本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)管理，具體為一種高壓預(yù)裝式變電站智能調(diào)試數(shù)據(jù)管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)電力能源的需求越來(lái)越大，電網(wǎng)建設(shè)不斷推進(jìn)，高壓預(yù)裝式變電站的應(yīng)用日益廣泛。電網(wǎng)調(diào)控一體化成為電力行業(yè)的重要發(fā)展方向，對(duì)變電站的智能化水平包括調(diào)試數(shù)據(jù)管理的智能化、高效化提出了更高要求。預(yù)裝式變電站采用模塊化的設(shè)計(jì)方式，將一個(gè)功能完整的變電站合理模塊化，每個(gè)模塊在現(xiàn)代化工廠中進(jìn)行預(yù)制，在工廠內(nèi)部完成連線和模塊調(diào)試，變電站現(xiàn)場(chǎng)只需要進(jìn)行外部連接和整體聯(lián)動(dòng)調(diào)試，大大減少了變電站現(xiàn)場(chǎng)的工作量，提高了建造質(zhì)量。

2、然而現(xiàn)有的高壓預(yù)裝式變電站智能調(diào)試數(shù)據(jù)管理技術(shù)存在數(shù)據(jù)管理上的不足，傳統(tǒng)的變電站調(diào)試數(shù)據(jù)管理往往依賴人工記錄和整理，在面對(duì)大量的數(shù)據(jù)時(shí)，不僅效率低下，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤和遺漏，難以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，并且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、傳輸和處理，無(wú)法及時(shí)為運(yùn)維人員提供準(zhǔn)確的決策支持。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種高壓預(yù)裝式變電站智能調(diào)試數(shù)據(jù)管理方法及系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效的設(shè)備維護(hù)，降低故障發(fā)生概率，減少維修成本，提高變電站運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種高壓預(yù)裝式變電站智能調(diào)試數(shù)據(jù)管理方法，包括以下步驟：

4、基于頻率多層分析法確定數(shù)據(jù)采集頻率，并基于確定的數(shù)據(jù)采集頻率進(jìn)行多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)包括設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和設(shè)備資產(chǎn)與文檔數(shù)據(jù)；

5、對(duì)采集的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理后，傳輸至遠(yuǎn)程管理中心并存儲(chǔ)；

6、基于存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程管理中心的預(yù)處理后的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行多源數(shù)據(jù)分析，確定高壓預(yù)裝式變電站工況，包括設(shè)備故障類型、設(shè)備故障發(fā)展趨勢(shì)和設(shè)備故障原因；

7、基于高壓預(yù)裝式變電站工況確定變電站維護(hù)方案。

8、優(yōu)選的，基于頻率多層分析法確定數(shù)據(jù)采集頻率，包括以下步驟：

9、基于設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行一次頻率分析，得到基于設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的一次數(shù)據(jù)采集頻率，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)包括變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)、高壓開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行數(shù)據(jù)、低壓開(kāi)關(guān)柜運(yùn)行數(shù)據(jù)和電容補(bǔ)償裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)；

10、基于數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)進(jìn)行二次頻率分析，得到基于數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)的二次數(shù)據(jù)采集頻率，數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)包括設(shè)備運(yùn)行參數(shù)變化趨勢(shì)和環(huán)境參數(shù)變化趨勢(shì)；

11、基于電網(wǎng)運(yùn)行工況進(jìn)行三次頻率分析，得到基于電網(wǎng)運(yùn)行工況的三次數(shù)據(jù)采集頻率；

12、確定一次數(shù)據(jù)采集頻率、二次數(shù)據(jù)采集頻率和三次數(shù)據(jù)采集頻率中的最大值，將該最大值確定為待定采集頻率；

13、判斷待定采集頻率是否大于原始采集頻率：

14、若待定采集頻率大于原始采集頻率，則將待定采集頻率確定為數(shù)據(jù)采集頻率；

15、若待定采集頻率不大于原始采集頻率，則將原始采集頻率確定為數(shù)據(jù)采集頻率。

16、優(yōu)選的，基于設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行一次頻率分析，得到基于設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)的一次數(shù)據(jù)采集頻率，包括以下步驟：

17、對(duì)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到標(biāo)準(zhǔn)化后一次頻率確定數(shù)據(jù)；

