一种基于数据分析的低压配电柜故障诊断系统的制作方法

本发明涉及电力故障诊断，尤其涉及一种基于数据分析的低压配电柜故障诊断系统。

背景技术：

1、目前，随着电力科技信息技术的进步和社会需求的不断提高，用户对配电系统的安全、便利程度要求越来越高，而实现配电系统的智能化配电，方便用户实时监控用电设备，同时对于提升配电的安全性能也发挥极大的作用，配电系统通常会设置多个配电线路，每个配电线路会设置一个断路器以及与断路器连接的若干个用电设备，在用电过程中，如果任意一个配电线路出现用电故障，用户将难以及时发现配电线路出现的故障，从而不利于及时处理故障；

2、为确保配电网的安全可靠运行，减少配电网电力设备的发生，必须及时准确的掌握电力设备故障前的先兆性运行特征，并对电力设备的潜在故障风险进行监测、识别和预警，及时消除存在的隐患，而现有的对低压配电柜的运行监管，大都采取事后维修和定期检修两种制度，但是，现有的对低压配电柜的管控力度和管控方式存在片面性和不准确性，难以利用实时监控的手段对开关柜的故障状态进行管控，无法保证开关柜的稳定运行，更无法保障电力系统的安全运行，极大的阻碍了电力系统的发展，以及无法对导致低压配电柜异常异响的数据进行分析反馈，进而降低低压配电柜的管理效果和管理精度；

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数据分析的低压配电柜故障诊断系统，去解决上述提出的技术缺陷，本发明通过对异响数据进行运行监管反馈分析，同时结合历史运行异响情况进行点对点的比对分析，有助于提高对各个数据的利用率，以提高分析结果的准确性，而通过分析判断低压配电柜运行是否正常，以便及时的进行反馈预警管理，以保证低压配电柜的运行安全性和稳定性，且通过信息反馈的方式对状态数据进行安全运行监管操作，以判断低压配电柜蜂鸣器是否正常运行，以了解低压配电柜异响是否因蜂鸣器故障而导致的，以便合理、有针对性的对故障点进行维护。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于数据分析的低压配电柜故障诊断系统，包括监管平台、数据采集单元、故障分辨单元、自检评估单元、阻碍分析单元、电气风险单元、联合干扰单元以及预警显示单元；

3、当监管平台生成运管指令时，并将运管指令发送至数据采集单元，数据采集单元在接收到运管指令时，立即采集低压配电柜的异响数据，异响数据包括异响特征值，并将异响特征值发送至故障分辨单元，故障分辨单元在接收到异响数据后，立即对异响数据进行运行监管反馈分析，将得到的风险信号发送至自检评估单元和阻碍分析单元，将得到的连续信号和间隔信号发送至预警显示单元；

4、自检评估单元在接收到风险信号后，立即采集低压配电柜蜂鸣器的状态数据，状态数据包括环境影响值和运行干扰值，并对状态数据进行安全运行监管操作，将得到的有效信号和核实信号经故障分辨单元发送至预警显示单元；

5、阻碍分析单元在接收到风险信号后，立即采集低压配电柜的机械数据和电气数据，机械数据包括磨损风险值和旋转异常值，电气数据包括线端接触值和电容管理值，并将电气数据发送至电气风险单元，同时对机械数据进行状态监管反馈评估操作，将得到的机械风险评估系数jx发送至联合干扰单元，将得到的反馈信号发送至预警显示单元；

