淺析基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)企業(yè)電氣安全評價(jià)方法研究

摘要：使用擴(kuò)散神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立了工業(yè)公司的電力安全實(shí)施評價(jià)與預(yù)警系統(tǒng)。方法：從工業(yè)企業(yè)的電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備控制系統(tǒng)和總線CT控制系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的維數(shù)和投影用minmax方式實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)等距同構(gòu)管理。通過單個的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成降維算法評估結(jié)果，再通過二維差分法禁用評估結(jié)果，最后生成了"橙紅色"等四種色彩的預(yù)警。結(jié)果：系統(tǒng)更偏向于對局部斷電事件發(fā)出黃色警告，對電弧分解事故發(fā)出橙色警告，對火災(zāi)事故、系統(tǒng)停機(jī)和人身事故發(fā)出紅色警告。對重大火災(zāi)事故、系統(tǒng)停機(jī)和人身事故發(fā)出了紅色警報(bào)。該系統(tǒng)可對重大電力火災(zāi)、系統(tǒng)關(guān)閉、人員傷亡等重大事故作出百分之一百警告。針對局部奪權(quán)、斷弧等偶發(fā)事件，受不完全數(shù)據(jù)影響，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度分別為百分之九十六點(diǎn)九和百分之八十七點(diǎn)八。研究結(jié)論為：該系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)電網(wǎng)安全快速預(yù)警要求下，具備一定使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);工業(yè)企業(yè);電氣安全;數(shù)據(jù)預(yù)警;實(shí)時(shí)監(jiān)控

引言

工業(yè)企業(yè)的能源消耗系統(tǒng)包括能源獲取和能源選擇系統(tǒng)、內(nèi)部電壓變換和控制系統(tǒng)、能源質(zhì)量管理系統(tǒng)、總線管理系統(tǒng)、內(nèi)部配電和輸電網(wǎng)絡(luò)，一般規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)能源負(fù)荷大，能源體系復(fù)雜。供電體系涉及多種連接，如供電、變壓器、網(wǎng)絡(luò)和供電，故障機(jī)理基本涉及供電故障的各種方面。作為工業(yè)電氣系統(tǒng)重大安全事故對工業(yè)企業(yè)影響的重要組成部分，輕于水的發(fā)生可以引起企業(yè)內(nèi)網(wǎng)局部能源故障，從而造成整個工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中的大部分裝置關(guān)閉，從而影響全部的工業(yè)生產(chǎn)流程，甚至導(dǎo)致企業(yè)巨大損失。而重大事故還可以引起次生災(zāi)害，如電弧起火。在工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中由于能源損失或失控，導(dǎo)致的壓力容器、高溫容器、有毒有害物質(zhì)儲存系統(tǒng)、鍋爐系統(tǒng)和化學(xué)反應(yīng)器發(fā)生泄漏、爆炸等事故;因電弧和能量損失引起的易燃?xì)怏w和爆炸性粉塵失控引起的爆炸和偏轉(zhuǎn)事故;由上述原因造成的人身死亡。

因此，基于工業(yè)企業(yè)能耗系統(tǒng)信息互聯(lián)網(wǎng)，它是工業(yè)企業(yè)整體安全系統(tǒng)的重要組成部分，是工業(yè)企業(yè)應(yīng)使用的大量數(shù)據(jù)應(yīng)用，以徹底破壞它，制定電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的動態(tài)安全指標(biāo)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和預(yù)警。

一、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)用于企業(yè)用電系統(tǒng)

與電網(wǎng)企業(yè)復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)比較，電子工業(yè)公司事物的電力網(wǎng)絡(luò)較為簡潔，但一般也無法運(yùn)行大規(guī)模運(yùn)營數(shù)據(jù)系統(tǒng)。因此他們的物聯(lián)網(wǎng)探針設(shè)備大多采用了內(nèi)置物聯(lián)網(wǎng)探針系統(tǒng)，如開關(guān)設(shè)備，主要來自于在開關(guān)或電源（包括變壓器開關(guān)）上，內(nèi)部的各種保護(hù)系統(tǒng)探針以及一些綜合母線保護(hù)系統(tǒng)。通過從這些系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)，可以分析和得到每個裝置的安全狀況數(shù)據(jù)、電力品質(zhì)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)運(yùn)行拓?fù)湫畔⒑拓?fù)載分配數(shù)據(jù)等。其總體結(jié)構(gòu)如圖一所顯示。

