本發(fā)明涉及電力自動(dòng)化控制，尤其涉及一種戶外智能配電斷路器監(jiān)控管理系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電力需求的不斷增長(zhǎng)和智能電網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，傳統(tǒng)的戶外配電斷路器在運(yùn)維成本、故障響應(yīng)速度等方面存在問(wèn)題。

2、目前，戶外配電斷路器大多依賴于人工定期巡檢和故障后的被動(dòng)維修模式，缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)防性維護(hù)的能力。這種模式不僅增加了運(yùn)營(yíng)成本，而且在面對(duì)突發(fā)故障時(shí)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行和電力供應(yīng)質(zhì)量。

3、因此，有必要提供一種戶外智能配電斷路器監(jiān)控管理系統(tǒng)及其方法解決上述技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種戶外智能配電斷路器監(jiān)控管理系統(tǒng)及其方法，用于解決目前的戶外配電斷路器大多依賴于人工定期巡檢和故障后的被動(dòng)維修模式，缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)防性維護(hù)的能力，不僅增加了運(yùn)營(yíng)成本，而且在面對(duì)突發(fā)故障時(shí)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行和電力供應(yīng)質(zhì)量的問(wèn)題。

2、本發(fā)明提供的一種戶外智能配電斷路器監(jiān)控管理系統(tǒng)，所述監(jiān)控管理系統(tǒng)包括：

3、智能傳感監(jiān)測(cè)模塊，用于通過(guò)嵌入式傳感器，監(jiān)測(cè)戶外配電斷路器的當(dāng)前工作狀態(tài)和實(shí)時(shí)環(huán)境條件，生成對(duì)應(yīng)的初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；

4、邊緣計(jì)算處理模塊，用于對(duì)所述初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析過(guò)濾處理，得到對(duì)應(yīng)的目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；

5、潛在故障識(shí)別模塊，用于構(gòu)建斷路器潛在故障診斷模型，對(duì)所述目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行故障識(shí)別，得到對(duì)應(yīng)的潛在斷路器故障點(diǎn)；

6、云端獲取優(yōu)化模塊，用于通過(guò)云端數(shù)據(jù)中心獲取所述戶外配電斷路器的歷史斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)，驗(yàn)證并優(yōu)化所述斷路器潛在故障診斷模型。

7、優(yōu)選的，所述嵌入式傳感器包括溫度傳感器、電流電壓檢測(cè)傳感器、環(huán)境濕度傳感器以及環(huán)境氣體濃度傳感器。

8、優(yōu)選的，所述戶外配電斷路器的殼體材料為ip67級(jí)別的密封材料，并且所述戶外配電斷路器內(nèi)置有溫控風(fēng)扇和散熱片。

9、優(yōu)選的，所述邊緣計(jì)算處理模塊，用于對(duì)所述初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析過(guò)濾處理，得到對(duì)應(yīng)的目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)，具體包括：

10、對(duì)所述初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗及壓縮處理，生成對(duì)應(yīng)的第一斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；

11、基于離散余弦變換技術(shù)對(duì)所述初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理的計(jì)算公式如下：

12、式中，表示第k個(gè)壓縮處理后的初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；表示第n個(gè)初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；n表示初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)量；

13、對(duì)所述第一斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均濾波處理，得到對(duì)應(yīng)的第二斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式如下：

14、式中，表示第k個(gè)第二斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；表示第k-m個(gè)第一斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；表示第m個(gè)權(quán)重系數(shù)；m表示濾波器的窗口大?。?/p>

15、對(duì)所述第二斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換，提取所述第二斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)中的頻譜特征，得到對(duì)應(yīng)的所述目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式如下：

16、式中，表示第q個(gè)目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；k表示第二斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)的數(shù)量；表示第k個(gè)第二斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；j表示虛數(shù)單位；e表示自然常數(shù)；表示傅里葉變換的復(fù)數(shù)指數(shù)函數(shù)。

17、優(yōu)選的，所述潛在故障識(shí)別模塊，用于構(gòu)建斷路器潛在故障診斷模型，對(duì)所述目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行故障識(shí)別，得到對(duì)應(yīng)的潛在斷路器故障點(diǎn)，具體包括：

18、提取所述目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)斷路器運(yùn)行特征，基于支持向量機(jī)對(duì)所述目標(biāo)斷路器運(yùn)行特征進(jìn)行特征分類，對(duì)應(yīng)的優(yōu)化問(wèn)題如下：

