一种极端降水下的电网设备状态检测系统及方法与流程

本发明涉及极端降水环境下电网设备监控，尤其涉及一种极端降水下的电网设备状态检测系统及方法。

背景技术：

1、极端降水等极端天气造成的气象灾害容易造成电网设备各类故障高发，给电网业务带来很大的运营风险，提升电网韧性迫在眉睫。强降雨在山区易引发山洪、山体滑坡、泥石流等次灾害，直接冲击线路塔杆等电网基础设施。城市发生强降雨产生内涝，积水浸泡地面或地下变电站、环网柜、开关站等电力设施，易出现跳闸、闪络、短路等故障，严重危害当地电网的正常运行。强降雨还往往伴随雷电，一般会引发线路闪络跳闸。而在极端降水等极端天气下，人员抢修与现场维护存在较大危险性，电网中各处的电力设备状态检测能够提高应急处置的效率，能够支持整合电力应急抢修所需各类资源，为应对极端天气情况下指挥人员进行大规模应急资源管理和调配提供支持。

2、但是现有技术中对于极端天气下的电网监控仅仅处在监控异常事件并报警的阶段，无法对电网中电力设备进行专门的检测，无法准确的判断电力设备的环境状态和工作状态，无法对极端天气下电力设备对电网的可靠性影响进行检测，使得不能够准确定位极端降水等极端天气下电网中具体电力设备及可靠性。

3、例如，一种在中国专利文献上公开的“一种用于极端天气下的电网故障处理方法及系统”，其公告号：cn112488336a，公开了包括对电网线路进行故障判断并对故障记性排序，对故障特征信息和历史故障信息进行匹配，能够判断故障线路，但是该方案没有考虑到极端天气对每个不同电力设备造成的影响，不能对电网可靠性进行准确的估计。

技术实现思路

1、为了解决极端天气下电网设备的状态及可靠性影响不能被准确检测的问题，本发明提供一种极端降水下的电网设备状态检测系统及方法，能够在极端降水下准确检测电网设备受到的影响，并从局部到整体对电网的运行可靠性进行检测，实现电网在极端降水下的监控及应急响应。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种极端降水下的电网设备状态检测系统，包括：基础平台，采集电网设备状态信息；基础平台连接有数字模型，显示物理设备及其状态信息；基础平台和数字模型之间设有应急处理模块，根据极端天气及状态信息改变检测指标到基础平台。基础平台为网络云平台，能够对电网中各电网设备的状态信息进行实时采集及存储；基础平台连接有显示端，数字模型位于显示端中，数字模型将电网设备等比例的显示出，通过数字模型可实时快速定位极端天气下所有的电网设备及其检测结果；应急处理模块位于基础平台和数字模型之间的处理中心，应急处理模块用于完成电网设备的状态可靠性检测，并根据检测结果发出不同的应急响应策略，从而确保极端降水下电网设备的监控及应急响应。

4、作为优选的，所述的基础平台包括电网设备端；电网设备端连接有环境检测模块，检测对应电网设备处的降水变化；多个电网设备端连接有节点模块，将电网设备的数据进行处理上传；多个节点模块连接数字模型。环境检测模块包括降水传感器，检测电网设备处的降水量；包括湿度传感器，检测电网设备的湿度信息；电网设备端包括工作状态监控电路，工作状态监控电路连接有信号发送电路，信号发送电路与环境检测模块连接。节点模块包括数据集中器，数据集中器与信号发送电路连接，数据集中器用于筛选电网设备端上传的信息，筛选包括根据历史数据训练出的合理范围对信息进行验伪存真，同时根据实时的天气信息对环境检测模块的信息进行安全验证，对天气信息设定合理变化范围，对超出合理变化范围的信息进行报警标记；节点模块将验证后的所有信息打包上传到数字模型。

5、作为优选的，所述的数字模型包括电网设备的三维模型，其中三维模型从大至小依次包含，三维模型包括点云数据和图数据中的一种。数字模型根据电网设备的连接关系依次、依大小建立，三维模型中设有多个代表电网设备的节点，同时将每个电网设备的可靠性数据显示为节点之间的边，并且节点通过物理设备的三维模型显示，存储有该电网设备的经过节点模块传递的信息。能够同时显示发电网、输电网、配电网、用电网内部的拓扑结构及其之间的连接关系、用户与电网之间的物理连接；并同时提供电网发、输、变、配、用所有环节的相关降雨及工作状态信息。

