一种基于红外图像的变电站数据信息管理系统及方法与流程

本发明涉及变电站数据管理，具体为一种基于红外图像的变电站数据信息管理系统及方法。

背景技术：

1、近年来，随着变电设备的日益更新，设备性能和结构越来越先进，传统的检修模式已经不能适应当前的运行方式，状态化检修已提上工作日程，故运行在线检测和故障诊断显得尤为重要，其对提高电气设备可靠性、经济性运行，降低维修成本都有非常重要的意义，红外成像检测技术是在线检测的有效手段之一；

2、现有的红外图像会对监测设备温差温度差异的地方进行颜色区分显示，对于实际的应用，维护人员对于不同设备不同部位的监测需要记录对应的温度异常区间，工作量十分庞大，所以需要一个数据管理系统对不同设备不同部位的温度异常数据进行存储管理，由系统代替人工监测，除此之外，现有红外检测往往是设备已经异常后从温度变化体现至图像上，当响应异常时设备往往需要维护更换，未能实现在温度产生变化之初，利用温度随时间影响的关系去提前预估设备是否会存在异常的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于红外图像的变电站数据信息管理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于红外图像的变电站数据信息管理方法，包括以下分析步骤：

3、获取变电站历史记录监测事件的监测数据，监测事件是指变电站通过红外成像技术对监测设备进行故障监测时由红外图像显示设备异常的事件，监测数据包括环境数据和监测设备对应监测部位的温度数据；

4、基于监测数据，建立每一监测设备对应各监测部位的异常温度识别区间集合，异常温度识别区间集合包含监测设备对应监测部位在不同环境数据下的异常温度识别区间；

5、基于异常温度识别区间集合，对所有监测设备的所有监测部位以设备温度数据受环境数据改变的影响指数进行分类，并构建影响指数小于影响指数阈值时对应监测设备监测部位的温差函数模型；

6、将温差函数模型应用于实时监测中，并结合异常温度识别区间对实时监测设备的监测部位进行预警响应。

7、进一步的，异常温度识别区间集合的建立包括以下：

8、监测部位的温度数据是指监测设备监测部位记录不同测量点的温度值构成的相间温差，相间温度表示不同测量点的最大温度差值；环境数据包括温度数据和湿度数据；

9、提取每一监测设备对应各监测部位在监测事件中的环境数据，将相同环境数据下记录相间温差的最小值作为对应监测部位所属第一异常温度识别区间的左端点、将相间温差的最大值作为对应监测部位所属异常温度识别区间的右端点；

10、遍历每一监测设备监测部位记录的监测事件，生成各自对应的第一异常温度识别区间；

11、查找监测事件记录维护人员的维护内容，维护内容包括是否维护和维护操作；

12、将维护内容为未维护的监测事件标记为特殊事件，提取特殊事件所记录监测设备的监测部位所处的环境数据为特殊环境数据，若同一监测设备的监测部位在特殊环境数据下不存在记录维护内容为已维护的监测事件时，则剔除监测设备的监测部位在特殊环境数据下记录的相间温差，并更新第一异常温度识别区间为异常温度识别区间；若存在记录维护内容为已维护的监测事件时，保留第一异常温度识别区间为异常温度识别区间；

13、遍历更新所有第一异常温度识别区间后，将同一监测设备的同一监测部位记录各环境数据下的异常温度识别区间存储至异常温度识别区间中。

14、分析异常温度识别区间可以有效的协助信息管理系统对实时监测进行指向性明确的数据匹配，且对特殊环境数据进行分析可以减少一些由于温度引起的短暂性设备升温造成的误差。

15、进一步的，对所有监测设备的所有监测部位以温度数据受环境数据改变的影响指数进行分类，包括以下具体过程：

16、提取所有监测事件均存在记录的环境数据为目标环境数据；选定温度数据最小且湿度数据最大时对应的目标环境数据为决策环境数据；确定决策环境数据是因为相间温差会受温度增大、湿度减少的环境改变发生数值上的变化，温度最小湿度最大可以有效限定监测事件中的临界情况，从而减少对不同环境情况下的数据分析；增加了分析效率；