6、电气风险单元在接收到电气数据后，立即对电气数据进行电气影响监管反馈操作，将得到的影响信号经阻碍分析单元发送至预警显示单元；

7、联合干扰单元在接收到机械风险评估系数jx，立即进行数据融合风险干扰评估分析，将得到的告警信号经阻碍分析单元发送至预警显示单元。

8、优选的，所述故障分辨单元的运行监管反馈分析过程如下：

9、采集到低压配电柜开始运行时刻到结束运行时刻之间的时长，并将其标记为时间阈值，将时间阈值划分为i个子时间段，i为大于零的自然数，获取到各个子时间段内低压配电柜的异响特征值，异响特征值表示异响风险值超出预设异响风险值阈值的部分，异响风险值表示子时间段内异响值的最大值和最小值之间的差值，同时获取到各个子时间段内正常低压配电柜的历史异响特征值，并将异响特征值与历史异响特征值进行比对分析，若异响特征值大于历史异响特征值，则获取到异响特征值大于历史异响特征值所对应子时间段的个数，并将其标记为风险差异值，将风险差异值与其内部录入存储的预设风险差异值阈值进行比对分析：

10、若风险差异值小于预设风险差异值阈值，则不生成任何信号；

11、若风险差异值大于等于预设风险差异值阈值，则生成风险信号，当生成风险信号时，获取到风险信号所对应的风险差异值，进而获取到风险差异值所对应的子时间段，并将其标记为异响时间段，获取到异响时间段之间的间隔时长，进而以间隔时长的个数为x轴，以间隔时长为y轴建立直角坐标系，通过描点的方式绘制间隔时长曲线，从间隔时长曲线中获取到相连两个点所形成的线段长度超出预设线段长度的个数与总线段个数之比，并将其标记为特征评估值，并将特征评估值与其内部录入存储的预设特征评估值阈值进行比对分析：

12、若特征评估值小于预设特征评估值阈值，则生成连续信号；

13、若特征评估值大于等于预设特征评估值阈值，则生成间隔信号。

14、优选的，所述自检评估单元的安全运行监管操作过程如下：

15、s1：获取到各个子时间段内低压配电柜蜂鸣器的环境影响值，环境影响值表示环境特征参数所对应数值偏离预设阈值的个数，环境特征参数包括环境温度风险值、环境湿度均值，环境温度风险值表示温度特征曲线与预设温度特征曲线首次相交所对应的时长，再与温度特征曲线与预设温度特征曲线首次相交所围成的锐角度数经数据归一化处理后得到的积值，以此构建环境影响值的集合a；

16、s2：获取到各个子时间段内低压配电柜蜂鸣器的运行干扰值，运行干扰值表示运行参数所对应数值超出预设阈值的个数，再与线路参数所对应数值超出预设阈值的个数经数据归一化处理后得到的和值，运行参数表示供电电流谐波畸变率、供电电压均值，线路参数包括线路无功功率、线损率变化值，以此构建运行干扰值的集合b；

17、s3：获取到集合a和集合b中子集所对应数值超出预设阈值的个数之和，并将集合a和集合b中子集所对应数值超出预设阈值的个数之和标记为运行表现系数，并将运行表现系数与其内部录入存储的预设运行表现系数阈值进行比对分析：

18、若运行表现系数与预设运行表现系数阈值之间的比值小于1，则生成有效信号；

19、若运行表现系数与预设运行表现系数阈值之间的比值大于等于1，则生成核实信号。

20、优选的，所述阻碍分析单元的状态监管反馈评估操作过程如下：

21、获取到时间阈值内低压配电柜的磨损风险值和旋转异常值，磨损风险值表示轴承磨损量超出预设轴承磨损量的部分，再与润滑油温度均值经数据归一化处理后得到的积值，旋转异常值表示电机振动频率均值超出预设电机振动频率均值的部分与电机运行温度均值超出预设电机运行温度均值阈值的部分经数据归一化处理后得到的积值，将磨损风险值和旋转异常值分别标号为ms和xz；

22、根据公式得到机械风险评估系数，其中，a1和a2分别为磨损风险值和旋转异常值的预设比例因子系数，a1和a2均为大于零的正数，a3为预设修正因子系数，取值为1.221，jx为机械风险评估系数，并将机械风险评估系数jx与其内部录入存储的预设机械风险评估系数阈值进行比对分析：

