一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统的制作方法
本发明属于箱变故障诊断领域，涉及数据分析技术，具体是一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统。
背景技术：
1、箱式变电站，又叫预装式变电所或预装式变电站，是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定接线方案排成一体的工厂预制户内、户外紧凑式配电设备，特别适用于城网建设与改造。
2、公告号为cn109902373b的授权发明专利公开了一种辖区变电站故障诊断、定位方法及系统，该辖区变电站故障诊断、定位方法及系统，在辖区变电站故障诊断和故障定位中通过变电站基本数据、实时运行数据、历史运行数据和故障样本数据等多种数据，在故障的诊断、定位有机的将故障诊断模型和故障诊断表进行结合，有效提高辖区智能变电站故障诊断、定位的准确性；但是，箱式变电站内部的电子元器件种类众多、运行环境复杂，现有故障诊断方法无法针对不同类型、不同运行环境的电子元器件提供针对性的故障预警分析方案，导致箱式变电站发生故障时无法结合监测预警参数进行故障诊断，诊断结果精确性无法得到保障。
3、针对上述技术问题，本技术提出一种解决方案。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统，用于解决现有故障诊断方法在箱式变电站发生故障时无法结合监测预警参数进行故障诊断的问题；
2、本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以结合监测预警参数进行故障诊断的基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统。
3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
4、一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统，包括监测预警模块、故障管理模块以及优化分析模块，所述监测预警模块、故障管理模块均与优化分析模块通信连接，所述监测预警模块包括分组管理单元、监测筛选单元以及预警分析单元；所述故障管理模块包括故障信息接收单元与故障诊断分析单元；
5、所述分组管理单元用于对箱式变电站内的电子元器件进行分组管理；
6、所述监测筛选单元用于对箱式变电站的电子元器件运行状态进行监测筛选并对监测对象进行标记；
7、所述故障信息接收单元用于接收箱式变电站运行故障时的故障信息
8、所述预警分析单元用于对箱式变电站的监测对象进行运行预警分析并将存在故障风险的监测对象标记为风险对象；
9、所述故障诊断分析单元用于对箱式变电站的故障类型进行诊断分析：判定故障对象在上一监测时段是否被标记为监测对象：若否，则判定故障对象的故障类型为突发式故障，生成突发故障信号并将突发故障信号发送至管理人员的手机终端；若是，则判定故障对象在上一监测时段是否被标记为风险对象：若是，则判定故障对象的故障类型为预警不及时，生成阈值优化信号并将阈值优化信号发送至优化分析模块；若否，则判定故障对象的故障类型为采集精度异常，生成传感器校验信号并将传感器校验信号发送至管理人员的手机终端；
10、所述优化分析模块用于对箱式变电站进行维护优化管理与预警优化分析。
11、作为本发明的一种优选实施方式，对箱式变电站内的电子元器件进行分组管理的具体过程包括：生成空间组与元件组，空间组的生成过程包括：将箱式变电站的内部空间分割为若干个监测区域，由所有空间区域构成空间组；元件组包括若干个类型子分组，电子元器件的类型包括导线、隔离开关、变压器、电容器，由同一类型的所有电子元器件构成对应类型子分组。
12、作为本发明的一种优选实施方式，对箱式变电站的电子元器件运行状态进行监测筛选的具体过程包括：将箱式变电站内的电子元器件标记为待筛对象，生成监测周期并将监测周期分割为若干个监测时段，获取待筛对象在监测时段内的空间值与类型值，空间值的获取过程包括：将类型子分组中的所有待筛对象按照所处监测区域的空气温度值在监测时段内的最大值由大到小的顺序进行排序得到类型子分组的空间序列，将待筛对象在空间序列中的序号标记为空间值；类型值的获取过程包括：将类型子分组中的所有待筛对象按照监测时段内的负载电压最大值由大到小的顺序进行排列得到类型子分组的类型序列，将待筛对象在类型序列中的序号标记为类型值；将待筛对象的空间值与类型值的和值标记为待筛对象的监测值，将类型子分组中监测值数值最小的m1个待筛对象标记为监测对象。
