一种输变电设备状态监测数据的预处理方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种输变电设备状态监测数据的预处理方法及系统，包括以下步骤：步骤S1、将所述输变电设备的状态监测数据进行规格化处理；步骤S2、将所述第一预处理状态监测数据进行特征筛选以转换为第二预处理状态监测数据；步骤S3、将所述第二预处理状态监测数据进行异常筛选转换为第三预处理状态监测数据。本发明专利技术利用特征筛选处理和异常筛选处理，分别将输变电设备的状态监测数据进行特征级别的数据量降维和时序级别的数据量降维，有效减轻后续数据传输的压力，同时也提高了后续的应用效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种输变电设备状态监测数据的预处理方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力数据处理
，具体涉及一种输变电设备状态监测数据的预处理方法及系统。

技术介绍

[0002]输电线路设备状态监测系统是实现输变电设备状态运行检修管理、提升输变电专业生产运行管理精益化水平的重要技术手段。系统通过各种传感器技术、广域通信技术和信息处理技术实现各类输变电设备运行状态的实时感知、监视预警、分析诊断和评估预测。随着国家电网公司建设“一强三优”现代公司及坚强智能电网战略的快速推进，采用科技手段提高电网安全运行水平成为现代化电网发展的必然趋势。输电线路在线监测作为国家智能电网工程中极其重要的组成部分，是实现国家电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好目标的主要手段，对进一步提高电力安全运行水平具有十分积极的意义。
[0003]现有技术CN201610061402.1公开了一种输电线路在线监测数据的通信方法及系统，通过在输电线路上布置终端监测节点及汇聚节点；采集输电线路当前的监测数据；将监控数据汇聚为汇聚节点数据，并将汇聚节点数据传送至监测主站；监控主站接收汇聚节点数据并进行实时监控。系统包括在5.8G无线专网中相互通信的终端监控节点、汇聚节点、远程变电站节点、远程变电站节点及监控主站，有效防止非网内节点的非法接入；满足图像视频监控高带宽需求的同时也解决了网络传输可靠性差的问题。
[0004]虽然上述现有技术能够在一定程度上提高输电线路监测过程中网络传输可靠性差的问题，但是仍然存在一定的缺陷性，比如，监测数据采用所有层级间进行全传输，如此整个处理系统需要承受大量视频数据传输的运行压力，并对传输带宽具有较高的要求，而且后续在如此巨大的视频数据中标定出异常设备的异常运行时刻点，需要承受大量的数据处理压力，因此整体上效率低，数据冗余度大，时效性差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种输变电设备状态监测数据的预处理方法及系统，以解决现有技术中数据预处理效率低，数据冗余度大，传输时效性差的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0007]一种输变电设备状态监测数据的预处理方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S1、将输变电设备的状态监测数据进行规格化处理，转换为统一且呈规整形态的第一预处理状态监测数据；
[0009]步骤S2、将所述第一预处理状态监测数据进行特征筛选，转换为第二预处理状态监测数据，实现数据量的第一降维，获得仅包含重要特征的监测数据，所述重要特征用于表征输变电设备的状态；
[0010]步骤S3、将所述第二预处理状态监测数据进行异常筛选，转换为第三预处理状态监测数据，实现数据量的第二降维，获得仅包含表征输变电设备异常状态的监测数据。
[0011]可选地，所述步骤S1中，将输变电设备的状态监测数据进行规格化处理，包括：
[0012]步骤S101、对所述状态监测数据的缺失项进行删除，实现对缺失项的数据清洗；
[0013]步骤S102、对所述状态监测数据进行归一化处理，消除不同指标量纲带来的差异，所述归一化公式为：
[0014][0015]其中，B
yt
＝{b
yt1
,b
yt2
,
…
,b
ytp
}，表示第y个输变电设备t时刻下的状态监测数据的特征向量，b
ytz
表示第y个输变电设备t时刻下的状态监测数据的第z类特征量，n表示输变电设备的数目，b
ytz
′
表示归一化处理后第y个输变电设备t时刻下的状态监测数据的第z类特征量，p为t时刻下状态监测数据的特征类目，z∈[1,p]。
[0016]可选地，所述步骤S2中，将所述第一预处理状态监测数据进行特征筛选，包括：
[0017]步骤S201、随机在第y个输变电设备各个时刻下的状态监测数据中，抽取相同数量的正样本和负样本，均匀混合构成特征筛选样本正样本为第y个输变电设备在选取时刻下为异常状态的状态监测数据的特征向量负样本为第y个输变电设备在选取时刻下为正常状态的状态监测数据的特征向量其中，i,j∈[1,n2]，n2为正样本或负样本的数目，表征为第y个输变电设备在选取时刻t
j
下的状态监测数据的特征向量及运行状态为正常Normal，表征为第y个输变电设备在选取时刻t
i
下的状态监测数据的特征向量及运行状态为异常Error；
[0018]步骤S202、基于均衡第y个输变电设备在选取时刻下运行状态的判别精度和判别效率，构建用于特征筛选的多目标函数；
[0019]步骤S203、利用智能搜索算法求解所述多目标函数，获得多个特征量组合的Pareto解集，多个特征量组合的Pareto解集包含均衡判别出第y个输变电设备在选取时刻下的运行状态；构建均衡度函数，利用均衡度函数在Pareto解集中选取出对判别精度和判别效率实现最佳均衡的特征量，作为所述重要特征。
