变电设备运行状态监测方法及异常管控系统与流程

本发明涉及变电设备运维的，特别是涉及一种变电设备运行状态监测方法及异常管控系统。

背景技术：

1、随着电力系统自动化水平的不断提高和智能电网的发展，变电设备的运行状态监测与故障诊断技术日益受到重视。在现代电力系统中，变电设备如变压器等关键设施的稳定运行对于保障整个电力系统的安全高效运作至关重要。然而，这些设备在长期运行过程中可能会由于各种内部或外部因素导致性能退化、早期故障等问题，从而影响供电质量和可靠性。现有的变电设备运行状态监测方法多是针对关键运行参数如温度、电流、电压等，进行直接监测，并根据监测结果与正常运行范围的比对结果，判断运行状态是否稳定。

2、然而现有的监测方法存在一些局限性，特别是当设备出现隐性故障或运行参数发生细微但关键的动态变化时。隐性故障难以通过常规的阈值监测方法发现，因为它们的效应可能被正常的运行参数波动所掩盖。即使设备的运行参数仍在正常范围内，但如果这些参数在短时间内波动过大，可能表明设备存在潜在问题。这种情况下，仅仅依赖正常运行范围的阈值比较，可能会错过早期故障预警的信号。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种提高对变电设备运行状态的准确监测和评估能力，有助于提升电力系统的安全性和可靠性的变电设备运行状态监测方法。

2、第一方面，本发明提供了变电设备运行状态监测方法，所述方法包括：

3、实时获取变电设备运行参数，所述变电设备运行参数包括温度、振动频率、电流、电压以及噪音；

4、针对每项变电设备运行参数，按照预先设定的时间窗口进行数据提取和图像化处理，获得每项变电设备运行参数的波动图像数据；

5、针对每项变电设备运行参数的波动图像数据，计算相邻峰谷之间的差值，生成运行参数波动特征集合；

6、利用预先设定的运行参数波动阈值，遍历对应运行参数波动特征集合中的每个差值，统计运行参数波动特征集合中超过运行参数波动阈值的差值个数，将统计的差值个数作为对应变电设备运行参数类型的失稳参数；

7、将相同时间窗口且不同类型的变电设备运行参数对应的失稳参数进行汇总，生成变电设备运行稳定评价向量；

8、将变电设备运行稳定评价向量输入至预先构建的变电设备运行状态评价模型中，生成变电设备运行状态评价指数；

9、将变电设备运行状态评价指数与预先设置的运行状态评价阈值进行比对，若变电设备运行状态评价指数超过运行状态评价阈值，则生成设备异常警报信息并向运维人员进行展示；若变电设备运行状态评价指数未超过运行状态评价阈值，则无动作。