18、基于設(shè)定的層次結(jié)構(gòu)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后一次頻率確定數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分，得到判斷矩陣a，，n為標(biāo)準(zhǔn)化后一次頻率確定數(shù)據(jù)中的指標(biāo)個(gè)數(shù)，表示第i個(gè)指標(biāo)相對(duì)于第j個(gè)指標(biāo)的重要性程度，；

19、求解判斷矩陣a的特征方程，其中i表示單位矩陣，表示a的特征值，得到最大特征值及對(duì)應(yīng)的特征向量w，，t為轉(zhuǎn)置符號(hào)，表示第i個(gè)指標(biāo)相對(duì)重要性的數(shù)值；

20、對(duì)特征向量w進(jìn)行歸一化處理后得到指標(biāo)的權(quán)重向量p，，，表示第i個(gè)指標(biāo)的權(quán)重；

21、計(jì)算一致性指標(biāo)ci和隨機(jī)一致性比率cr，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，判斷矩陣的合理性：

22、，其中，ri為數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的對(duì)應(yīng)n的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，若cr小于數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的超出閾值，則認(rèn)為判斷矩陣合理，若cr不小于數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的超出閾值，則認(rèn)為判斷矩陣不合理，重新調(diào)整判斷矩陣a；

23、設(shè)變電站設(shè)備的狀態(tài)等級(jí)分為h個(gè)等級(jí)，對(duì)于第i個(gè)指標(biāo)，其隸屬度函數(shù)表示該指標(biāo)屬于第h個(gè)狀態(tài)等級(jí)的程度，，設(shè)第h個(gè)狀態(tài)等級(jí)的取值范圍為，則隸屬度函數(shù)為：

24、；

25、其中，為第h個(gè)狀態(tài)等級(jí)的取值范圍的下限閾值，為第h個(gè)狀態(tài)等級(jí)的取值范圍的參定閾值，為第h個(gè)狀態(tài)等級(jí)的取值范圍的上限閾值，、和均為常數(shù)；

26、基于各指標(biāo)的隸屬度函數(shù)，計(jì)算得到每個(gè)指標(biāo)對(duì)于各個(gè)狀態(tài)等級(jí)的隸屬度，構(gòu)建模糊評(píng)價(jià)矩陣r，，其中，；

27、將權(quán)重向量p與模糊評(píng)價(jià)矩陣r進(jìn)行合成運(yùn)算，得到綜合評(píng)價(jià)向量d，，；

28、根據(jù)最大隸屬度原則，選擇綜合評(píng)價(jià)向量d中隸屬度最大的元素對(duì)應(yīng)的狀態(tài)等級(jí)作為變電站設(shè)備的最終狀態(tài)等級(jí)；

29、獲取最終狀態(tài)等級(jí)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)采集頻率，定義為一次數(shù)據(jù)采集頻率。

30、優(yōu)選的，基于數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)進(jìn)行二次頻率分析，得到基于數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)的二次數(shù)據(jù)采集頻率，包括以下步驟：

31、設(shè)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)有q個(gè)設(shè)備指標(biāo)，分別記為，表示第q個(gè)設(shè)備指標(biāo)在時(shí)刻t的值，設(shè)環(huán)境參數(shù)有k個(gè)環(huán)境指標(biāo)，分別記為，表示第k個(gè)環(huán)境指標(biāo)在時(shí)刻t的值，，；

32、對(duì)于時(shí)間間隔，在時(shí)間區(qū)間內(nèi)計(jì)算第q個(gè)設(shè)備指標(biāo)的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)變化率、第k個(gè)環(huán)境指標(biāo)的環(huán)境數(shù)據(jù)變化率、第q個(gè)設(shè)備指標(biāo)的設(shè)備數(shù)據(jù)變化加速度和第k個(gè)環(huán)境指標(biāo)的環(huán)境數(shù)據(jù)變化加速度；

33、確定綜合變化趨勢(shì)評(píng)估值：

34、；

35、其中，f1和f2均為中轉(zhuǎn)函數(shù)，為第q個(gè)設(shè)備指標(biāo)的權(quán)重，為第k個(gè)環(huán)境指標(biāo)的權(quán)重，為的權(quán)重，為的權(quán)重，為的權(quán)重，為的權(quán)重；

36、獲取對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)采集頻率，定義為二次數(shù)據(jù)采集頻率。