13、作为本发明的一种优选实施方式，对箱式变电站的电子元器件进行运行预警分析的具体过程包括：获取监测对象在监测时段内的温度临界数据wl与负载临界数据fl，温度临界数据wl为监测对象运行环境温度阈值与监测对象所处监测区域的空气温度值在监测时段内的最大值的差值，负载临界数据fl为监测对象运行负载电压阈值与监测对象在监测时段内的负载电压最大值的差值；通过对温度临界数据wl与负载临界数据fl进行数值计算得到监测对象在监测时段内的预警系数yj；将监测对象在监测时段内的预警系数yj与预设的预警阈值yjmax进行比较并通过比较结果对监测对象是否具有故障风险进行判定。
14、作为本发明的一种优选实施方式，将监测对象在监测时段内的预警系数yj与预设的预警阈值yjmax进行比较的具体过程包括：若预警系数yj小于预警阈值yjmax，则判定监测对象在监测时段内的运行状态满足要求，不具有故障风险；若预警系数yj大于等于预警阈值yjmax，则判定监测对象在监测时段内的运行状态不满足要求，具有故障风险，将对应的监测对象标记为风险对象，生成风险预警信号并将风险预警信号发送至故障信息接收单元以及管理人员的手机终端。
15、作为本发明的一种优选实施方式，优化分析模块对箱式变电站进行维护优化管理的具体过程包括：在监测周期的结束时刻，将电子元器件被标记为监测对象的监测时段标记为电子元器件的标记时段，将标记时段与监测时段的比值标记为监测系数，将监测系数数值最大的m1个电子元器件标记为优先维护对象，将优先维护对象发送至管理人员的手机终端。
16、作为本发明的一种优选实施方式，优化分析模块在接收到阈值优化信号后进行预警优化分析：获取故障对象的运行环境温度阈值与运行负载电压阈值分别标记为ywmax与ydmax，通过公式ywt＝v1×ywmax与ydt＝v2×ydmax得到温度替换值yht与电压替换值ydt，其中v1与v2均为比例系数，且0.85≤v1≤0.95，0.85≤v2≤0.95，将温度替换值yht与电压替换值ydt分别对故障对象对应类型子分组的运行环境温度阈值与运行负载电压阈值进行数值替换。
17、本发明具备下述有益效果：
18、1、通过监测预警模块对箱式变电站内的电子元器件进行分组筛选，将故障风险较高的电子元器件进行标记，从而针对监测对象的运行参数进行监测预警，在存在故障风险时及时进行反馈，同时为故障诊断分析过程提供数据支撑；
19、2、通过故障管理模块可以在箱式变电站出现故障时，结合电子元器件的监测对象、风险对象标记情况进行故障诊断，从而保证在第一时间分析故障原因，提高故障处理效率，也可以为预警优化分析过程提供数据支撑；
20、3、通过优化分析模块既可以从运行监测预警角度进行维护优化管理，将在高负载、恶劣环境下长时间运行的电子元器件进行优先维护标记，进一步降低故障概率，也可以从故障诊断角度进行预警优化分析，在出现预警不及时现象时，对电子元器件的各项阈值进行适应性下调，提高后续出现故障风险时的预警及时性。
技术特征：
1.一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统，其特征在于，包括监测预警模块、故障管理模块以及优化分析模块，所述监测预警模块、故障管理模块均与优化分析模块通信连接，所述监测预警模块包括分组管理单元、监测筛选单元以及预警分析单元；所述故障管理模块包括故障信息接收单元与故障诊断分析单元；
