一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统技术方案

本发明专利技术是一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统，其特点是简单直观，包括的内容有：首先使用小波变换对获取数据进行分解，并采用软阈值的方法对数据中的噪声进行去除。然后为确保数据处于对应的时空空间，研究其信息的融合；考虑到二次设备在数据上呈现的特点，研究将二次设备数据转换成为时频图的形式，将数据特征通过图片的形式进行展示。最后采用ResNet模型对时频图进行分类，根据时频图分类的不同来判断出当前配电室二次设备的状态。从而实现配电室二次设备的环境感知。而实现配电室二次设备的环境感知。而实现配电室二次设备的环境感知。

【技术实现步骤摘要】
一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统


[0001]本专利技术涉及配电房安全监测领域，是一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统。

技术介绍

[0002]随着电力行业的迅猛发展，电力企业对配电网运行和维护的要求也在不断提高。配电室作为电网中最末端配置，发挥着传输和分配电能的重要作用，也是新型配电系统发展的核心环节，配电网运行环境的监测与分析一直是电网运维的薄弱环节之一，于是配电室运行环境的监测与评估开始引起人们的重视。目前，配电室数量较多、分布较广、位置分散，有覆盖面广、用户众多、地理环境情况复杂多变、容易受用户增容和城市建设影响等特点。且大多数配电室多处于地下室，运行环境密闭，透风性差，温度、湿度相对较大，尤其是夏季，气温高且降水量大，配电室长期处于高温又潮湿的工作环境中。这种情况下极易发生设备霉变损坏、绝缘降低、高温过热、局放频繁等现象，极影响配电室的正常工作。传统的配电都是人为巡检与维护，成本高，效率差，使得配电室存在的安全隐患不能及时得到排除，安全性能没有保障，已经不适用于当今大规模电力系统的发展。
[0003]目前已有一定的基于深度学习的配电室二次设备运行环境和态势感知的研究，但依旧存在由于二次设备故障数据不足、难以实时感知当前二次设备及环境状态。因此，如何有效的对二次设备及环境进行实时感知是保证配电网安全稳定运行亟待解决的问题。
[0004]有效感知当前配电室的二次设备运行状态，可以确保配电室处于平稳运行的状态。避免运行状态的失控导致配电设备故障，延长设备使用寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是能够实时了解配电室二次设备运行状况，提出了配电室二次运行状态感知方法。
[0006]实现本专利技术目的采用的技术方案是，一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统，其特征是，它包括以下步骤:
[0007]步骤1)基于小波变换的设备运行数据噪声处理。
[0008](1.1)数据获取。通过硬件环境感知集群，获取配电室二次设备的电流、电压、声音等多种数据；
[0009](1.2)预处理数据。由于受到配电室内、外部环境的影响，在对配电室内部环境进行多种数据收集时，收集的数据可能存在大量的噪声，从而无法获取到有用数据的问题。因此使用小波变换对数据进行分解，并采用软阈值的方法对数据中的噪声进行去除，接着将去噪后的数据进行信息的重构。
[0010]步骤2)配电室二次设备数据特性的时频分析。
[0011](2.1)信息融合。由于数据来源的多样性，为确保数据处于对应的时空空间，对数据进行信息的融合；
[0012](2.2)时频分析。由于配电室的二次设备数据在正常工作与异常状态下存在一定的区别，考虑到二次设备在数据上呈现的特点，拟采用连续小波变换的方法将二次设备数据转换成为时频图的形式，将数据特征通过图片的形式进行展示。
[0013]步骤3)基于ResNet的配电室二次设备运行状态分类。
[0014](3.1)不同状态下的配电室二次设备的时频图具备鲜明的特征，因此采用ResNet模型对时频图进行分类，根据时频图分类的不同来判断出当前配电室二次设备的状态，从而实现配电室二次设备的运行状态感知。
[0015]本专利技术的一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统与现有技术相比的有益效果是：
[0016]1.提出基于小波变换的噪声处理方法，针对去噪数据设计二次设备数据特性的时频分析方法，转化成为时频图的形式提取数据特征，使得后续的设备运行状态分类极为简单；