因?yàn)榇蠖鄶?shù)保護(hù)模塊都提供了外部數(shù)據(jù)共享連接，所以將設(shè)備的內(nèi)部保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享連接直接建立在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上，將數(shù)據(jù)采集到動態(tài)安全性評價(jià)的主機(jī)數(shù)據(jù)庫中，然后再加以分析，可以得到相應(yīng)的大數(shù)據(jù)預(yù)警結(jié)論。就這樣，對來自工業(yè)企業(yè)的電子物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)有很大的不完全，主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：1）其數(shù)據(jù)采集覆較為全面，所以很有必要隔離數(shù)據(jù)。所以，有必要引進(jìn)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，在不完全異構(gòu)數(shù)據(jù)的支持下對綜合預(yù)警數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。

二、電氣安全的快速神經(jīng)報(bào)警網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)治理和數(shù)據(jù)同構(gòu)

電壓檢測結(jié)果出現(xiàn)很大差別的主要原因，就是由于電網(wǎng)中各個裝置間的數(shù)據(jù)協(xié)議以及數(shù)據(jù)收集規(guī)則出現(xiàn)不同，而物聯(lián)網(wǎng)探頭裝置的配置流程又是互相隔離的，這就導(dǎo)致了它在只服務(wù)于一個裝置的運(yùn)行條件下正常工作，并且不需要在裝置內(nèi)部共享信息。如果系統(tǒng)是同構(gòu)。則有方程（1）：Yi=Xi minmax min（1），其中Xi是數(shù)據(jù)列的輸入值ith與輸入值對應(yīng)的項(xiàng)目值;最小值和最大值是該數(shù)據(jù)列的最小值和最大值;

為了提高數(shù)據(jù)的特征性能，選擇一個較長的周期L，如前三個月的工作周期，并以標(biāo)記`65292的偏差率計(jì)算其平均算術(shù)方法;選擇一個較短的周期，如10分鐘的工作周期，并計(jì)算其算術(shù)平均值S和評分偏差率，如式（2）和式（3）所示：=1N'Josiat8721i'Jill8712i;NYi'SEA652882'1.N.Jos8721i'Chie8712N;

2-2（3），其中Yi為公式（1）的輸出結(jié)果;n為調(diào)查期間的輸出結(jié)果數(shù)據(jù)量表;此時(shí)，整個系統(tǒng)可以形成三個數(shù)據(jù)組6：

（1）長期算術(shù)平均值L和尺寸偏差

（2）短期和短期算術(shù)平均;

（3）實(shí)時(shí)斷面數(shù)據(jù)平均值T和偏差率標(biāo)記

2.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)的含義是長期、短期和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的特征。這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征發(fā)生顯著變化，風(fēng)險(xiǎn)值也隨之變化。

在這種情況下，使用單個模塊提取深層數(shù)據(jù)可以完成風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)和實(shí)時(shí)預(yù)警，如圖2所示

三、總結(jié)

該系統(tǒng)可對電氣火災(zāi)、供電系統(tǒng)關(guān)閉、人員傷亡等重大事故進(jìn)行100%預(yù)警。對于偶爾發(fā)生的事故，如局部停電和斷弧，受不完整數(shù)據(jù)的影響，預(yù)測準(zhǔn)確率分別為96.9%和87.8%?？梢哉J(rèn)為，在工業(yè)企業(yè)快速報(bào)警電網(wǎng)的安全需求下，該系統(tǒng)具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

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作者簡介：姚敏豪 男 廣東省梅州市 漢族 1992年5月 本科 廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司梅州卷煙廠 研究方向：工業(yè)機(jī)械和信息。