一种配电系统的故障预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种配电系统的故障预测方法及装置，属故障预测技术领域，解决了现有预测方法无法基于历史数据实现故障预测的问题。步骤如下：采集配电系统输出电压以形成电压样本集，计算样本集均值

A Fault Prediction Method and Device for Distribution System

【技术实现步骤摘要】
一种配电系统的故障预测方法及装置
本专利技术涉及故障预测
，尤其涉及一种配电系统的故障预测方法及装置。
技术介绍
故障预测定义为通过技术手段，在电气设备故障前进行预报，其故障预测机理在于电气设备在故障前，其内部部分系统或元器件已经偏离正常工作范围，虽仍可保证系统运转并保持指标内的输出，但随着运转时间推移，其内部系统或元器件偏离正常工作范围愈加严重，直至系统故障。故障预测则是在系统故障前通过技术手段监测系统内部细微差别，以达到早期预报、早作准备、早维护的目的，以防未来时间系统突发故障。现有故障预测手段多采用增加传感器硬件布置的方式，对系统中多个可能出现故障的部位进行数据实时判读，该办法虽然一定程度的改善了电气系统整体作为黑箱系统进行使用的现状，但大幅度增加了系统设计生产费用，此外，局部实时的数据判读虽能确保系统进一步更大范围的故障，但无法确保系统局部的故障，故该方式仍无法达到“早预测”、“早维护”的目的。通过上述可以发现，现有故障预测的局限性在于仅实现了在电气系统内部建立了更多的检测点，从而扩大了同一时刻信号采集的范围，但本质上还是通过在线监测进行分析和诊断；重视围绕事件的故障现象和因素，但忽略了复杂工况下的作用过程，对于系统动态运行特性无法适应。总而言之，现有方法忽略了历史系统输出数据给系统的动态运行特性，未综合采用数据处理手段及历史输出数据分析系统运行状态，无法实现真正意义的故障预测。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种配电系统的故障预测方法及装置，用以解决现有预测方法未综合采用数据处理手段及历史输出数据分析系统运行状态、无法实现真正意义的故障预测的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种配电系统的故障预测方法，包括以下步骤：连续采集配电系统输出的电压样本X1,X2,...,Xn以形成电压样本集，所述电压样本集满足N(μ,σ2)分布，其中，所述期望μ和所述标准差σ为未知量；计算所述电压样本集的均值与方差S2，并分别得到置信水平为1-α时期望μ和标准差σ的置信区间；每采集一个新的电压样本，与前一时刻的电压样本集共同形成新的电压样本集，重复上述计算步骤，得到所述新的电压样本集下置信水平为1-α时期望μ和标准差σ的置信区间；重复上述新的电压样本采集及计算过程，得到连续的、若干个电压样本集的期望μ和标准差σ的置信区间，当所述连续的、若干个电压样本集的期望μ和标准差σ的置信区间均稳定在预定波动范围内时，取σ2＝S2；根据所述μ、σ，确定所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间，根据所述正常工作状态下的电压输出区间实现配电系统的故障预测。在上述方案的基础上，本专利技术还做了如下改进：进一步，通过以下公式得到置信水平为1-α时期望μ的置信区间：则置信水平为1-α时μ的置信区间为：进一步，通过以下公式得到置信水平为1-α时标准差σ的置信区间：则置信水平为1-α时标准差σ的置信区间为：进一步，通过以下方式确定所述连续的、若干个电压样本集的期望μ和标准差σ的置信区间均稳定在预定波动范围内：所述若干个电压样本集的期望μ、标准差σ的置信区间分别满足上边界值偏离上边界平均值小于0.1、下边界值偏离下边界平均值小于0.1。进一步，设定置信水平1-α＝0.9。进一步，通过以下公式确定所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间：则配电系统正常工作状态下的输出电压x的区间为：x∈(μ-σ·z0.1/2,μ+σ·z0.1/2)。进一步，根据所述正常工作状态下的电压输出区间实现配电系统的故障预测，包括：若所述配电系统的电压输出值超出所述正常工作状态下的电压输出区间，则以当前电压输出值为起始点，积累100个电压输出值，并计算所述100个电压输出值的平均值若超出所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间，则判定所述配电系统故障。进一步，或通过以下方式实现配电系统的故障预测：确定所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间后，清空前述电压样本集；重新采集电压样本，每采集一个电压样本，与前一时刻的电压样本集共同形成新的电压样本集，计算所述样本集的均值和方差S2；每积累100组均值与样本方差S2后，分别计算与S2的平均值，将当前计算得出的均值样本方差S2分别与平均值做差，若任一差值大于0.2，则判定所述配电系统故障。本专利技术还公开了一种配电系统的故障预测装置，所述系统包括：电压采集模块、电压处理模块、故障预测模块；其中，所述电压采集模块，用于采集所述配电系统输出电压；所述电压处理模块，用于执行以下操作获得所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间：连续采集配电系统输出的电压样本X1,X2,...,Xn以形成电压样本集，所述电压样本集满足N(μ,σ2)分布，其中，所述期望μ和所述标准差σ为未知量；计算所述电压样本集的均值与方差S2，并分别得到置信水平为1-α时期望μ和标准差σ的置信区间；每采集一个新的电压样本，与前一时刻的电压样本集共同形成新的电压样本集，重复上述计算步骤，得到所述新的电压样本集下置信水平为1-α时期望μ和标准差σ的置信区间；重复上述新的电压样本采集及计算过程，得到连续的、若干个电压样本集的期望μ和标准差σ的置信区间，当所述连续的、若干个电压样本集的期望μ和标准差σ的置信区间均稳定在预定波动范围内时，取σ＝S；并根据所述μ、σ，确定所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间；所述故障预测模块，用于根据所述正常工作状态下的电压输出区间实现配电系统的故障预测。在上述方案的基础上，本专利技术还做了如下改进：进一步，所述故障预测模块执行以下操作实现故障预测：若所述配电系统的电压输出值超出所述正常工作状态下的电压输出区间，则以当前电压输出值为起始点，积累100个电压输出值，并计算所述100个电压输出值的平均值若超出所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间，则判定所述配电系统故障；或者，确定所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间后，清空前述电压样本集；重新采集电压样本，每采集一个电压样本，与前一时刻的电压样本集共同形成新的电压样本集，计算所述样本集的均值和方差S2；每积累100组均值与样本方差S2后，分别计算与S2的平均值，将当前计算得出的均值样本方差S2分别与平均值做差，若任一差值大于0.2，则判定所述配电系统故障。本专利技术有益效果如下：本专利技术提供的配电系统的故障预测方法，基于配电系统的输出电压数据，分析得到配电系统输出电压数据满足的分布特性，并根据其分布特性实现故障预测。该方法将概率分析过程引入配电系统的故障预测中，能够采用数据处理手段及历史输出数据分析系统运行状态，实现真正意义的故障预测的问题。该方法具备自学习特性，且随着数据增多，配电系统呈现出估计收敛且估计更为精准，上述算法有待推广至满足正态分布的其他类似系统。上述方法实施例和装置实施例，基于相同的原理，其相关之处可相互借鉴，且能达到相同的技术效果。本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电系统的故障预测方法，其特征在于，包括以下步骤：连续采集配电系统输出的电压样本X1,X2,...,Xn以形成电压样本集，所述电压样本集满足N(μ,σ