17、每一监测设备监测部位记录决策环境数据下异常温度识别区间的区间左端点值d1，利用公式：p={[∑(d1-d0)2]/m}1/2，计算在决策环境数据下区间左端点的离散指数p，其中d0表示决策环境数据记录所有监测设备监测部位的区间左端点平均值，m表示决策环境数据对应监测事件记录的监测部位类型数；

18、设置离散指数阈值p0，若p≤p0时，则输出变电站内监测设备的监测部位同为第一层级类别；若p>p0时，提取大于d0的监测设备的监测部位为第一层级第一类别，小于等于d0的监测设备的监测部位为第一层级第二类别；

19、以第一层级下的所有监测设备的监测部位为监测目标，计算对应影响指数进行第二层级类别的输出。

20、进一步的，计算对应影响指数进行第二层级类别的输出，包括以下具体步骤：

21、获取监测目标所记录异常温度识别区间集合中温度数据的波动值t0、湿度数据的波动值w0，以及相间温差的波动值g0；t0=tmax-tmin，w0=wmax-wmin，g0=gmax-gmin；其中tmax、tmin表示监测目标对应异常温度识别区间集合记录的温度数据最大值、最小值，wmax、wmin表示监测目标对应异常温度识别区间集合记录的湿度数据最大值、最小值，gmax、gmin表示监测目标对应异常温度识别区间集合记录的相间温差最大值、最小值；

22、利用公式：r=(t0+w0)/2g0；

23、计算每一监测目标的影响指数r，设置影响指数阈值r0；

24、将r≥r0对应的监测目标划分为第二层级第一类别输出，将r<r0对应的监测目标划分为第二层级第二类别输出。

25、进一步的，温差函数模型的构建包括以下过程：

26、提取第二层级第二类别的监测设备监测部位的异常温度识别区间集合，将集合中每一类环境数据与对应记录的相间温差构成数据组x，x=([t,w],d)，t为相邻两次监测事件中后一监测事件减去前一监测事件温度数据的变化量，w为相邻两次监测事件中后一监测事件减去前一监测事件湿度数据的变化量；d为相邻两次监测事件中后一监测事件减去前一监测事件区间左端点值d1的变化量；

27、构建温差函数模型d，d=k1xt+k2xw+ε，基于第二层级第二类别的监测设备监测部位可生成的所有数据组，将[t,w]作为输入变量、d作为对应温差函数模型d的输出变量，求解得到对应参考系数k1、k2和误差项ε，生成第二层级第二类别的监测设备监测部位的温差函数模型。

28、进一步的，进行预警响应，包括以下步骤：

29、获取监测设备监测部位的实时相间温差以及实时环境数据，匹配历史记录第一层级类别中与实时监测设备监测部位相同的异常温度识别区间集合，提取异常温度识别区间集合中与实时环境数据相同下的异常温度识别区间作为对照区间；

30、当实时相间温差属于对照区间时，响应第一异常信号至管理系统；

31、当实时相间温差不属于对照区间且大于对照区间最大值时，响应第一异常信号至管理系统并新增实时相间温差更新监测设备监测部位的异常温度识别区间；

32、当实时相间温差不属于对照区间且小于对照区间最小值时，判断实时监测设备监测部位所处第二层级的类别，若实时监测设备监测部位所处第二层级第一类别，则不响应继续监测；

33、若实时监测设备监测部位所处第二层级第二类别时，计算实时监测设备监测部位实时温度变化量和实时湿度变化量，代入温差函数模型得到预估相间温差变化量；若预估相间温差变化量属于对照区间或不属于对照区间但大于对照区间最大值时，则响应第二异常信号至管理系统；若预估相间温差不属于对照区间且小于对照区间最小值时，不响应继续监测；