10、进一步地，所述变电设备运行参数包括温度、振动频率、电流、电压以及噪音。

11、进一步地，获得每项变电设备运行参数的波动图像数据的方法，包括：

12、由原始数据中提取每个数据采集节点采集到的运行数据，包括温度值、振动频率值、电流值、电压值和噪音分贝值；其中每项运行数据均标记有采集时间戳；

13、根据变电设备的类型和监测需求设置时间窗口；

14、筛选采集时间戳落在时间窗口内的运行数据，作为波动图像数据的组成数据；

15、将组成数据按采集时间戳的时间顺序，转换成波形图，该波形图即为对应变电设备运行参数的波动图像数据。

16、进一步地，计算相邻峰谷之间的差值，生成运行参数波动特征集合的方法，包括：

17、对于每项运行参数的波动图像数据，使用峰值检测算法找到图像中的所有波峰和波谷；

18、根据时间顺序，计算相邻波峰和波谷之间的差值，所述差值能够反映运行参数每次波动的幅度；

19、将计算出的差值按照时间顺序进行排列汇总，生成运行参数波动特征集合。

20、进一步地，统计运行参数波动特征集合中超过运行参数波动阈值的差值个数的方法，包括：

21、根据历史数据、行业标准和专家经验设定运行参数波动阈值；

22、提取运行参数波动特征集合中超出预设运行参数波动阈值的差值数量；

23、将提取的差值数量作为对应变电设备运行参数类型的失稳参数。

24、进一步地，所述变电设备运行状态评价模型的构建方法，包括：

25、根据变电设备的运行特性和监测需求，确定变电设备运行状态评价模型的模型框架；

26、从变电设备运行稳定评价向量中提取关键特征，包括不同运行状态下的电流失稳参数、电压失稳参数、温度失稳参数、噪音失稳参数以及振动频率失稳参数；

27、利用历史运行数据和对应的运行状态，对变电设备运行状态评价模型进行训练，并对变电设备运行状态评价模型进行评估和优化；

28、将变电设备运行状态评价模型部署到实时监测中，将实时获取的变电设备运行稳定评价向量输入到模型中，生成变电设备运行状态评价指数。

29、进一步地，所述变电设备运行状态评价模型采用多元线性回归模型，所述变电设备运行状态评价模型的计算公式为：

30、；

31、其中，为变电设备运行状态评价指数，为电流失稳参数，为电压失稳参数，为温度失稳参数，为噪音失稳参数，为振动频率失稳参数；、、、和分别表示电流失稳参数、电压失稳参数、温度失稳参数、噪音失稳参数以及振动频率失稳参数的权重系数。

32、另一方面，本技术还提供了变电设备运行状态监测异常管控系统，所述系统包括：

33、数据采集模块，用于实时获取变电设备的运行参数，包括温度、振动频率、电流、电压和噪音；

34、数据处理模块，用于针对每项变电设备运行参数，按照预先设定的时间窗口进行数据提取和图像化处理，获得每项变电设备运行参数的波动图像数据；

35、特征提取模块，用于针对每项变电设备运行参数的波动图像数据，计算相邻峰谷之间的差值，生成运行参数波动特征集合；

36、失稳参数计算模块，用于利用预先设定的运行参数波动阈值，遍历对应运行参数波动特征集合中的每个差值，统计运行参数波动特征集合中超过运行参数波动阈值的差值个数，将统计的差值个数作为对应变电设备运行参数类型的失稳参数；

37、评价向量生成模块，用于将相同时间窗口且不同类型的变电设备运行参数对应的失稳参数进行汇总，生成变电设备运行稳定评价向量；

38、状态评价模块，用于将变电设备运行稳定评价向量输入至预先构建的变电设备运行状态评价模型中，生成变电设备运行状态评价指数；

39、警报与展示模块，用于将变电设备运行状态评价指数与预先设置的运行状态评价阈值进行比对，若变电设备运行状态评价指数超过运行状态评价阈值，则生成设备异常警报信息并向运维人员进行展示；若变电设备运行状态评价指数未超过运行状态评价阈值，则无动作。

40、第三方面，本技术提供了一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述任意一项所述方法中的步骤。

41、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任意一项所述方法中的步骤。

42、与现有技术相比本发明的有益效果为：该方法实时获取了多个变电设备的运行参数，包括温度、振动频率、电流、电压以及噪音等多个参数，通过综合监测这些参数，能够更全面地了解设备的运行状态；通过对每项变电设备运行参数的波动图像数据进行处理，提取相邻峰谷之间的差值作为运行参数波动特征集合，这种动态特征提取方法可以更准确地反映设备运行状态的变化，尤其是对于隐性故障或细微但关键的动态变化更为敏感；

43、利用预先设定的运行参数波动阈值，统计运行参数波动特征集合中超过阈值的差值个数作为失稳参数，这种基于统计的方法能够较好地识别出设备运行状态的异常情况，包括早期故障预警信号；将各项变电设备运行参数的失稳参数汇总成变电设备运行稳定评价向量，再输入至变电设备运行状态评价模型中，生成综合的运行状态评价指数，这种综合评价能够更直观地反映设备的整体运行状况，有助于运维人员快速判断设备的健康状态；

44、通过与预先设置的运行状态评价阈值进行比对，当评价指数超过阈值时生成设备异常警报信息并向运维人员展示，这种自动化的报警机制可以及时提醒运维人员注意设备的异常情况，有助于及时采取措施进行维护和修复，从而提高设备的可靠性和稳定性；

45、综上所述，这种方法通过综合监测多个运行参数、动态特征提取、基于统计的失稳参数识别以及综合评价指数等手段，能够有效地解决现有监测方法存在的局限性，提高对变电设备运行状态的准确监测和评估能力，有助于提升电力系统的安全性和可靠性。