2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统，其特征在于，对箱式变电站内的电子元器件进行分组管理的具体过程包括：生成空间组与元件组，空间组的生成过程包括：将箱式变电站的内部空间分割为若干个监测区域，由所有空间区域构成空间组；元件组包括若干个类型子分组，电子元器件的类型包括导线、隔离开关、变压器、电容器，由同一类型的所有电子元器件构成对应类型子分组。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统，其特征在于，对箱式变电站的电子元器件运行状态进行监测筛选的具体过程包括：将箱式变电站内的电子元器件标记为待筛对象，生成监测周期并将监测周期分割为若干个监测时段，获取待筛对象在监测时段内的空间值与类型值，空间值的获取过程包括：将类型子分组中的所有待筛对象按照所处监测区域的空气温度值在监测时段内的最大值由大到小的顺序进行排序得到类型子分组的空间序列，将待筛对象在空间序列中的序号标记为空间值；类型值的获取过程包括：将类型子分组中的所有待筛对象按照监测时段内的负载电压最大值由大到小的顺序进行排列得到类型子分组的类型序列，将待筛对象在类型序列中的序号标记为类型值；将待筛对象的空间值与类型值的和值标记为待筛对象的监测值，将类型子分组中监测值数值最小的m1个待筛对象标记为监测对象。
4.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统，其特征在于，对箱式变电站的电子元器件进行运行预警分析的具体过程包括：获取监测对象在监测时段内的温度临界数据wl与负载临界数据fl，温度临界数据wl为监测对象运行环境温度阈值与监测对象所处监测区域的空气温度值在监测时段内的最大值的差值，负载临界数据fl为监测对象运行负载电压阈值与监测对象在监测时段内的负载电压最大值的差值；通过对温度临界数据wl与负载临界数据fl进行数值计算得到监测对象在监测时段内的预警系数yj；将监测对象在监测时段内的预警系数yj与预设的预警阈值yjmax进行比较并通过比较结果对监测对象是否具有故障风险进行判定。
5.根据权利要求4所述的一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统，其特征在于，将监测对象在监测时段内的预警系数yj与预设的预警阈值yjmax进行比较的具体过程包括：若预警系数yj小于预警阈值yjmax，则判定监测对象在监测时段内的运行状态满足要求，不具有故障风险；若预警系数yj大于等于预警阈值yjmax，则判定监测对象在监测时段内的运行状态不满足要求，具有故障风险，将对应的监测对象标记为风险对象，生成风险预警信号并将风险预警信号发送至故障信息接收单元以及管理人员的手机终端。
6.根据权利要求5所述的一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统，其特征在于，优化分析模块对箱式变电站进行维护优化管理的具体过程包括：在监测周期的结束时刻，将电子元器件被标记为监测对象的监测时段标记为电子元器件的标记时段，将标记时段与监测时段的比值标记为监测系数，将监测系数数值最大的m1个电子元器件标记为优先维护对象，将优先维护对象发送至管理人员的手机终端。
7.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统，其特征在于，优化分析模块在接收到阈值优化信号后进行预警优化分析：获取故障对象的运行环境温度阈值与运行负载电压阈值分别标记为ywmax与ydmax，通过公式ywt＝v1×ywmax与ydt＝v2×ydmax得到温度替换值yht与电压替换值ydt，其中v1与v2均为比例系数，且0.85≤v1≤0.95，0.85≤v2≤0.95，将温度替换值yht与电压替换值ydt分别对故障对象对应类型子分组的运行环境温度阈值与运行负载电压阈值进行数值替换。
技术总结
本发明属于箱变故障诊断领域，涉及数据分析技术，用于解决现有故障诊断方法在箱式变电站发生故障时，无法结合监测预警参数进行故障诊断的问题，具体是一种基于数据分析的箱式变电站运行故障诊断系统，包括监测预警模块、故障管理模块以及优化分析模块，监测预警模块、故障管理模块均与优化分析模块通信连接，监测预警模块包括分组管理单元、监测筛选单元以及预警分析单元；故障管理模块包括故障信息接收单元与故障诊断分析单元；本发明可以对箱式变电站内的电子元器件进行分组筛选，将故障风险较高的电子元器件进行标记，从而针对监测对象的运行参数进行监测预警，在存在故障风险时及时进行反馈，同时为故障诊断分析过程提供数据支撑。
技术研发人员：徐雪锋,袁宇曦
受保护的技术使用者：苏州顶地电气成套有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23