基于大数据背景的电力计量装置故障诊断方法研究.pdf

文章编号:()基于大数据背景的电力计量装置故障诊断方法研究陈莹莹(国网安徽省电力有限公司五河县供电公司安徽 蚌埠)摘 要:本文提出了一种基于大数据的电力计量装置故障诊断方法该故障诊断策略以知识库为基础对电力计量装置的运行状态进行实时监测在基于大数据方法进行运算最终得到各种引起电力计量装置故障的各种影响因素的概率分布情况 经过实例验证本文所提出的方法智能化程度高能够准确进行故障诊断大幅度提升电力计量装置的工作效率具备进行大规模推广应用的价值关键词:大数据电力计量装置故障诊断中图分类号:文献标识码:(.):.:引言随着智能电网的发展智能终端的数量也显著增加产生了大量的电力数据电力计量装置的高强度运行引发了很多故障 目前电力计量装置的运行维护普遍采用人工定期巡检的方式进行其故障诊断对人工依赖度很高并且缺乏对电力计量装置进行实时监测的有效手段严重影响力电力计量装置的运行效率 一旦电力计量装置出现故障则可能会对电力系统的正常运行造成一定程度的影响 电力计量装置的可靠性与电力系统安全、经济运行密切相关 随着智能技术的发展对于电力计量设备进行全生命周期管理具备了技术可行性可以更加准确的了解电力计量装置的实时状态并对其进行科学有效的维护保养从而提高电力系统整体的可靠性和安全性 本文基于大数据的角度展开研究与分析构建了故障诊断知识库深入分析了电力计量装置故障诊断策略为电力计量装置的安全、可靠、稳定运行提供了技术保障 电力计量装置故障诊断知识库 本文所构建的电力计量装置故障诊断知识库以数据存储功能为核心还具备了查询、删除、修改等功能除了将诊断数据和监测数据进行存储外还需电气开关(.)要将故障问题进行存储并进行周期性更新以保证输出更准确的诊断结果 电力计量装置故障诊断知识库主要包括了故障特征模型库和专家诊断规则库两大部分每个库都根据自身的管理机制运行故障特征模型通过三个功能模块进行管理即模型新建模块、模型修正模块、模型删除模块专家诊断规则同样用过三个功能模块进行管理即规则导入模块、规则导出模块、规则更新模块 电力计量装置故障诊断知识库需要通过统一的 界面进行管理知识库在接收到新采集的数据后需要主动于故障特征模型库和专家诊断规则库进行对接 每次进行故障诊断的时候都会从故障特征模型库中选取故障特征由此构建故障特征模型 由于电力计量装置故障诊断知识库无法涵盖全部的故障特征所以为了实现故障诊断效率的提高需要周期性对电力计量装置故障诊断知识库进行升级删除一些与实际应用不相匹配的故障特征从而保证电力计量装置故障诊断知识库存储空间的高效利用 电力计量装置故障诊断知识库需要对专家规则进行详尽的存储并进行数据备份将规则信息以条理性的方式展现出来便于查看也便于纠错 专家规则要定期进行逻辑梳理逻辑更新其专家规则主要是逻辑规则通过这些逻辑规则故障特征信息于电力计量装置的故障对应起来实现电力计量装置故障的智能诊断 电力计量装置故障实时监测 本文利用分布式系统对电力计量装置的运行状态进行实时监测 首先需要对电力计量装置的存储数据进行实时监测数据作为电力计量装置的核心直接关系到电力计量装置的运行状态一旦出现数据存储问题则意味着电力计量装置出现故障其次要对数据交互的方式进行实时监测普遍情况下电力计量装置与外部的数据交互都以数据流的形式实现如果不能够进行正常的数据交互则意味着数据交互出现故障再次监测电力计量装置能够支持大容量的数据存储并且能够精确计算出数据文件的大小如果不支持则意味着数据大容量存储方面出现故障最后对数据的平衡情况进行监测电力计量装置根据特定的阈值将某监测点的数据进行转移将数据从一个监测点传输到另一个监测点如果无法实现则意味着出现了故障 电力计量装置的检测手段 电流检测手段 电流检测是对断路器、线路电流等为检测对象主动对电力计量装置的异常状态进行检测 例如被检测对象经过长时间、持续性运行后断路器可能出现检修反馈信号检测异常线路电路的不平衡程度超过阈值并且不能够自主恢复这些都可以作为电流检测的依据 电压检测手段 电压检测手段与电流检测手段类似但是检测原理存在本质的差异 在电压检测中需要结合电网的结构形式和实际运行状态检测断路器能否对检修反馈信号进行正常检测如果电压值波动的幅度较大超出了规定的阈值则表明电力计量装置出现了故障 