【技术特征摘要】
1.一种配电系统的故障预测方法，其特征在于，包括以下步骤：连续采集配电系统输出的电压样本X1,X2,...,Xn以形成电压样本集，所述电压样本集满足N(μ,σ2)分布，其中，所述期望μ和所述标准差σ为未知量；计算所述电压样本集的均值与方差S2，并分别得到置信水平为1-α时期望μ和标准差σ的置信区间；每采集一个新的电压样本，与前一时刻的电压样本集共同形成新的电压样本集，重复上述计算步骤，得到所述新的电压样本集下置信水平为1-α时期望μ和标准差σ的置信区间；重复上述新的电压样本采集及计算过程，得到连续的、若干个电压样本集的期望μ和标准差σ的置信区间，当所述连续的、若干个电压样本集的期望μ和标准差σ的置信区间均稳定在预定波动范围内时，取σ2＝S2；根据所述μ、σ2，确定所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间，根据所述正常工作状态下的电压输出区间实现配电系统的故障预测。2.根据权利要求1所述的配电系统的故障预测方法，其特征在于，通过以下公式得到置信水平为1-α时期望μ的置信区间：则置信水平为1-α时μ的置信区间为：3.根据权利要求1所述的配电系统的故障预测方法，其特征在于，通过以下公式得到置信水平为1-α时标准差σ的置信区间：则置信水平为1-α时标准差σ的置信区间为：4.根据权利要求1所述的配电系统的故障预测方法，其特征在于，通过以下方式确定所述连续的、若干个电压样本集的期望μ和标准差σ的置信区间均稳定在预定波动范围内：所述若干个电压样本集的期望μ、标准差σ的置信区间分别满足上边界值偏离上边界平均值小于0.1、下边界值偏离下边界平均值小于0.1。5.根据权利要求1所述的配电系统的故障预测方法，其特征在于，设定置信水平1-α＝0.9。6.根据权利要求1所述的配电系统的故障预测方法，其特征在于，通过以下公式确定所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间：则配电系统正常工作状态下的输出电压X的区间为：X∈(μ-σ·z0.1/2,μ+σ·z0.1/2)。7.根据权利要求1所述的配电系统的故障预测方法，其特征在于，根据所述正常工作状态下的电压输出区间实现配电系统的故障预测，包括：若所述配电系统的电压输出值超出所述正常工作状态下的电压输出区间，则以当前电压输出值为起始点，积累100个电压输出值，并计算所述100个电压输出值的平均值若超出所述配电系统正常工作状态下的电压输出区间，则判定所述配电系统故障。8.根据权利要求1所述的配电系统的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳为，赵玉飞，杨向东，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11