變電運維中電力信息故障處理的方法研究

孟瑞龍 吳金國 徐天 姜之棟 李京芳 侯東方

摘要：本研究基于變電運維中的電力信息故障處理技術(shù)、通過貪婪匹配算法對壓縮感知算法進行改良，讓其更適用于電力信息的處理中，使用超聲信號網(wǎng)格定位算法對區(qū)域內(nèi)的故障點進行定位。構(gòu)建出新型的三層運維系統(tǒng)物理模型與三層軟件模型，進一步改進了傳統(tǒng)變電運維系統(tǒng)精度不高與時延過長等缺點，實現(xiàn)了簡單迅速且高準確率對區(qū)域內(nèi)變電運維的安全運行與檢修，這使得變電運維電力信息故障處理領(lǐng)域提升了一個新的技術(shù)高度。

關(guān)鍵詞：變電運維;電力信息故障;處理方法

1、基于數(shù)據(jù)融合和定位的算法創(chuàng)新

壓縮感知算法在電力信息故障數(shù)據(jù)信息采樣過程中對數(shù)據(jù)進行壓縮，通過對稀疏可壓縮的故障信號進行迭代，可以使用較少的運算量對故障信息信號進行處理。

1.1壓縮感知算法在變電運維中的應(yīng)用

變電運維過程中，主要考慮對故障地點的排查與故障形式的確定，以此能夠用最快的速度對故障的處理方式與處理過程進行規(guī)劃，這一點在運維處理過程中尤為重要。傳統(tǒng)運維定位系統(tǒng)算法由于數(shù)據(jù)的精細度不高，算法模糊值過多導(dǎo)致最終計算出的定位也有較大的差異。故障信息的特點，將壓縮感知算法應(yīng)用于定位系統(tǒng)中去，通過權(quán)值的設(shè)置將故障信號定位進行精細化處理。

1.2貪婪匹配重構(gòu)算法對壓縮感知算法的補充

貪婪算法主要面向于定位模糊和不確定定位的故障信號。將這些低權(quán)值甚至無權(quán)值的故障信號通過貪婪算法所擁有的篩選機制，對原信號庫進行選擇整理，利用迭代逐步逼近設(shè)定的閾值，從而達到原始信號在一個壓縮后的稀疏感知域的模糊表示。

本研究主要通過正交匹配和跟蹤采樣相結(jié)合的貪婪匹配重構(gòu)算法，將計算的復(fù)雜度降低，減少對運算速度的要求，由于經(jīng)過多次迭代，計算得出較為適合的系數(shù)，通過系數(shù)區(qū)域閾值的選擇漸漸縮小故障信號間的線性組合，從而產(chǎn)生高速的重建效率和非常優(yōu)秀的重建效果，并且在對變電運維中的電力信息故障進行處理的過程中，能夠保證信息計算的穩(wěn)定性。

1.3超聲信號網(wǎng)格定位算法對故障精細化定位的處理

超聲信號因傳播速度快，在測量精度方面能夠達到微秒級別的測量精度。因此，在變電運維中，通過使用超聲信號對不易定位的故障信號進行網(wǎng)格定位，網(wǎng)格大小的初始值選擇根據(jù)運維區(qū)域的大小進行選擇，每次篩選將網(wǎng)格平均分為4分，細化到其中的1份。

2、電力信息故障監(jiān)測平臺的設(shè)計

變電運維的電力信息故障因素具有多樣性與不確定性，因此本研究通過搭建安全防護平臺對電力信息故障進行監(jiān)測。

2.1平臺的功能設(shè)計

本研究平臺主要通過對傳統(tǒng)安全防護平臺進行創(chuàng)新，從而設(shè)計一款能夠面對變電運維過程中故障發(fā)現(xiàn)與處理的實用型平臺。該平臺將作為變電運維工作中的核心，通過對現(xiàn)場的安全管理作為切入點，突出安全管理的及時性與準確性。

