基于数字孪生变电站技术电路故障预测分析系统技术方案

本发明专利技术涉及数字孪生领域，且公开了基于数字孪生变电站技术电路故障预测分析系统；该系统将异常数据在数据库内匹配查找，当存在有同类别的历史处理数据时，将其作为参考数据，递交至模型构建单元，帮助模型构建单元分析预测故障威胁，并同步输出处理方案，进而在帮助用户快速知悉异常数据所带来的威胁，并且进行处理方案的及时下发，以加快电路故障的解决，帮助变电站及时减小故障损失，减轻维护压力。减轻维护压力。减轻维护压力。

【技术实现步骤摘要】
基于数字孪生变电站技术电路故障预测分析系统


[0001]本专利技术涉及数字孪生
，具体为基于数字孪生变电站技术电路故障预测分析系统。

技术介绍

[0002]变电站内变电设备的稳定运行关系到整个电网主干网及配电网的安全，为实现对变电设备状态的感知与管控，变电站设备的运维巡检一直是电网的重点工作内容之一，电路故障对于变电站来说是较为常见的故障之一，而变电站内则会利用相关检测仪器在变电设备正常运行工作中，测定分析设备的运行状态，定位设备缺陷异常，其中，作为设备状态感知的主要手段，运维工作从早期的人工巡检发展到现在依托于高清摄像头、传感器、机器人等智能化设备的联合运维；
[0003]但是，现有的针对变电站的电路故障预测分析系统还存在缺点，例如：
[0004]1、现有技术中通过数字孪生技术对故障进行预测，对异常数据数据的采集方向存在局限性，使得分析结果较不全面，当出现大量重复问题时，并且难以根据历史处理经验进行调整设备和人工调度的自适应操控，使得故障的消除较不及时；
[0005]2、预警措施难以及时开展，对可自动调整和人工调整的处理方式缺乏快速区分处理，故障造成的损失无法及时得到遏制，在后续的采集监测过程中，难以自动对存在问题的设备进行重点监测。