19、式中，表示第u個(gè)支持向量機(jī)的權(quán)重向量，用于確定分類超平面的方向；表示第u個(gè)支持向量機(jī)的偏置項(xiàng)，用于確定分類超平面與原點(diǎn)之間的距離；表示第v個(gè)目標(biāo)斷路器運(yùn)行特征在第u個(gè)支持向量機(jī)中線性不可分時(shí)的松弛變量；c表示正則化參數(shù)，用于控制分類間隔和分類錯(cuò)誤之間的權(quán)衡；r表示目標(biāo)斷路器運(yùn)行特征的數(shù)量；min表示取最小值操作。

20、優(yōu)選的，所述優(yōu)化問(wèn)題對(duì)應(yīng)的約束條件如下：

21、式中，表示第v個(gè)目標(biāo)斷路器運(yùn)行特征對(duì)應(yīng)的特征類別標(biāo)簽；表示第v個(gè)目標(biāo)斷路器運(yùn)行特征；表示第u個(gè)支持向量機(jī)的權(quán)重向量，用于確定分類超平面的方向；表示第u個(gè)支持向量機(jī)的偏置項(xiàng)，用于確定分類超平面與原點(diǎn)之間的距離；表示第v個(gè)目標(biāo)斷路器運(yùn)行特征在第u個(gè)支持向量機(jī)中線性不可分時(shí)的松弛變量；r表示目標(biāo)斷路器運(yùn)行特征的數(shù)量；

22、根據(jù)所述目標(biāo)斷路器運(yùn)行特征對(duì)應(yīng)的特征類別標(biāo)簽確定異常斷路器運(yùn)行特征，以及對(duì)應(yīng)的異常斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)，即所述潛在斷路器故障點(diǎn)。

23、優(yōu)選的，所述云端獲取優(yōu)化模塊，用于通過(guò)云端數(shù)據(jù)中心獲取所述戶外配電斷路器的歷史斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)，驗(yàn)證并優(yōu)化所述斷路器潛在故障診斷模型，具體包括：

24、通過(guò)所述云端數(shù)據(jù)中心獲取所述戶外配電斷路器的歷史斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)，提取所述歷史斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的歷史斷路器運(yùn)行特征并輸入至所述斷路器潛在故障診斷模型，得到預(yù)測(cè)斷路器故障點(diǎn)；

25、獲取所述歷史斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的歷史斷路器故障點(diǎn)，根據(jù)所述預(yù)測(cè)斷路器故障點(diǎn)和歷史斷路器故障點(diǎn)確定所述斷路器潛在故障診斷模型對(duì)應(yīng)的混淆矩陣；

26、其中，所述混淆矩陣的元素包括真正例、假正例、真反例和假反例，所述真正例為正確識(shí)別故障點(diǎn)；所述假正例為錯(cuò)誤識(shí)別故障點(diǎn)；所述真反例為正確識(shí)別非故障點(diǎn)；所述假反例為錯(cuò)誤識(shí)別非故障點(diǎn)；

27、基于所述混淆矩陣，計(jì)算得到所述斷路器潛在故障診斷模型對(duì)應(yīng)的故障識(shí)別性能指標(biāo)，其中，所述故障識(shí)別性能指標(biāo)包括準(zhǔn)確率、精確率、召回率、f1分?jǐn)?shù)和假正率；

28、所述準(zhǔn)確率的計(jì)算公式為：

29、式中，表示斷路器潛在故障診斷模型對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確率；表示真正例，即正確識(shí)別故障點(diǎn)；表示真反例，即正確識(shí)別非故障點(diǎn)；表示假正例，即錯(cuò)誤識(shí)別故障點(diǎn)；表示假反例，即錯(cuò)誤識(shí)別非故障點(diǎn)；

30、所述精確率的計(jì)算公式為：

31、式中，表示斷路器潛在故障診斷模型對(duì)應(yīng)的精確率；表示真正例，即正確識(shí)別故障點(diǎn)；表示假正例，即錯(cuò)誤識(shí)別故障點(diǎn)；

32、所述召回率的計(jì)算公式為：

33、式中，表示斷路器潛在故障診斷模型對(duì)應(yīng)的召回率；表示真正例，即正確識(shí)別故障點(diǎn)；表示假反例，即錯(cuò)誤識(shí)別非故障點(diǎn)；