功率因数检测手段 先进的技术为电力计量装置进行功率因数的检测提供了丰富的技术手段 这样就使得在原先技术条件下不便于检测的功率因数能够更为容易地进行检测 如果在对功率因数进行检测时发现功率因数出现较大幅度的波动则需要在电力计量端口进行技术上的特殊处理以防止功率因数问题扩大化引发系统性的问题 通过功率因数的检测能够实现对电力系统中多种类型故障的检测实现了检测广度的扩展 电力计量装置故障诊断 电力计量装置故障诊断概述 电力计量装置的故障与异常信息是相互关联的对异常信息进行诊断就能够实现故障的诊断将监测到的数据根据电力计量装置故障诊断知识库中的专家诊断规则与故障模型进行对比、诊断出故障是否存在如果故障存在的话进行故障定位、故障类别判定、故障数量判定等操作 本文所研究的故障仅限于电力计量装置的故障电力计量装置的异常主要表现在:装置内部的电压回路工作异常、装置内部的电流回路工作异常、电能表计量数据异常、时钟异常、电池电压异常等 出现上述情况时电力计量装置会发出报警信号 电力计量装置故障诊断策略 电力计量装置故障诊断知识库中的专家规则库中对大量的异常信息通过编码方式进行了描述对电气开关(.)每种异常信息的产生原因和出现概率进行了详细的描述所以可以利用专家规则库中的数据进行故障诊断 假设历史异常特征数据的集合为:()假设历史异常特征原因的集合为:()由集合 和集合 构建得到贝叶斯网络架构如图 所示图 贝叶斯网络架构 假定包含了故障特征样本集合则 为:()那么含有这一类故障特征样本的故障原因的概率为:()()其中 为历史上出现的故障数据的次数()()()()()其中()为历史上出现的数据中某个故障特征样本所对应的故障原因的概率 实例 基于搜集到的 条故障数据记录构建含有 条记录的电力计量装置故障诊断知识库在计算机环境下进行故障诊断测试对比本文所提出的故障诊断策略和传统的故障诊断策略算法对比结果如表 所示表 算法对比结果故障记录数量故障类型数量执行时间()传统策略本文策略生成规则数量传统策略本文策略 由表 中的数据可知本文所提出的基于大数据的电力计量装置故障诊断方法的故障诊断效率与传统方法相比有了显著的提高对于故障记录数量为 条的情况故障诊断时间从接近 缩短到了 左右大大降低了故障诊断所需要的时间实现了故障诊断效率的提高 结论 本文基于大数据背景对电力计量装置的故障诊断方法进行了研究 首先构建了以大数据为基础的电力计量装置故障诊断知识库该知识库又分为了故障特征模型库和专家规则诊断库对电力计量装置的运行状态进行实时监测得到的监测数据与电力计量装置故障诊断知识库中的逻辑规则进行对比从而实现对电力计量装置的故障诊断并且能够实现信息的查询等辅助性功能 该诊断方法能够高效的实现对电力计量装置的故障诊断保证电力计量装置的高效运行参考文献 妙红英李蒙王艳芹等.利用大数据实现电能计量装置运行状态质量评估.电力大数据():.陈莹王雷张靳予等.基于大数据分析技术的电网计量故障识别方法研究.中国管理信息化():.燕凯岳振宇高嘉浩.基于大数据的电力计量设备运行状态评估与故障诊断方法研究.电子器件():.朱孟周孙志明黄强等.基于 变换的电力计量设备运行故障诊断技术.自动化与仪器仪表():.许丽娟王勇刘珮琪等.基于数据矩阵化的电力计量装置黑盒故障研究.信息技术():.吴瀛姚栋方陈崇明等.基于云平台的电能计量装置状态监测与故障诊断系统.电力电容器与无功补偿():.祝唯微孙沛陈宝靖等.基于神经网络的电力计量故障诊断及仿真研究.自动化与仪器仪表():.董鹏杨凤玖曲翀.电能计量自动化终端的故障及其诊断处理策略.中国新通信():.陈崇明吴瀛姚栋方等.一种电能计量装置状态在线监测及远程诊断系统设计.电力电容器与无功补偿():.杨玺区永健庞皓元等.基于深度学习的电力计量检定流水线故障预警技术.电子设计工程():.黄荣辉周伟张顺斌等.基于 计算的电力设备并行诊断模型构建及仿真.自动化与仪器仪表():.宋晓川郑宽昀李俊臣等.基于计量自动化系统的电能计量异常诊断技术研究.电网与清洁能源():.收稿日期:作者简介:陈莹莹()女汉族湖北随州人本科工程师主要从事电力计量及营销等研究 电气开关(.)