技术实现思路

[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了基于数字孪生变电站技术电路故障预测分析系统，能够有效地解决现有技术的问题。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现，
[0010]本专利技术公开了基于数字孪生变电站技术电路故障预测分析系统，包括：
[0011]主控端，用于总控全局功能模块与单元，链接物联网络，编辑并发送操控指令，控制访问权限；
[0012]采集单元，用于采集各项监测数据，并转化为机器可读语言；
[0013]所述采集单元包括设备采集模块和环境采集模块，其中：
[0014]设备采集模块：用于部署在指定待监测设备现场，进行控制状态的反馈，并依据预设周期上报运行参数；
[0015]环境采集模块：用于对接互联网，通过预设周期递交当前变电站地区的关联区域的天气数据和电力波动数据；
[0016]存储端，用于构建数据库，对所获取的采集数据与分析数据进行保存，并同步备份至云端，支持本地存储介质的读取；
[0017]识别匹配模块，用于接收采集单元递交的采集数据，进行识别分析后，实时上传异常数据；
[0018]模型构建单元，用于构建的模拟预测模型，模型接收历史数据与实时异常数据后运行，进行统筹分析，完成运维决策，输出预测数据，指向关联故障设备以其未来波动参数；
[0019]中继分析模块，用于依据预测数据进行分析，获取关联调整设备的调整参数，并规划调整方式，区别远程自动调整指令和人工调整指令；
[0020]远程响应模块，用于接收中继分析模块所递交的远程自动调整指令，开放关联调整设备的控制权限，直至关联调整设备响应；
[0021]数据反馈模块，用于获取远程响应模块的调整设备的运行状态数据，进行实时反馈；
[0022]预警处理单元，用于获取异常数据，进行分析后，判断紧急程度，并获取人工调整指令，进行关联人工调度指令的实时下发。
[0023]更进一步地，所述设备采集模块所采集的目标设备包括：换流变设备、调相机设备和GIS设备，其采集参数分别为：
[0024]换流变设备：压力、油流速度、铁心接地电流；
[0025]调相机设备：振动信号、磁通量信号、三相定子电压、电流信号、励磁电压、电流信号、高频电流信号、特高频信号和温度信号；
[0026]GIS设备：机械状态、气体状态和温度指标；
[0027]采集过程中所获取的视频图像，进行隔帧数截取图像，通过预处理算法，从图像中寻找关键数据对应位置后进行定位，截取关键数据，去除其余数据，对关键数据进行二值化处理，并进行图像分割，获得单个数据图像，以二维线性插值调整数字图像尺寸。
[0028]更进一步地，所述环境采集模块采集当前采集周期内的地区天气数据，着重关注恶劣与异常天气，接收供电网络内的电压波动参数；
[0029]采集过程包括：
[0030]a.获取控制指令，判断是否要进行注册以获得待采集的数据获取对象信息；
[0031]b.判断在数据对象请求存取的异步加载过程中是否包含了一个参数；
[0032]c.若异步加载数据获取对象的网址中包含了参数，并且无需注册登录的情况下访问目标信息，即选择根据数据获取对象请求生成动态的数据获取方式，否则，则采用WebDriver的数据获取方式；
[0033]d.对采集结果进行检查，判断获取数据是否完整，若完整则按照预定设置持续采集，否则，则重新开始采集。
[0034]更进一步地，所述设备采集模块和环境采集模块的预设周期通过人工定义编辑和程序远程遥控编辑。
[0035]更进一步地，所述识别匹配模块识别到异常数据时，采集单元同步上传关联设备的运维数据，包括：设备实时工况状态、设备保养检修记录和设备布局位置。
[0036]更进一步地，所述识别匹配模块的运行逻辑包括以下步骤：
[0037]步骤1：获取数据，判断数据是否存在超出预定标准阈值的情况；
[0038]步骤2：判断不存在，按照预定设置持续运行；
[0039]步骤3：判断存在，则分析判断所出现的异常数据是否存在关联历史备案；
[0040]步骤4：判断存在，则在数据库内匹配，命中后直接对接，并发送该异常数据以及同类历史处理数据至模拟预测模型处；
[0041]步骤5，判断不存在，则在数据库内生成新备案，接收问题数据，并发送该异常数据至模拟预测模型处。
[0042]更进一步地，所述模型构建单元通过无线网络交互连接有对接模块，所述对接模块用于获取模型构建单元的数据写入权限，在触发后，提供人工编辑的设备参数和环境参数，作为模拟预测模型的训练样本，所述模型构建单元的分类能力指数的计算公式为：
[0043][0044]式中：W代表分类能力指数；n代表抽样次数；a
j
代表特征集中的单个特征；x
i
代表样本集中的单个样本；N
h
代表与x
i
同类别的最近邻；N
m
代表与x
i
非同类别的最近邻。
[0045]更进一步地，所述数据反馈模块通过电信号通讯连接有自适应规划模块，所述自适应规划模块与采集单元通过电信号通讯连接，所述自适应规划模块用于依据数据反馈模块反馈的调整设备运行状态数据，对涉及的故障设备进行标记，上调采集监测的优先度和频率。
[0046]更进一步地，所述预警处理单元包括分级模块、发送模块和调度模块，其中：
[0047]分级模块：用于这所接收的数据，进行险情紧急程度的判本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数字孪生变电站技术电路故障预测分析系统，其特征在于，包括：主控端(100)，用于总控全局功能模块与单元，链接物联网络，编辑并发送操控指令，控制访问权限；采集单元(200)，用于采集各项监测数据，并转化为机器可读语言；所述采集单元(200)包括设备采集模块(210)和环境采集模块(211)，其中：设备采集模块(210)：用于部署在指定待监测设备现场，进行控制状态的反馈，并依据预设周期上报运行参数；环境采集模块(211)：用于对接互联网，通过预设周期递交当前变电站地区的关联区域的天气数据和电力波动数据；存储端(300)，用于构建数据库，对所获取的采集数据与分析数据进行保存，并同步备份至云端，支持本地存储介质的读取；识别匹配模块(400)，用于接收采集单元(200)递交的采集数据，进行识别分析后，实时上传异常数据；模型构建单元(500)，用于构建的模拟预测模型，模型接收历史数据与实时异常数据后运行，进行统筹分析，完成运维决策，输出预测数据，指向关联故障设备以其未来波动参数；中继分析模块(600)，用于依据预测数据进行分析，获取关联调整设备的调整参数，并规划调整方式，区别远程自动调整指令和人工调整指令；远程响应模块(700)，用于接收中继分析模块(600)所递交的远程自动调整指令，开放关联调整设备的控制权限，直至关联调整设备响应；数据反馈模块(800)，用于获取远程响应模块(700)的调整设备的运行状态数据，进行实时反馈；预警处理单元(900)，用于获取异常数据，进行分析后，判断紧急程度，并获取人工调整指令，进行关联人工调度指令的实时下发。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生变电站技术电路故障预测分析系统，其特征在于，所述设备采集模块(210)所采集的目标设备包括：换流变设备、调相机设备和GIS设备，其采集参数分别为：换流变设备：压力、油流速度、铁心接地电流；调相机设备：振动信号、磁通量信号、三相定子电压、电流信号、励磁电压、电流信号、高频电流信号、特高频信号和温度信号；GIS设备：机械状态、气体状态和温度指标；采集过程中所获取的视频图像，进行隔帧数截取图像，通过预处理算法，从图像中寻找关键数据对应位置后进行定位，截取关键数据，去除其余数据，对关键数据进行二值化处理，并进行图像分割，获得单个数据图像，以二维线性插值调整数字图像尺寸。3.根据权利要求1所述的基于数字孪生变电站技术电路故障预测分析系统，其特征在于，所述环境采集模块(211)采集当前采集周期内的地区天气数据，着重关注恶劣与异常天气，接收供电网络内的电压波动参数；采集过程包括：a.获取控制指令，判断是否要进行注册以获得待采集的数据获取对象信息；b.判断在数据对象请求存取的异步加载过程中是否包含了一个参数；
c.若异步加载数据获取对象的网址中包含了参数，并且无需注册登录的情况下访问目标信息，即选择根据数据获取对象请求生成动态的数据获取方式，否则，则采用WebDriver的数据获取方式；d.对采集结果进行检查，判断获取数据是否完整，若完整则按照预定设置持续采集，否则，则重新开始采集。4.根据权利要求1所述的基于数字孪生变电站技术电路故障预测分析系统，其特征在于，所述设备采集模块(210)和环境采集模块(211)的预设周期通过人工定义编辑和程序远程遥控编辑。5.根据权利要求1所述的基于数字孪生变电站技术电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏艳，陈戬，于会凤，张晓龙，
申请(专利权)人：琢越盛元唐山科技有限公司，
类型：发明
国别省市：