用于对表示网格异常状态严重性的原位传感器响应数据模式分类的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及用于表征传感器和开发用于公共设施网格上传感器响应的分类器的方法和系统。通过选择性地变化公共设施网格参数和观察公共设施网格对该变化的响应来进行实验。然后本发明专利技术的方法和系统基于其中网格参数中的变化可影响传感器响应的空间区域和时间周期的知识将公共设施网格传感器的特定响应与网格参数中的具体变化相关联。然后将该相关联的数据用于更新网格响应模型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
公共设施网格的性能——它们的可靠性、安全性和效率——可通过感测关键参数并且使用那些结果以通过识别故障、引导适当的响应和实现主动管理诸如将可再生源并入到电网中同时维持电力质量以引导网格的操作和维修来彻底改善。传感器网络常常用于监测公共设施网格。这些传感器网络可包括位于网格末端处的智能仪表、位于网格节点处的传感器以及在公共设施线路上或周围的传感器，这些传感器测量网格参数诸如水网中的流速、电网中的电力质量或公共设施网格中的压力。这些传感器为通常输出表示所测量的特性的模拟信号的换能器。这些输出需要被表征以映射到那些特性的具体值，并且/或者被分类以便它们可表示世界的特定状态诸如需要调查的潜在泄露，或当将可再生源并入到电网中时对相位差的识别。通常通过台架测试做出传感器的表征，同时传感器可具有在围绕它们的环境中的各种干扰；对公共设施网格监测网络上的传感器的原位表征将为优选的，但对于用于监测公共设施网格的大量传感器是困难的。分析传感器数据和引导响应上的趋势为“大数据”，其使用大量的网格历史数据来建立用于分类和引导响应的模型。然而，这些大数据模型局限于相关性，因为它们开采历史数据以建立模型，从而限制了其主动引导处理或做出微调的有效性。另外，这些大数据模型通常需要防止对在特定网格节点或位置处的网格状况的高度颗粒化理解或可在长时间操作之后仅仅实现此类颗粒度的大量数据；一些已经应用了机器学习技术并且改善了模型以提高速度和颗粒度，但即使这些途径仍旧依赖于来自被动采集的历史数据的相关性。信号注入已用于突出网格故障，诸如发现其中从AC电网中非法提取电力的节点；这些技术依赖于已经表征的高质量传感器诸如“智能仪表”并且为偶然的、全网格的单独动作，不被协调为同时或顺序进行。信号注入也已用于测试在高等级网格中诸如在HVDC分配等级下的大变化的全网格响应。那些信号注入为大的、单独的和人介入的，不易受自动操作、较小范围的本地测试或者同时或顺序实施测试的影响。偶然的全网格的且几乎必须人引导的信号注入不太适合于表征在各种背景中沿着网格放置的各种不同的传感器的扩展网络，因为它们仅仅可生成小的样本大小并且不可足够广泛地变化以被定制成传感器位置的单独状况和特质。公共设施网格管理将极大地受益于对传感器响应的实时因果理解以克服大数据智能网格途径的问题，并且允许实时颗粒化精调网格监测和管理以更充分利用智能网格的潜能，从而通过在这些高度变化的系统的更本地等级处启用此类优化来优化网格参数和响应。
技术实现思路
本专利技术针对通过实施对网格参数的改变、计算网格参数的那些改变的空间范围和时间范围、观察网格传感器处的响应、基于响应的时间和位置将网格传感器处的响应与对网格参数所实施的改变相关联，并且基于所实施的改变及其相关联的响应更新网格响应模型来表征传感器和开发用于公共设施网格上传感器响应的分类器。本专利技术的系统包括信号注入引向器、信号注入控制器、多个采集网格数据的传感器、相关联模块、分析模块和模型存储器。附图说明图1为本专利技术的方法的步骤的流程图。图2为关于本专利技术的实施例的公共设施网格、其相关联的传感器网络以及信号注入的空间范围的标测图。图3为本专利技术的系统的系统图。图4为本专利技术的系统的各种组件间的信息流的数据流图。图5为用于将传感器响应与信号注入相关联的实施例方法的流程图。图6为用于更新传感器响应模型的实施例方法的流程图。图7为示出系统实施方案的架构以及它们与公共设施网格的交互作用的图表。具体实施方式自动测试对特定输入的传感器响应以及所得的基于因果知识的传感器的表征需要将传感器数据与同时和顺序做出并且在空间上彼此靠近的特定信号注入相关联的自动装置，尤其是在其中期望增加潜在样本大小并且迅速学习传感器和网格对注入信号的响应的大网络上。对信号注入的这些响应可表示可用于管理公共设施网格、自动操作网格对特定状况的响应、改善效率、识别和补救网格故障或最佳安排所需维修和重调动作的网格事件。对于正确使用响应于信号注入而采集的传感器数据以改善用于将原始传感器输出转换成物理变量等级或传感器处潜在情况的分类并因此改善公共设施网格传感器的灵敏性和可辨性，以及基于传感器响应的高度时间和空间颗粒化模型和网格行为来提供传感器输出的原位分类或表征，该相关联是必需的。图1为示出本专利技术的方法的实施例的流程图。在步骤100向网格提供一个或多个信号注入。信号注入各自具有在步骤102所计算的空间范围和在步骤104所计算的时间范围。在步骤106做出网格特征的测量。可彼此独立地采取这些步骤中的一些或者连续地执行这些步骤中的一些，诸如步骤106的测量。在步骤108，使用在步骤102和步骤104中计算的空间范围和时间范围将来自步骤106的传感器数据与特定信号注入相关联。