34、第一异常信号表示设备部位已经存在异常的信号；第二异常信号表示设备部位将要存在异常的信号。

35、一种基于红外图像的变电站数据信息管理系统，包括监测数据获取模块、异常温度识别区间集合建立模块、监测部位分类模块、温差函数模型构建模块和预警响应模块；

36、监测数据获取模块用于获取变电站历史记录监测事件的监测数据；

37、异常温度识别区间集合建立模块用于建立每一监测设备对应各监测部位的异常温度识别区间集合；

38、监测部位分类模块用于对所有监测设备的所有监测部位以设备温度数据受环境数据改变的影响指数进行分类；

39、温差函数模型构建模块用于构建影响指数小于影响指数阈值时对应监测设备监测部位的温差函数模型；

40、预警响应模块用于将温差函数模型应用于实时监测中，并结合异常温度识别区间对实时监测设备的监测部位进行预警响应。

41、进一步的，监测部位分类模块包括第一层级分类单元和第二层级分类单元；

42、第一层级分类单元用于提取所有监测事件均存在记录的环境数据为目标环境数据；选定温度数据最小且湿度数据最大时对应的目标环境数据为决策环境数据；并基于每一监测设备监测部位记录决策环境数据下异常温度识别区间的区间左端点值，计算在决策环境数据下区间左端点的离散指数；基于离散指数对监测设备监测部位进行第一层级分类；

43、第二层级分类单元用于获取监测目标所记录异常温度识别区间集合中温度数据的波动值、湿度数据的波动值，以及相间温差的波动值，计算每一监测目标的影响指数；将影响指数大于等于影响指数阈值对应的监测目标划分为第二层级第一类别输出，将影响指数小于影响指数阈值对应的监测目标划分为第二层级第二类别输出。

44、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过对各种监测设备的不同监测部位进行独立监测，适应匹配可以体现实时监测温差异常的数据区间，且在数据区间的考量分析中将由于环境特征引起的“假象数据”进行剔除，大大提高了监测精确度，也最大化避免了人工由于错误信息复检设备的人工损耗；除此之外，本发明基于环境数据自适应构建出所有监测设备监测部位在环境改变下的预估温差变化值，使监测设备的监测部位在环境及时发生改变下但设备本身温度还未体现波动时提前作出预判，提高了监测效率，同时也可以有效的为维修监测人员作出及时的提醒，使之监测具有方向性和倾向性；不再是设备已经异常后对设备进行后续的故障维修，一定程度上可以减少设备故障的维修成本以及降低设备故障的严重程度。

技术特征：

1.一种基于红外图像的变电站数据信息管理方法，其特征在于，包括以下分析步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于红外图像的变电站数据信息管理方法，其特征在于：所述异常温度识别区间集合的建立包括以下：

3.根据权利要求2所述的一种基于红外图像的变电站数据信息管理方法，其特征在于：所述对所有监测设备的所有监测部位以温度数据受环境数据改变的影响指数进行分类，包括以下具体过程：

4.根据权利要求3所述的一种基于红外图像的变电站数据信息管理方法，其特征在于：所述计算对应影响指数进行第二层级类别的输出，包括以下具体步骤：

5.根据权利要求4所述的一种基于红外图像的变电站数据信息管理方法，其特征在于：所述温差函数模型的构建包括以下过程：

6.根据权利要求5所述的一种基于红外图像的变电站数据信息管理方法，其特征在于：所述进行预警响应，包括以下步骤：

7.一种基于红外图像的变电站数据信息管理系统，如使用权利要求1-6中任一项所述一种基于红外图像的变电站数据信息管理方法，其特征在于，包括监测数据获取模块、异常温度识别区间集合建立模块、监测部位分类模块、温差函数模型构建模块和预警响应模块；

8.根据权利要求7所述的一种基于红外图像的变电站数据信息管理系统，其特征在于：所述监测部位分类模块包括第一层级分类单元和第二层级分类单元；

技术总结
本发明涉及变电站数据管理领域，具体为一种基于红外图像的变电站数据信息管理系统及方法，包括监测数据获取模块、异常温度识别区间集合建立模块、监测部位分类模块、温差函数模型构建模块和预警响应模块；监测数据获取模块用于获取变电站历史记录监测事件的监测数据；异常温度识别区间集合建立模块用于建立每一监测设备对应各监测部位的异常温度识别区间集合；监测部位分类模块用于对所有监测设备的所有监测部位以设备温度数据受环境数据改变的影响指数进行分类；温差函数模型构建模块用于构建影响指数小于影响指数阈值时对应监测设备监测部位的温差函数模型；预警响应模块用于结合异常温度识别区间对实时监测设备的监测部位进行预警响应。

技术研发人员：曹忺,朱振武,陈逸,曹树立,李得时,吴磊,常皓,谢超,柯诗思,夏川,马元涛,尹刚,冯志强,王姗姗
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23