一种基于优化算法的电力屏柜的智慧管理方法及系统与流程

本发明涉及电力屏柜管理，具体为一种基于优化算法的电力屏柜的智慧管理方法及系统。

背景技术：

1、电力屏柜是一种用于电力行业的重要设备，主要用于安装、固定和保护电力设备。它通常由优质冷轧钢板制成，具有框架焊接式结构，外形美观，结构牢靠。电力屏柜的宽度通常扩大到800mm，使得柜内设备舱更加宽敞，便于设备的安装和维护。电力屏柜是电力行业中不可或缺的重要设备，其结构设计、布线工艺和运维管理等方面都需要不断优化和改进，以确保设备的正常运行和电力系统的安全稳定。

2、申请公布号为cn117254594a的中国发明专利中，公开了一种用于数字一体化智能环网柜运行管理系统，包括监测系统，所述监测系统的输出端和分配系统的输入端电性连接，所述分配系统的输出端和管理系统的输入端电性连接。通过物理监测模块对环网柜的柜体表面进行监测，数据监测模块对数据进行监测，巡检监测模块对巡检人员进行巡检记录核销处理，保证巡检人员定期巡检，配合故障检测模块对故障问题进行检测处理分析操作，故障报修模块将故障问题和故障时间进行记录报修处理，处理方案模块对故障问题进行处理方案的筛选优化，从而使人工定期巡检工作量减少，能够做到及时发现故障征兆，避免错过最佳处理时机，保证了检修的时效性。

3、结合以上申请及现有的技术内容：在电力屏柜内的电力设备，为了保持电力设备良好的运行状态，需要及时地对电力设备的运行状态进行控制和调整，但是由于电力屏柜通常安装于室外，少部分安装在室内，电力屏柜内的电力设备的运行状态会受到环境条件的干扰，例如，环境内的温度及湿度等，若电力屏柜内处于湿度较高的环境下，电力设备表面甚至内部的元器件都存在被雨水腐蚀的可能，这会导致电力设备的运行状态会逐渐恶化，现有的对电力屏柜进行管理方法中，通常是对电力设备的运行状态参数进行实时监控，然后依据实时监控数据判断电力屏柜内的电力设备是否存在故障，若是存在故障，则发出故障维护指令，这种管理方法及时性较高，但是这种管理方式不具备前瞻性，若处理得不及时，会对当前的电力设备工作状态形成一定的负面影响，而且，若是在电力屏柜的所处的环境条件产生较大的变化时，接收到的电力设备故障维护指令较多，在需要同时对多个电力设备进行维护时，若不能进行有效的安排，仍可能会影响整体的维护效率。

4、为此，本发明提供了一种基于优化算法的电力屏柜的智慧管理方法及系统。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于优化算法的电力屏柜的智慧管理方法及系统，通过从若干个连续的子时段内框选出目标时段，在目标时段内将采集到的电力设备的运行状态数据发出；由预测获取的电力设备运行数据生成运行状态系数，由运行状态系数配合，在分布区域内筛选出目标电力屏柜；由各个目标电力屏柜检查优先度结合其位置，使用路径规划算法获取维护路径，依次对各个柜体设备进行检查，并依据获取的检测数据，对电力设备的运行状态进行优化。对待优化的目标电力屏柜及电力设备进行优化，对电力设备当前的运行状态进行调整和改善，从而解决了背景技术中提出的技术问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种基于优化算法的电力屏柜的智慧管理方法，包括，在分布区域内对电力屏柜的运行状态进行监控，并由获取的监控数据构建环境分析数据集合，并生成环境条件值对相应的电力屏柜进行标记，进而计算监控区域内的条件异常度；

6、若获取的条件异常度超过异常阈值，向外部发出优化指令，其中，以环境条件值对各个电力屏柜进行标记，并计算分布区域内的条件异常度，方式如下：

7、其中，，为电力屏柜的数量；为第个电力屏柜的环境条件值，为环境条件值的均值；其中，分别获取温度及湿度在子周期内的均值及标准差，以其均值与标准差的比值作为湿度稳定度及温度稳定度；