6、作为优选的，所述的应急处理模块包括处理器，根据电网设备的工作状态和降水变化判断检测指标；处理器连接有通信模块，接收电网设备的工作状态和降水变化并发送检测指标到节点模块。处理器根据降水变化确定电网设备的工作状态可靠性，并根据该工作状态可靠性确定电网设备的检测指标，并在发生危险时启动报警机制，从而实现实时的对极端降雨天气下的危害预警，并充分利用数字信息技术的优点，实时通过通信模块将报警信息上传显示，能够极大提高极端降水情况下的响应速率，便于通过极端降水下电网设备可靠性检测实现电网的稳定控制。

7、作为优选的，所述的环境检测模块连接有降水检测压块，降水检测压块和电网设备端抵接，降水检测压块为多层密度不同材料组成，降水检测压块两侧设有引水槽，引水槽将降水检测压块的水导向电网设备端两侧，电网设备端外层和降水检测压块之间设有疏水涂层。降水检测压块包括位于电网设备内外两侧的两个，并且对应设置在电网设备的同一侧壁内外两侧，两个降水检测压块的多层密度结构对称于电网设备的侧壁布置。位于电网设备外侧的降水检测压块的对应两侧设有引水槽，引水槽从引水压块边缘延伸到电网设备侧壁末端；位于电网设备内部的降水检测压块的引水槽连接延伸到电网设备侧壁内部角落。降水检测压块的每层材料之间设有厚度相同的同种亲水材料，能够实现随着降水增多，对电网设备内外的水量进行检测，同时能够对电网设备起到吸水避水的作用。

8、作为优选的，所述的降水检测压块的密度朝向电网设备端依次增加；所述的降水检测压块连接有压力传感器，所述的压力传感器检测降水检测压块的重量并将检测结果发送到处理器。降水检测压块下方设有压力传感器，压力传感器检测降水检测压块的重量，通过重量变化监测电网设备的水量，同时该结构能够避免内部产生额外的电路结构，提高检测可靠程度，对于极端降水等环境下的可靠程度更高。

9、一种极端降水下的电网设备状态检测方法，包括如下步骤，s1、监控所有电网设备的状态信息并基于图数据建立数字模型；s2、建立应急响应模型，对电网设备逐级进行可靠性计算并产生反馈参数，将反馈参数通过转换矩阵等值到下一级电网设备后确定应急响应机制；s3、引入极端降水消失参数和浮动参数对所述应急响应机制进行修正；s4、确定基于上述应急响应机制的检测指标，完成电网设备检测。通过建立电网中所有电网设备的数字模型，实现电网的全面监控，对于极端降水造成电网各种不同大小电网设备的失效均可以进行监控并检测其工作可靠性，提高对于极端降水时许多小电网设备的检测效果；通过可靠性计算及反馈参数来提高对电网设备实时状态估计的准确性，提高电网设备在极端天气下的状态检测可靠性；通过应急响应机制来对极端降水时电网数据的采集可靠性进行保证，同时通过降水消失参数和浮动参数来对电网设备受到极端降水的影响程度检测准确性进行提高，从而保证随着极端降水的进行实时对电网设备检测可靠性进行调整，同时对电网设备是否处于安全状态进行实时预警；通过基于可靠性计算的检测指标调节，实现电网设备在极端降水下的准确状态检测。

10、作为优选的，所述的步骤s1包括，分别采集电网设备的动态数据和静态数据，静态数据为根据历史数据得到的预测数据，动态数据为电网设备的实时数据；动态数据和静态数据形成一个具有跳动数据的数据链，当跳动数据位于数据链中时该数据链呈模糊表示，当跳动数据超出数据链时该数据链代表故障逻辑。动态参数为电网设备自身的工作参数和实际检测参数的集合，根据神经网络和历史数据进行训练，得到静态数据预测模型，进而根据时间和天气确定预测数据，预测数据为梯度数据链，动态数据为梯度数据链上的数据点，并且动态数据可以超过梯度数据链的范围；通过动态数据和静态数据实现电网设备的一次判断，该一次判断仅通过历史数据和实时数据进行比较，能够对电网设备进行一次筛选，将电网设备中并非受到极端天气影响的故障进行筛选出来。提高电网设备状态检测的泛用性，减少极端降水时电网设备的检测量。