37、優(yōu)選的，基于電網(wǎng)運(yùn)行工況進(jìn)行三次頻率分析，得到基于電網(wǎng)運(yùn)行工況的三次數(shù)據(jù)采集頻率，包括以下步驟：

38、獲取當(dāng)前電網(wǎng)負(fù)荷與歷史最大負(fù)荷值的比值；

39、對(duì)于電網(wǎng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算其注入功率與流出功率的差值，再對(duì)所有節(jié)點(diǎn)的差值進(jìn)行歸一化處理，得到全網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)功率不平衡度；

40、獲取當(dāng)前節(jié)點(diǎn)電壓與額定電壓的差值的絕對(duì)值與額定電壓的比值；

41、獲取當(dāng)前電網(wǎng)頻率與額定頻率的差值的絕對(duì)值；

42、確定綜合工況評(píng)估指標(biāo)s：

43、，其中，為的權(quán)重因子，為的權(quán)重因子，為的權(quán)重因子，為的權(quán)重因子；

44、獲取s對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)采集頻率，定義為三次數(shù)據(jù)采集頻率。

45、優(yōu)選的，對(duì)采集的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理后，傳輸至遠(yuǎn)程管理中心并存儲(chǔ)，包括以下步驟：

46、部署在高壓預(yù)裝式變電站各設(shè)備附近的邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)對(duì)采集的原始多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，預(yù)處理包括數(shù)據(jù)清洗和格式轉(zhuǎn)換；

47、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線或工業(yè)以太網(wǎng)將預(yù)處理后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸至本地匯聚層設(shè)備；

48、本地匯聚層設(shè)備對(duì)預(yù)處理后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、校驗(yàn)，并根據(jù)數(shù)據(jù)類型和預(yù)先設(shè)定的優(yōu)先級(jí)對(duì)預(yù)處理后的原始多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，得到分類后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)；

49、本地匯聚層設(shè)備通過(guò)加密光纖網(wǎng)絡(luò)或5g通信鏈路將分類后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程管理中心；

50、在遠(yuǎn)程管理中心，對(duì)于分類后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和短期歷史數(shù)據(jù)，采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

51、對(duì)于分類后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)中的長(zhǎng)期歷史數(shù)據(jù)，采用分布式文件系統(tǒng)結(jié)合關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的方式進(jìn)行存儲(chǔ)：

52、將分類后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)按照時(shí)間序列進(jìn)行分塊存儲(chǔ)，每塊數(shù)據(jù)包含設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)；

53、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)分類后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的元信息，元信息包括數(shù)據(jù)塊的存儲(chǔ)位置、數(shù)據(jù)采集時(shí)間范圍、設(shè)備標(biāo)識(shí)。

54、優(yōu)選的，基于存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程管理中心的預(yù)處理后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行多源數(shù)據(jù)分析，確定高壓預(yù)裝式變電站工況，包括以下步驟：

55、對(duì)預(yù)處理后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)中的預(yù)處理后設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，預(yù)處理后環(huán)境參數(shù)和預(yù)處理后設(shè)備資產(chǎn)與文檔數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，去除重復(fù)數(shù)據(jù)、糾正錯(cuò)誤數(shù)據(jù)以及處理缺失值，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；

56、基于ae自編碼器對(duì)數(shù)值化數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到特征g1，基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)圖像化數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到特征g2，將g1和g2拼接，得到融合特征向量g3；

57、將融合特征向量g3輸入至訓(xùn)練好的支持向量機(jī)故障分類模型中，確定融合特征向量g3對(duì)應(yīng)的設(shè)備故障類型；

58、基于設(shè)備故障類型，從預(yù)處理后多源異構(gòu)數(shù)據(jù)中提取與設(shè)備故障類型相關(guān)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，并將與設(shè)備故障類型相關(guān)的時(shí)間序列數(shù)據(jù)按照確定的時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行處理后輸入至訓(xùn)練好的lstm時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型中，得到未來(lái)的設(shè)備故障發(fā)展趨勢(shì)；

59、將設(shè)備故障類型，設(shè)備故障發(fā)展趨勢(shì)和融合特征向量g3輸入至訓(xùn)練好的隨機(jī)森林故障原因分析模型中，得到設(shè)備故障原因；