8、对电力屏柜内电力设备的运行状态数据进行采集，并使用训练后的通信质量预测模型对传输时段内的通信能力进行预测，获取预测数据并构建通信预测数据集合；

9、由构建的通信质量系数从若干个连续的子时段内框选出目标时段，在目标时段内将采集到的电力设备的运行状态数据发出；

10、使用柜体设备运行数字孪生模型对电力设备的运行状态进行预测，并由预测获取的电力设备运行数据生成运行状态系数，由运行状态系数配合，在分布区域内筛选出目标电力屏柜；

11、由各个目标电力屏柜的检查优先度结合其位置信息，使用路径规划算法获取维护路径，依据维护路径依次对各个电力屏柜进行检查，并依据获取的检测数据对柜体设备的运行状态进行优化。

12、进一步的，构建覆盖分布区域的电子地图，于采集节点处对电力屏柜运行环境进行监控，将若干个电力屏柜的湿度稳定度及温度稳定度汇总，构建环境分析数据集合；由环境分析数据集合生成环境条件值，方式如下：对湿度稳定度及温度稳定度做线性归一化处理，并将相应的数据值映射至区间内，依据如下方式：

13、其中，，为子周期的总数，权重系数：，，且；为湿度稳定度的标准参考值，为温度稳定度的标准参考值。

14、进一步的，接收到优化指令后，对电力屏柜内电力设备的运行状态数据进行采集，将采集的数据汇总构建柜体设备的运行参数集合；在电力设备与外部发生数据通信时，对电力设备的数据传输状态进行监控，并获取相应的通信状态数据；

15、预估采集数据全部发送完毕的发送耗时，将长于发送耗时的预留时段分割为若干个子时段，使若干个连续的子时段拼接形成传输时段，传输时段长于发送耗时；采集电力设备当前的数据传输数据作为样本数据，由样本数据训练获取通信质量预测模型。

16、进一步的，由通信预测数据集合内的预测数据构建通信质量系数，在获取到各个子时段内的通信质量系数后，对若干个子时段进行平滑，将平滑获取的传输时段确定为目标时段，使目标时段内各个子时段的通信质量系数超过通信质量阈值；

17、通信质量系数的生成方式如下：对获取的信噪比及数据通信的延迟做线性归一化处理，并将相应的数据值映射至区间内，依照如下公式：

18、其中，权重系数，，。

19、进一步的，接收到采集的数据后，对数据进行对采集的数据进行预处理，获取预处理数据集合；依据当前的数据发送状态，构建数据接收的密集度，若获取的密集度超过密度阈值，对最近一个目标时段内接收的数据进行备份；

20、具体方式如下：

21、其中，为数据接收的次数，是第次数据接收与第次数据接收间的数据量差，为数据量差值的平均值。

22、进一步的，训练并建立柜体设备运行数字孪生模型，使用柜体设备运行数字孪生模型对电力设备的运行状态进行预测，获取一个预测周期内的预测数据，构建柜体设备预测数据集合；由柜体设备预测数据集合内的电力设备运行数据生成运行状态系数；

23、若运行状态系数低于运行阈值，将对应的电力屏柜确定为低状态柜体；将监控区域分割为若干个子区，在各个子区域内随机抽取一个电力屏柜作为抽样柜体，将低状态柜体设备与抽样柜体设备汇总作为目标电力屏柜后并发出检修指令。

24、进一步的，运行状态系数的生成方式如下：对谐波失真比例及功率因数做线性归一化处理后，相应的数据值映射至区间内，依照如下公式：

25、其中，权重系数，， ，且，为电力设备在各个预测子周期谐波失真比例的均值，为谐波失真比例的合格标准值；为电力设备在各个预测子周期内功率因数的均值，为功率因数的合格标准值。

26、进一步的，将目标电力屏柜在电子地图上标记，为各个目标电力屏柜计算检查优先度，由检查优先度对各个目标电力屏柜进行标记；其方式如下：

27、其中，，为目标电力屏柜个数；权重系数：，且；为运行状态系数的参考标准值，为条件异常度的参考标准值。

28、进一步的，使用路径规划算法训练获取路径规划模型，结合各个目标电力屏柜的检查优先度及目标电力屏柜的位置，为目标电力屏柜规划出维护路径，以维护路径作为检查顺序，对各个目标电力屏柜的运行状态检测，并将检测数据汇总生成检测数据集合；对检测数据进行识别并获取相应的优化特征，使用训练后的优化模型，依据优化特征对电力设备的运行参数进行优化，并获取优化后的运行参数。