2.2運維系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

運維系統(tǒng)的軟件架構(gòu)也分為三層，這三層分別為應(yīng)用層、核心層和傳感層。應(yīng)用層主要提供運維過程中的應(yīng)用服務(wù)和應(yīng)用持久化服務(wù);核心層通過前端通信及計算中心對信號進行處理，同時核心層作為中間層，向上面對應(yīng)用層有服務(wù)作用，向下面對傳感層有調(diào)控作用，同時利用前端通信能夠?qū)⑿畔⒓皶r反饋，因此核心層需要支持多通道和持久化的服務(wù);傳感層主要通過超聲波對故障進行定位傳感，將故障信息傳遞到核心層處理，是整個系統(tǒng)“五官”的代表。

變電運維過程中的電力故障信息經(jīng)由傳感層網(wǎng)絡(luò)采集交由前端通信，核心層計算甄別，最后交由應(yīng)用層對處理后的信息進行應(yīng)用可視化，對故障信息進行報警，運維人員通過應(yīng)用操作，能夠選擇不同的運維信息作為關(guān)注點，針對不同權(quán)值的信息也具有不同的報警方式。保證了大故障與小故障處理緩急程度的排序。

3、仿真結(jié)果與分析

3.1試驗環(huán)境

在試驗時，采用的硬件計算機操作系統(tǒng)為MicrosoftWindows2020，64位。運行環(huán)境硬件參數(shù)為CPU：Inter（R）Core（TM）i7;主頻為2.59GHz;內(nèi)存128G。本研究通過模擬某國際企業(yè)港的變電運維配置來驗證本研究的技術(shù)優(yōu)越性。

3.2試驗過程

給定一個含有變電運維中故障信息的信息集，分別輸入本研究系統(tǒng)（下文簡稱系統(tǒng)a）的傳感層與文獻系統(tǒng)（下文簡稱系統(tǒng)1）及文獻系統(tǒng)（下文簡稱系統(tǒng)2）中，通過對比3種系統(tǒng)對故障信息的檢測概率和信息反饋的延遲來對比傳統(tǒng)變電運維安全防護系統(tǒng)與本研究所設(shè)計的電力信息檢測系統(tǒng)方案的技術(shù)優(yōu)越性。

本試驗實驗對象選擇一百組含有簡單故障原因的故障信息的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)群一號，再選擇一百組含有多種復(fù)雜故障信息的數(shù)據(jù)群信息建立數(shù)據(jù)群二號，每隔一定的時間對變電運維安全防護系統(tǒng)輸入一次故障信息數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)輸入后系統(tǒng)的報警情況，通過系統(tǒng)的報警次數(shù)和報警的時間延遲來對比3種系統(tǒng)面對故障的反應(yīng)情況及反應(yīng)時間，建立對照組。最后將仿真結(jié)果列為表格。

3.3試驗結(jié)果

將故障數(shù)據(jù)集一號分別輸入系統(tǒng)a、系統(tǒng)1和系統(tǒng)2中，對3種系統(tǒng)的報警結(jié)果進行整理。本研究所設(shè)計的系統(tǒng)對單個元器件故障檢測識別率高達100%，并且平均延遲在14ms;而系統(tǒng)1對單個元器件的故障識別率僅為95%，在系統(tǒng)延遲上也達到了獎金32ms的延遲;系統(tǒng)2在判別率上比系統(tǒng)1高出3個百分點，達到98%，但是仍然比系統(tǒng)a判別率低，在延遲方面，系統(tǒng)2比系統(tǒng)1優(yōu)化了15.6%，達到27ms的延遲，但是仍超系統(tǒng)啊大概一倍的時間。經(jīng)過上述實驗結(jié)果的分析，明顯看出在面對簡單的系統(tǒng)故障，本研究在甄別準確率和甄別時間上都有很大的優(yōu)勢。

4、結(jié)束語

綜上所述，變電運維主要內(nèi)容為面對變電站等大型設(shè)施的維護與監(jiān)督工作。電力信息故障在變電運維作業(yè)過程中對作業(yè)進度與用電安全等方面的影響巨大，因此，本研究針對變電運維過程中電力信息的故障處理進行研究與討論。

參考文獻

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