60、將設(shè)備故障類型，設(shè)備故障發(fā)展趨勢(shì)和設(shè)備故障原因定義為高壓預(yù)裝式變電站工況。

61、優(yōu)選的，基于高壓預(yù)裝式變電站工況確定變電站維護(hù)方案，包括以下步驟：

62、將高壓預(yù)裝式變電站工況與數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的高壓預(yù)裝式變電站設(shè)定工況進(jìn)行比對(duì)，確定與高壓預(yù)裝式變電站工況對(duì)應(yīng)的初始維護(hù)方案集合；

63、獲取高壓預(yù)裝式變電站設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)，包括歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，設(shè)備基本信息和維護(hù)記錄；

64、基于歷史數(shù)據(jù)對(duì)初始維護(hù)方案集合進(jìn)行篩選，得到最終的變電站維護(hù)方案。

65、優(yōu)選的，基于歷史數(shù)據(jù)對(duì)初始維護(hù)方案集合進(jìn)行篩選，得到最終的變電站維護(hù)方案，包括以下步驟：

66、獲取初始維護(hù)方案集合中每個(gè)初始維護(hù)方案對(duì)應(yīng)的歷史參定數(shù)據(jù)，包括參定歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、參定設(shè)備基本信息和參定維護(hù)記錄；

67、基于杰卡德相似度函數(shù)確定設(shè)備基本信息與各個(gè)參定設(shè)備基本信息的杰卡德相似度值，對(duì)初始維護(hù)方案集合進(jìn)行篩選，得到初步篩選后維護(hù)方案集合；

68、基于歐式距離函數(shù)確定歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)與初步篩選后維護(hù)方案集合中的各個(gè)初步篩選后維護(hù)方案的歐式距離值，對(duì)初步篩選后維護(hù)方案集合進(jìn)行二次篩選，得到二次篩選后維護(hù)方案集合；

69、基于余弦相似度函數(shù)確定維護(hù)記錄與二次篩選后維護(hù)方案集合中各個(gè)二次篩選后維護(hù)方案的余弦相似度值，對(duì)二次篩選后維護(hù)方案集合進(jìn)行三次篩選，得到三次篩選后維護(hù)方案集合；

70、將三次篩選后維護(hù)方案集合中各個(gè)三次篩選后維護(hù)方案對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的變電站設(shè)備維護(hù)后剩余生命和維護(hù)成本的倒數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和，得到維護(hù)方案判定系數(shù)；

71、確定各個(gè)維護(hù)方案判定系數(shù)中的最大值，將最大值對(duì)應(yīng)的維護(hù)方案判定系數(shù)對(duì)應(yīng)的三次篩選后維護(hù)方案確定為變電站維護(hù)方案。

72、一種高壓預(yù)裝式變電站智能調(diào)試數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)上述的方法，包括數(shù)據(jù)采集頻率確定模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、變電站工況確定模塊和變電站維護(hù)方案確定模塊，其中：

73、數(shù)據(jù)采集頻率確定模塊用于基于頻率多層分析法確定數(shù)據(jù)采集頻率，并基于確定的數(shù)據(jù)采集頻率進(jìn)行多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)包括設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和設(shè)備資產(chǎn)與文檔數(shù)據(jù)；

74、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于對(duì)采集的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理后，傳輸至遠(yuǎn)程管理中心并存儲(chǔ)；

75、變電站工況確定模塊用于基于存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程管理中心的預(yù)處理后的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行多源數(shù)據(jù)分析，確定高壓預(yù)裝式變電站工況，包括設(shè)備故障類型、設(shè)備故障發(fā)展趨勢(shì)和設(shè)備故障原因；

76、變電站維護(hù)方案確定模塊用于基于高壓預(yù)裝式變電站工況確定變電站維護(hù)方案。

77、本發(fā)明具有以下有益效果：

78、本發(fā)明通過(guò)頻率多層分析法確定合理的數(shù)據(jù)采集頻率，能精準(zhǔn)獲取設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和設(shè)備資產(chǎn)與文檔等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)采集不足或過(guò)度問(wèn)題。對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)，保障了數(shù)據(jù)質(zhì)量與可追溯性。多源數(shù)據(jù)分析能準(zhǔn)確判斷設(shè)備故障類型、發(fā)展趨勢(shì)和原因，為運(yùn)維人員提供全面且及時(shí)的設(shè)備工況信息。最終基于工況確定維護(hù)方案，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、高效的設(shè)備維護(hù)，降低故障發(fā)生概率，減少維修成本，提高變電站運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，保障電力供應(yīng)的安全與持續(xù)。