29、一种基于优化算法的电力屏柜的智慧管理系统，包括：

30、柜体设备监控单元，在分布区域内对电力屏柜的运行状态进行监控，并由获取的监控数据构建环境分析数据集合，并生成环境条件值对相应的电力屏柜进行标记，进而计算监控区域内的条件异常度，若获取的条件异常度超过异常阈值，发出优化指令；

31、通信状态预测单元，对电力屏柜内电力设备的运行状态数据进行采集，并使用训练后的通信质量预测模型对传输时段内的通信能力进行预测，获取预测数据并构建通信预测数据集合；

32、时段筛选单元，由构建的通信质量系数从若干个连续的子时段内框选出目标时段，在目标时段内将采集到的电力设备的运行状态数据发出；

33、柜体设备筛选单元，使用柜体设备运行数字孪生模型对电力设备的运行状态进行预测，并由预测获取的电力设备运行数据生成运行状态系数，由运行状态系数配合，在分布区域内筛选出目标电力屏柜；

34、路径规划单元，由各个目标电力屏柜的检查优先度结合其位置，使用路径规划算法获取维护路径，依据维护路径依次对各个电力屏柜进行检查，并依据获取的检测数据，对电力设备的运行状态进行优化。

35、（三）有益效果

36、本发明提供了一种基于优化算法的电力屏柜的智慧管理方法及系统，具备以下有益效果：

37、1、依据条件异常度能够在整体上对若干个电力屏柜所处的环境条件进行综合评估，若电力屏柜所处的环境条件存在一定的异常，则需要先对环境条件进行调整，通过改善其运行的环境条件来对电力设备的运行状态进行实现调整和修正，若是仍难以起到预期的效果，则需要对电力设备的运行参数进行调整，对电力设备的运行进行管理和优化，减少电力设备的电量消耗和电力设备自身的折旧。

38、2、对当前的数据通信状态进行监测和预测，获取各个子时段内的通信状态数据，依据各个子时段内的通信质量，确定当前时间段内是否满足数据发送条件，若是满足条件，在当前通信质量较佳时，则可以对数据进行发送，从而能够使数据快速完成发送，减少数据的丢失。通过对若干个子时段进行平滑和选择，在筛选出通信质量能够满足数据发送数据条件时，对采集到的数据进行发送，使数据能够有较佳的发送效果；

39、3、对接收到数据进行备份处理，通过将数据备份至云端，能够避免数据的丢失和泄露，对数据安全性形成保障；通过将数据备份及数据发送过程区分开，能够减少数据发送时的负担，减少数据通信通道的占用。

40、4、依据获取的运行状态系数可以对电力设备的运行状态进行综合预估和评价，并从中筛选出部分运行状态较差的作为低状态柜体，能够针对性地进行检查和维护，通过提前对电力屏柜进行提前感知提前处理，避免电力设备运行状态进一步恶化，进而引起更为严重的运行故障；在各个子区域内选择抽样柜体设备，在实现针对性检查之外实现抽样检查，能够对电力屏柜的状态检查覆盖面更广，避免产生遗漏。

41、5、构建检查优先度，在存在若干个目标电力屏柜的基础上，确定出对各个目标电力屏柜的优先程度，通过依次对各个目标电力屏柜进行检查和维护，优先对其中运行状态最差的严重部分进行处理，可以避免部分运行状态较差的部分进一步的恶化，降低柜体设备的运行风险。

42、6、使用训练后的路径规划算法结合各个电力屏柜的检查优先度给出维护路径，依据维护路径有序地对各个柜体设备及电力设备进行检查和维护时，可以提高维护的效率。依据预先构建的优化标准来获取若干个优化特征，此时，依据已经构建的优化模型对待优化的目标电力屏柜及电力设备进行优化，对电力设备当前的运行状态进行调整和改善，提高电力设备的运行效率。