[0017]2.通过设计基于ResNet的配电室二次设备运行态势感知模型，可以有效感知当前配电室的二次设备运行状态，确保配电室处于平稳运行的状态；
[0018]3.其科学合理，适用性强，效果佳。
附图说明
[0019]图1为一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统总体思路流程图；
[0020]图2为小波变换去噪流程图；
[0021]图3为基本残差模型图；
[0022]图4为去噪前、后故障电流数据对比图；
[0023]图5为二次设备数据的时频图分析图；
[0024]图6为攻击分类检测的交叠矩阵。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术的一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统作详细描述。
[0026]参照图1，一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统，包括如下步骤：
[0027]1)提出一种基于小波变换的设备运行数据噪声处理方法，其特征是，它包括以下步骤:
[0028](1.1)通过硬件环境感知集群，获取配电室二次设备的电流、电压、声音等多种数据；
[0029](1.2)利用获取的数据，将配电室的环境数据进行N级小波分解操作，用小波变换的形式将环境数据进行多尺度的分解，这样可以确保数据的完整性；
[0030](1.3)，使用阈值将分解后的数据进行去噪处理。一般情况下，噪音数据信号相对于实际数据信号要弱，因此使用阈值的方法可以很好的去除掉噪声数据；
[0031](1.4)依据去噪后的数据，对信号进行重构，如图2所示，这样就可以得到基本去除噪声后的环境数据。
[0032]2)提出一种基于配电室二次设备数据特性的时频分析方法；小波变换通过设置阈
值，从而过滤掉信号中的噪音。
[0033](2.1)采用信息融合技术对二次设备数据进行多传感器的信息融合，将来自不同信息源的数据进行时间融合和空间融合，从而保证二次设备数据处于对应的时空空间；
[0034](2.2)由于配电室二次设备环境与融合后的运行数据特征较为明显，若将特征转化为时频图的形式可以很好的将异常数据表现在时频图中，因此采用连续小波变换的方式将配电室的环境数据转化为时频图；
[0035](2.3)连续小波变换是选取信号的一个中心的频率，通过映射的方法获得信号中的中心频率，接着使用时移的方法，从而得到一系列的基函数，其公式(1)所示；
[0036][0037](2.4)将基函数与对应基函数区间的一段原始信号进行相乘，产生的值对应的频率就是原始信号区间所含的频率。连续小波变换定义公式如公式(2)所示。作为小波母函数，可以对其进行平移与拉伸，作为平移因子，作为尺度因子，在能量有限空间中。
[0038][0039]3)当使用连续小波变换计算得到当前状态下配电室二次设备数据的时频图，由于二次设备在正常状态与异常状态下的数据存在很大的差异，因此将二次设备的多种数据转换成为时频图后，数据特征将十分明显的显示在时频图上。因此采用一种高效、精确的图像分类算法对图片进行分类，通过图片的分类推断出配电室二次设备的当前状态，使用ResNet模型对时频图进行分类，同时图片的不同类别对应配电室所处的不同状态，根据图片的分类推断出二次设备的状态，从而实现对配电室二次设备的运行态势感知。
[0040]为验证采用本专利技术提供的一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统能够有效实现实时、准确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种配电房二次设备运行状态感知方法与系统，其特征是，它包括以下步骤:步骤1)基于小波变换的设备运行数据噪声处理。(1.1)数据获取。通过硬件环境感知集群，获取配电室二次设备的电流、电压、声音等多种数据；(1.2)预处理数据。由于受到配电室内、外部环境的影响，在对配电室内部环境进行多种数据收集时，收集的数据可能存在大量的噪声，从而无法获取到有用数据的问题。因此使用小波变换对数据进行分解，并采用软阈值的方法对数据中的噪声进行去除，接着将去噪后的数据进行信息的重构。步骤2)配电室二次设备数据特性的时频分析。(2.1)信息融合。由于...

【专利技术属性】
技术研发人员：许琨，鲍善东，单永泽，李帅，李泠聪，杨莎，徐绮，王月，
申请(专利权)人：东北电力大学国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：