23、若机械风险评估系数jx小于预设机械风险评估系数阈值，则不生成任何信号；

24、若机械风险评估系数jx大于等于预设机械风险评估系数阈值，则生成反馈信号。

25、优选的，所述电气风险单元的电气影响监管反馈操作过程如下：

26、t1：获取到时间阈值内低压配电柜的线端接触值，线端接触值表示线路端口接触面积低于预设线路端口接触面积的部分，再与线路端口氧化面积经数据归一化处理后得到的积值，并将线端接触值与预设线端接触值阈值进行比对分析，若线端接触值大于预设线端接触值阈值，则将线端接触值大于预设线端接触值阈值的部分标记为接触潜在值；

27、t2：获取到时间阈值内低压配电柜的电容管理值，电容管理值表示电容维护间隔时长与故障率经数据归一化处理后的比值，再与电容噪音值均值经数据归一化处理后得到的积值，并将电容管理值与预设电容管理值阈值进行比对分析，若电容管理值大于预设电容管理值阈值，则将电容管理值大于预设电容管理值阈值的部分标记为电容影响值；

28、t3：将接触潜在值和电容影响值与其内部录入存储的预设接触潜在值阈值和预设电容影响值阈值进行比对分析：

29、若接触潜在值小于预设接触潜在值阈值，且电容影响值小于预设电容影响值阈值，则不生成任何信号；

30、若接触潜在值大于等于预设接触潜在值阈值，或电容影响值大于等于预设电容影响值阈值，则生成影响信号。

31、优选的，所述联合干扰单元的数据融合风险干扰评估分析过程如下：

32、获取到时间阈值内机械风险评估系数jx，同时获取到时间阈值内接触潜在值和电容影响值，以及获取到时间阈值内低压配电柜的管理匹配值，管理匹配值表示低压配电柜的开机运行总时长和投入使用时刻到当前时刻之间时长的比值，再与相连维护次数之间的间隔时长均值经数据归一化处理后得到的比值，同时将接触潜在值、电容影响值以及管理匹配值分别标号为jq、dy以及gp；

33、根据公式得到融合影响评估系数，其中，f1、f2、f3以及f4分别为机械风险评估系数、接触潜在值、电容影响值以及管理匹配值的预设权重因子系数，f1、f2、f3以及f4均为大于零的正数，f5为预设补偿因子系数，取值为2.181，pr为融合影响评估系数，并将融合影响评估系数pr与其内部录入存储的预设融合影响评估系数阈值进行比对分析：

34、若融合影响评估系数pr小于预设融合影响评估系数阈值，则不生成任何信号；

35、若融合影响评估系数pr大于等于预设融合影响评估系数阈值，则生成告警信号。

36、本发明的有益效果如下：

37、(1)本发明通过对异响数据进行运行监管反馈分析，同时结合历史运行异响情况进行点对点的比对分析，有助于提高对各个数据的利用率，以提高分析结果的准确性，而通过分析判断低压配电柜运行是否正常，以便及时的进行反馈预警管理，以保证低压配电柜的运行安全性和稳定性，且通过信息反馈的方式对状态数据进行安全运行监管操作，以判断低压配电柜蜂鸣器是否正常运行，以了解低压配电柜异响是否因蜂鸣器故障而导致的，以便合理、有针对性的对故障点进行维护；

38、(2)本发明通过深入化的方式对异响原因进行分析，即从机械和电气两个点进行分析，对机械数据和电气数据分别进行分析，以判断低压配电柜异响是否因机械因素或电气因素而导致的，以便及时的对机械因素或电气因素进行管理，以降低机械因素或电气因素对低压配电柜的运行影响；

39、(3)本发明通过信息反馈的方式进行数据融合风险干扰评估分析，以判断低压配电柜异常异响是否因多种因素连锁干扰下导致的，以便根据信息反馈情况对低压配电柜进行合理化管理，且通过数据的全面性分析，有助于提高分析结果的准确性，进而提高低压配电柜的管理效果。