[0020]可选地，所述步骤S202中，构建用于特征筛选的多目标函数，包括：
[0021]数学量化所述第y个输变电设备在选取时刻下运行状态的判别精度，获得精度目标函数，所述精度目标函数的公式为：
[0022][0023]数学量化所述第y个输变电设备在选取时刻下运行状态的判别效率，获得效率目标函数，所述效率目标函数的公式为：
[0024]f
obj_2
＝m*T；
[0025]利用最小化求解原则结合所述精度目标函数和效率目标函数，构建所述多目标函
数，所述多目标函数为：
[0026][0027]其中，
[0028][0029]f
obj_1
、f
obj_2
和f
obj
分别为精度目标函数值、效率目标函数值和多目标函数值，m表示为参与所述第y个输变电设备在选取时刻下运行状态的判别的特征量数目，T表示为每个特征量消耗的判别时长。
[0030]可选地，步骤S203中，均衡度函数构建包括：
[0031]线性标定多目标函数，构建均衡度函数，所述均衡度函数为：
[0032][0033]其中，A+B＝1，A、B为预设权重参数，γ∈(0,0.1)，G为适应度值，f
obj
为目标函数，γ为扰动常数。
[0034]可选地，所述步骤S203中，利用均衡度函数在Pareto解集中选取出对判别精度和判别效率实现最佳均衡的特征量，作为所述重要特征，包括：
[0035]利用所述均衡度依次计算Pareto解集中所有特征量组合的均衡度，选取出均衡度最高对应的特征量组合中包含的所有单个特征量，作为所述重要特征以实现所述状态监测数据的数据量在特征上的第一降维。
[0036]可选地，所述步骤S3中，将所述第二预处理状态监测数据进行异常筛选包括：
[0037]步骤S301、将所述输变电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输变电设备状态监测数据的预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、将输变电设备的状态监测数据进行规格化处理，转换为统一且呈规整形态的第一预处理状态监测数据；步骤S2、将所述第一预处理状态监测数据进行特征筛选，转换为第二预处理状态监测数据，实现数据量的第一降维，获得仅包含重要特征的监测数据，所述重要特征用于表征输变电设备的状态；步骤S3、将所述第二预处理状态监测数据进行异常筛选，转换为第三预处理状态监测数据，实现数据量的第二降维，获得仅包含表征输变电设备异常状态的监测数据。2.根据权利要求1所述的一种输变电设备状态监测数据的预处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，将输变电设备的状态监测数据进行规格化处理，包括：步骤S101、对所述状态监测数据的缺失项进行删除，实现对缺失项的数据清洗；步骤S102、对所述状态监测数据进行归一化处理，消除不同指标量纲带来的差异，所述归一化公式为：其中，B
yt
＝{b
yt1
,b
yt2
,
…
,b
ytp
}，表示第y个输变电设备t时刻下的状态监测数据的特征向量，b
ytz
表示第y个输变电设备t时刻下的状态监测数据的第z类特征量，n表示输变电设备的数目，b
ytz
′
表示归一化处理后第y个输变电设备t时刻下的状态监测数据的第z类特征量，p为t时刻下状态监测数据的特征类目，z∈[1,p]。3.根据权利要求2所述的一种输变电设备状态监测数据的预处理方法，其特征在于，所述步骤S2中，将所述第一预处理状态监测数据进行特征筛选，包括：步骤S201、随机在第y个输变电设备各个时刻下的状态监测数据中，抽取相同数量的正样本和负样本，均匀混合构成特征筛选样本正样本为第y个输变电设备在选取时刻下为异常状态的状态监测数据的特征向量负样本为第y个输变电设备在选取时刻下为正常状态的状态监测数据的特征向量其中，i,j∈[1,n2]，n2为正样本或负样本的数目，表征为第y个输变电设备在选取时刻t
j
下的状态监测数据的特征向量及运行状态为正常Normal，表征为第y个输变电设备在选取时刻t
i
下的状态监测数据的特征向量及运行状态为异常Error；步骤S202、基于均衡第y个输变电设备在选取时刻下运行状态的判别精度和判别效率，构建用于特征筛选的多目标函数；步骤S203、利用智能搜索算法求解所述多目标函数，获得多个特征量组合的Pareto解集，多个特征量组合的Pareto解集包含均衡判别出第y个输变电设备在选取时刻下的运行状态；构建均衡度函数，利用均衡度函数在Pareto解集中选取出对判别精度和判别效率实
现最佳均衡的特征量，作为所述重要特征。4.根据权利要求3所述的一种输变电设备状态监测数据的预处理方法，其特征在于，所述步骤S202中，构建用于特征筛选的多目标函数，包括：数学量化所述第y个输变电设备在选取时刻下运行状态的判别精度，获得精度目标函数，所述精度目标函数的公式为：数学量化所述第y个输变电设备在选取时刻下运行状态的判别效率，获得效率目标函数，所述效率目标函数的公式为：f
obj_2
＝m*T；利用最小化求解原则结合所述精度目标函数和效率目标函数，构建所述多目标函数，所述多目标函数为：其中，其中，f
obj_1
、f
obj_2
和f
obj
分别为精度目标函数值、效率目标函数值和多目标函数值，m表示为参与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄军凯，杨涛，黄欢，张迅，刘君，赵超，吴建蓉，陈沛龙，许逵，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：