在步骤108与信号注入相关联的数据可用于表征传感器响应或者可用于表征用于实施到网格中的信号注入的控制装置的效应。在表征传感器响应的实施方案中，然后在步骤110，来自步骤108的相关联的数据用于更新传感器响应的一种或多种模型。更新的传感器响应模型可用于基于它们的原始读数来检测传感器处的事件并且对传感器处的事件分类，从而引起更准确地感测和校准传感器以对照本领域中其正常读数的基线来检测网格操作者感兴趣的事件。可反复地进行这些方法以改进和定期更新传感器响应模型，从而允许定期原位校准网格传感器并且说明基线状况或传感器响应特性的改变。信号注入100为作用在网格组件上以将特定状况引入到公共设施网格诸如配水网、电网或配气网中的改变。这可通过操纵现有的网格控制装置以及选择并且实施在该网格控制装置的容许状态范围内的一个特定状态，例如选择有载抽头变换器在变压器处的特定位置或电容器组在配电网络中的开关状态来进行。该信号注入100可为简单的、操纵一个位置处的变量或者复杂的并且涉及多个变量并且/或者在多个位置处实施。在水网中简单的信号注入100的示例可为增加通过在一个位置处的阀的流量。在气网中步骤100的复杂的信号注入的示例可为增加一个点处的压力同时关闭紧随该点之后的阀以引导大部分压力沿着一个特定路径增加。在电网中步骤100的复杂的信号注入的示例可为以特定次序和具体定时使多种可再生源上线，诸如连接用于分布式光伏发电源和数分钟之后调节附近变电站处的有载抽头变换器。步骤100的信号注入可通过自动装置或人介入的装置来实施。信号注入为网格参数的受控改变，例如，电网中的电信号注入，诸如通过致动网格控制装置引起的电流、电压或功率因数的增大或减小。信号注入可被协调成在它们空间范围和时间范围上隔开。在气网中，可通过例如改变通过管道的气体的路线以增大或减小某些点处的压力来注入。对这些信号的响应可为在由围绕网格管道的传感器网络检测的泄漏的数量和/或严重性上的增大或减小，或者在连接到被驱动为高压或低压的区域的下游压力上的改变。在人介入的情况下可通过在分配给执行这些调节的维修人员的计划表的引导下手动调节各种阀和开关来实现这些信号注入；这些计划表可采取各种形式，诸如维修队列、附加任务，并且可通过各种电子方法诸如电子邮件、文本消息、在计算机、平板计算机、智能电话或其它便携式计算设备上的日历提醒来分配。在这些人介入的情况下，可通过使用联网设备使维修人员登记以记录实际实施改变的时间来决算这些调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定信号注入对传感器响应的效应的方法，所述方法包括：在公共设施网格上实施信号注入；接收传感器数据；接收所述信号注入的空间范围；接收所述信号注入的时间范围；使用处理器将所述空间范围内和所述时间范围内的所述传感器数据与所述信号注入相关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.17 US 62/025,6171.一种用于确定信号注入对传感器响应的效应的方法，所述方法包括：在公共设施网格上实施信号注入；接收传感器数据；接收所述信号注入的空间范围；接收所述信号注入的时间范围；使用处理器将所述空间范围内和所述时间范围内的所述传感器数据与所述信号注入相关联。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括基于所述相关联的传感器数据和所述信号注入来更新传感器响应模型。3.根据权利要求2所述的方法，其中更新传感器响应模型包括：使用传感器响应模型预测对所述信号注入的所述传感器响应；将所述相关联的数据与所述预测的传感器响应进行比较；对其中所述预测的传感器响应偏离所述相关联的数据的传感器响应模型证伪。4.根据权利要求2所述的方法，其中更新传感器响应模型包括：用所述相关联的传感器数据更新对信号注入的传感器响应的数据库；基于对信号注入的传感器响应的所述更新的数据库来计算传感器响应与受所述信号注入影响的网格参数之间的关系。5.根据权利要求2所述的方法，其中更新传感器响应模型包括基于数据的使用期和包含周期从所述模型中移除所述数据。6.根据权利要求2所述的方法，其中所述传感器响应模型为警报阈值。7.根据权利要求2所述的方法，其中所述传感器响应模型为分类器。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器数据为电测量值。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述传感器数据为甲烷浓度测量值。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述信号注入为网格控制状态上的改变。11.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在所述公共设施网格上实施第二信号注入；接收第二信号注入的第二空间范围；接收第二信号注入的第二时间范围；将所述第二空间范围内和所述第二时间范围内的传感器数据与所述第二信号注入相关联。12.根据权利要求11所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩·E·布鲁克斯，陆扬，安德鲁·T·蒂奥，吉勒·J·伯努瓦，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US