34、所述f1分?jǐn)?shù)的計(jì)算公式為：

35、式中，表示斷路器潛在故障診斷模型對(duì)應(yīng)的f1分?jǐn)?shù)；表示斷路器潛在故障診斷模型對(duì)應(yīng)的精確率；表示斷路器潛在故障診斷模型對(duì)應(yīng)的召回率；

36、所述假正率的計(jì)算公式為：

37、式中，表示斷路器潛在故障診斷模型對(duì)應(yīng)的假正率；表示假正例，即錯(cuò)誤識(shí)別故障點(diǎn)；表示真反例，即正確識(shí)別非故障點(diǎn)；

38、對(duì)所述斷路器潛在故障診斷模型對(duì)應(yīng)的故障識(shí)別性能指標(biāo)進(jìn)行分析，并權(quán)衡所述精確率和召回率，驗(yàn)證所述斷路器潛在故障診斷模型的故障識(shí)別性能，基于性能驗(yàn)證結(jié)果調(diào)整并優(yōu)化所述斷路器潛在故障診斷模型。

39、優(yōu)選的，在得到所述潛在斷路器故障點(diǎn)之后，將所述潛在斷路器故障點(diǎn)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)送給管理端；

40、所述管理端通過(guò)所述物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)對(duì)所述戶外配電斷路器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果對(duì)所述戶外配電斷路器的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置。

41、一種戶外智能配電斷路器監(jiān)控管理方法，所述監(jiān)控管理方法包括：

42、通過(guò)嵌入式傳感器，監(jiān)測(cè)戶外配電斷路器的當(dāng)前工作狀態(tài)和實(shí)時(shí)環(huán)境條件，生成對(duì)應(yīng)的初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；

43、對(duì)所述初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析過(guò)濾處理，得到對(duì)應(yīng)的目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；

44、構(gòu)建斷路器潛在故障診斷模型，對(duì)所述目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行故障識(shí)別，得到對(duì)應(yīng)的潛在斷路器故障點(diǎn)；

45、通過(guò)云端數(shù)據(jù)中心獲取所述戶外配電斷路器的歷史斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)，驗(yàn)證并優(yōu)化所述斷路器潛在故障診斷模型。

46、與相關(guān)技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種戶外智能配電斷路器監(jiān)控管理系統(tǒng)及其方法具有如下有益效果：

47、本發(fā)明通過(guò)智能傳感監(jiān)測(cè)模塊、邊緣計(jì)算處理模塊、潛在故障識(shí)別模塊以及云端獲取優(yōu)化模塊，可以通過(guò)嵌入式傳感器，監(jiān)測(cè)戶外配電斷路器的當(dāng)前工作狀態(tài)和實(shí)時(shí)環(huán)境條件，生成對(duì)應(yīng)的初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；對(duì)初始斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析過(guò)濾處理，得到對(duì)應(yīng)的目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)；構(gòu)建斷路器潛在故障診斷模型，對(duì)目標(biāo)斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行故障識(shí)別，得到對(duì)應(yīng)的潛在斷路器故障點(diǎn)；通過(guò)云端數(shù)據(jù)中心獲取戶外配電斷路器的歷史斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)，驗(yàn)證并優(yōu)化斷路器潛在故障診斷模型，從而可以對(duì)戶外配電斷路器進(jìn)行實(shí)時(shí)故障識(shí)別和監(jiān)控管理，顯著提升電網(wǎng)的運(yùn)維效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，保障電力供應(yīng)的安全性和連續(xù)性。

48、本發(fā)明可以通過(guò)嵌入式傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并采集戶外配電斷路器的當(dāng)前工作狀態(tài)和周圍環(huán)境條件，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析過(guò)濾處理，從而可以減少數(shù)據(jù)傳輸量，提高數(shù)據(jù)處理效率；本發(fā)明系統(tǒng)可以通過(guò)潛在故障診斷模型，對(duì)戶外配電斷路器的潛在故障點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別，從而可以降低意外停電的風(fēng)險(xiǎn)，保障電力供應(yīng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提高監(jiān)控管理系統(tǒng)的適應(yīng)性和靈活性，并且可以提高電網(wǎng)的運(yùn)維效率和經(jīng)濟(jì)效益，減少電網(wǎng)維護(hù)成本。