11、作为优选的，所述的应急响应模型的输出包括电网设备在不同降水情况下的可靠性参数，获取电网设备历史数据中所有超量降水的不同降水情况下工作状态参数，拟合出具有一定可信度指标的工作状态曲线；将电网设备的实时降水量和工作状态分别在工作状态曲线中对应得到两个预测点，对两个预测点进行不同权重的数据融合，同时将可信度指标作为输入参数得到降水情况的估计值，将该估计值电网设备实际工作情况之差作为可靠性参数。获取电网设备的历史数据，对其中存在超量降水情况的工作状态进行筛选，对筛选出来的工作状态再次根据不同降水情况进行标记，将这些工作状态拟合为工作状态曲线，并根据其对应的降水情况设定不同的可信度指标；上述工作状态曲线的坐标分别为工作状态和降水量，使得可以根据实际降水量和工作状态分别得到一个对应值作为预测点，根据实际降水量和工作状态分别与对方的对应值进行比较确定各自的权重，同时将每个预测点的可信度指标对权重进行修正，从而得到实际降水量和工作状态的估计值；该估计值为对极端降水下电力设备的工作状态和附近降水情况的检测值的估计，用于提供极端降水下检测值的对比量，从而便于确定数据误差及可靠性。

12、作为优选的，所述的极端降水消失参数包括多个降水影响因子，对多个降水影响因子通过蜉蝣算法得到对电网设备当前工作模式影响最大的两种，对所述两种降水影响因子确定变化率和变化时间形成降水消失参数；所述的浮动参数包括电网设备在当前降水消失参数下的安全限值，根据历史数据确定维持当前工作模式所需的降水消失参数变化范围。获取包括气流变化、气温变化等参数根据蜉蝣算法迭代筛选，其中将工作状态改变率作为迭代目标，从而得到第一和第二影响最大的降水参数，确定电网设备在降水参数下能够正常工作的降水参数的范围，将该范围对应的降水消失参数的范围作为安全限值。从而得到根据天气变化对电力设备影响的参数。

13、作为优选的，所述的数据模型包括基于多个节点连接成的三维网络，三维网络中每个节点设有图数据表示的电网设备，图数据在存在故障逻辑时与周围节点呈断裂状态；三维网络的不同节点之间距离与连接线粗分别对应电网设备的物理距离和可靠程度。三维模型中节点之间的边代表该节点的可靠性影响，故障逻辑存在时同样划分为可靠性影响严重，并且此时将节点置于断裂状态进行报警，提醒需要进行处理；通过三维模型中节点连接的边的形状来表示节点之间的连接关系，便于进行显示，使得数据可视化，在极端天气下实时将节点之间的可靠性进行显示。

14、作为优选的，获得可靠性参数后，将该可靠性参数作为下一级电网设备的反馈参数，建立每个降水情况下不同电网设备自身受到影响不同的转换矩阵，将该反馈参数经过转换矩阵变为该电网设备在每个降水情况下受到的不同输入功率的影响值，将该影响值等值拟合到该电网设备的输入侧，对可靠性参数排序并设定基于不同梯度的应急响应机制，确定该设备的可靠性参数并对应应急响应机制。在每个降水情况下，根据电网设备受到的影响不同，建立转换矩阵，用于将不同降水情况下电网设备的不同转换效率进行统一；将反馈参数经过转换矩阵进行转换并等值拟合到下一级电网设备的输入测，获得每个电网设备关于相邻设备可靠性影响的实际工作状态。

15、作为优选的，确定所述的极端降水消失参数和浮动参数后包括，对应急响应机制的目标进行修正，包括确定电网设备可靠工作时间检测和电网可靠性影响范围及程度检测；基于所述的应急响应机制，改变电网设备的检测等级。通过根据天气变化的影响对应急响应机制的目标进行修正，实现电网中电网设备根据极端降水影响范围进行调整，实现电网中不同区域的检测可以根据自身情况进行调整。

16、作为优选的，根据检测等级确定检测指标，检测指标包括电网设备随着极端降水而变化的可靠工作时间、检测数据可靠性和连接可靠性，基于检测等级改变三种检测指标的检测频率和数目。通过对极端降水下电网设备的可靠性相关参数进行检测，实现极端降水下电网设备的检测可靠性验证。

17、本发明具有如下优点：

18、（1）能够在极端降水下准确检测电网设备受到的影响，并从局部到整体对电网的运行可靠性进行检测，实现电网在极端降水下的监控及应急响应；（2）实现电网的全面监控，对于极端降水造成电网各种不同大小电网设备的失效均可以进行监控并检测其工作可靠性，提高对于极端降水时许多小电网设备的检测效果；提高对电网设备实时状态估计的准确性，提高电网设备在极端天气下的状态检测可靠性；同时通过降水消失参数和浮动参数来对电网设备受到极端降水的影响程度检测准确性进行提高，从而保证随着极端降水的进行实时对电网设备检测可靠性进行调整，同时对电网设备是否处于安全状态进行实时预警；通过基于可靠性计算的检测指标调节，实现电网设备在极端降水下的准确状态检测。