性、温度、温升、内部泄漏电流以及一次回路器件的工作位置；所述变电站自动化数据库用于存储变电站属性信息；所述变电站属性信息包括各个开关设备单元的工作顺序，遥测指令、遥控指令以及所述开关设备单元的响应情况；所述机器人巡检图像库用于存储变电站环境视频图像；所述状态监测数据库、变电站自动化数据库、机器人巡检图像库以及所述数据融合配置文件分别与所述预处理单元进行信息交互；所述预处理单元还与所述综合诊断数据库进行信息交互；所述诊断引擎分别与所述综合诊断数据库以及综合诊断规则库进行信息交互；所述诊断引擎用于获取所述综合诊断数据库中数据，并依据所述综合诊断规则库中处理规则确定所述变电站开关设备的当前设备状态。

以电力开关设备在线监测系统采集的数据、变电站的综合自动化系统记录数据和电力移动巡检机器人数据为基础进行状态分析和诊断，可在状态异常和设备故障时自动发出报警信息。在整体结构上包括数据通信接口单元、预处理单元、诊断规则库、推理引擎和输出显示单元等部分。数据通信接口单元分别连接到三个基础数据源，实时获取三种渠道的数据。预处理单元则分别对开关设备在线监测系统、综合自动化系统、电力移动巡检机器人系统的数据进行预处理，提取表征开关设备状态的数据并根据预先的配置方式将数据连同时间标志一起写入综合诊断数据库。在系统中，设置一个独立的诊断引擎和诊断规则库，在开关设备数据更新后，系统自动根据配置的综合诊断规则库和多数据来源的状态数据进行诊断，实时对设备整体运行状态进行评价。

本发明为每个状态变量配置一个提取策略。

策略描述包括源数据定义、提取方法、目标数据定义三个部分。每个数据提取策略通过xml方式配置，在系统初始化时自动读取配置文件，并在数据源更新时自动提取数据到综合诊断数据库。数据提取策略的源数据定义部分描述了源数据的来源、需要提取数据在源数据存储系统中的存储方式等信息，对于具有复杂层次结构的数据则通过嵌套的xml语句描述数据结构；数据提取策略的提取方法描述从源数据到目标数据库中数据的转换方法，当源和目标数据都存储在关系型数据库中且数据变量一一对应时，提取方法为缺省算法，直接复制数据即可；对于需要将多变量合成计算、标度变换的变量则在提取方法中描述了数据的计算方式，所涉及的全部变量在源数据定义部分应有明确定义。对于视频图像数据，该部分需要描述数据变量在图像中如何定位、截取图像区域、图像处理、数据提取的方法和流程。目标数据定义部分则描述了提取的数据在综合诊断数据库中的存储表示方式。

多数据源融合配置方案如下所示：

用data_conv标签标识了一个完整的配置文件，在配置文件前面可以设置若干描述配置文件整体信息的字段，如实施例中的station_tag、anel_tag、panel_str、manu_fac等。然后包含一个用extr_conf标识的配置正文；配置正文包含var_conf标识的变量提取定义规则，每个规则包括source、metod、target三个子项。source部分描述了数据来源所需要的全部信息，可以表示为视频图像，也可以是关系数据库中的一个或多个字段；metod部分表示了数据计算处理方法，可以使直接拷贝、数学运算、也可以是预定义的图像处理方法；实施例中第一个变量的处理方法是default，表示直接将数据从源拷贝到目标字段，不作其他处理。第二个变量的处理方法为led_proc，表示调用了一个预定义的图像处理方法led_proc实现从图像中提取按钮状态信息的功能。

预处理单元分别对开关设备在线监测系统、综合自动化系统、电力移动巡检机器人系统的数据进行预先处理，预处理过程包括畸变校正、尺寸缩放、亮度调整、图像降噪四个环节；然后提取表征开关设备状态的数据并根据预先的配置将数据连同时间标志一起写入综合诊断数据库。每个开关设备均设计了一套数据融合配置文件，具有相同的结构，描述了从开关设备各个数据源提取的参数类型、名称、提取方法。在数据融合诊断过程中，从各个数据源提取数据的方法是可配置的，以数据融合配置表为基础，软件读取用xml格式表示的配置信息，并根据其描述提取状态识别和诊断所需的参数。

综合诊断规则库包括了对开关设备进行诊断的全部经验规则，可以在实际运行过程中通过知识库维护接口管理和维护，所以电力开关设备的状态识别和诊断的能力可以随系统的逐步使用而完善、提升。

在系统中设置一个独立的诊断引擎，在开关设备数据更新后，系统自动根据配置的综合诊断规则库和多数据来源的状态数据进行诊断，对设备整体运行状态进行评价，在设备故障和存在潜在异常时自动发出报警提示和检修指示。

本发明提供了一种变电站开关设备状态的诊断方法及系统，在电力设备巡检作业、故障诊断分析过程中具有非常重要的作用，可以提高电力设备巡检、诊断的自动化程度和作业效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。