基于数据分析的配电开关设备运行故障预测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及故障预测技术领域，具体为基于数据分析的配电开关设备运行故障预测系统及方法，包括数据采集单元、预处理单元、分析单元、结果输出单元、结果反馈单元、学习优化单元和数据库；本发明专利技术中，将启动、运行和关闭以不同的权重配比来综合反映开关的状况，更加准确的预测开关发生故障的概率，并通过采集温度和湿度两种参数数据，使得在通过温度分析开关的老化状态时，获取排除温度影响后的实际老化状态，更加真实准确的反映出开关老化状态，在未被预测的故障发生后，学习优化单元生成易发故障曲线，在后续的使用中将易发故障曲线也纳入分析单元对开关状态评估的步骤中，使得系统在不断的使用中自发完善。不断的使用中自发完善。不断的使用中自发完善。

【技术实现步骤摘要】
基于数据分析的配电开关设备运行故障预测系统及方法


[0001]本专利技术涉及故障预测
，具体为基于数据分析的配电开关设备运行故障预测系统及方法。

技术介绍

[0002]电力系统中存在大量的开关，由于开关对电网的稳定起到重要的作用，因此必须时时刻刻关注开关的是否存在故障，并对存在故障隐患的开关进行替换，以保障电网的安全，随着移动互联网的广泛普及以及监测技术的发展，可以通过红外测温的技术实时获取开关的温度数据，以实现对开关运行的实时监测；但有技术中对电力系统开关的监测只能检测到温度异常但没有预警功能，从而导致无法预测开关故障的发生，容易导致配电设备损坏或者电力网络断线，对生产和生活造成较大的损失与不便；针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术中，通过采集开关设备启动、运行和关闭三中不同时段的温度曲线，以不同的权重配比来综合反映开关的状况，能够更好的对开关的运行状态作出判断，从而更加准确的预测开关发生故障的概率，通过采集温度和湿度两种参数数据，使得在通过温度分析开关的老化状态时，能够将湿度所带来的影响排除，获取排除温度影响后的实际老化状态，更加真实准确的反映出开关老化状态，防止因为湿度原因导致系统出现故障错误预测，在未被预测的故障发生后，能够通过学习优化单元对故障发生时的曲线进行分析记录，生成易发故障曲线，从而在后续的使用中将易发故障曲线也纳入分析单元对开关状态评估的步骤中，使得系统在不断的使用中自发完善，进一步提高预测的准确程度，解决电力系统开关的监测只能检测到温度异常但没有预警功能，从而导致无法预测开关故障的发生，容易导致配电设备损坏或者电力网络断线的问题，而提出基于数据分析的配电开关设备运行故障预测系统及方法。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：基于数据分析的配电开关设备运行故障预测系统，包括数据采集单元、预处理单元、分析单元、结果输出单元、结果反馈单元、学习优化单元和数据库；所述数据采集单元用于以一定的时间间隔采集配电开关设备在运行中的温度、湿度数据，同时记录下采集温度时对应的时间点数据，将所采集到的数据发送至预处理单元；预处理单元在收到数据采集单元发送的温度湿度信号后，以采集温度时的时间点为X轴，以温度数据为Y轴，作出时间
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温度曲线，同时对曲线进行平滑处理，剔除不合理的数据，将采集湿度时的时间点作为X轴，以湿度作为Y轴，作出时间
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湿度曲线，同时对曲线进行平滑处理，标记脱离曲线的突变数据，预处理单元将处理后的时间
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温度曲线、时间
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湿度曲线以及湿度曲线上的突变数据发送至分析单元；
分析单元接收到时间
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温度曲线后，从数据库中调取所存储的良好运行状态下的时间
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温度对照曲线，将时间
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温度曲线与时间
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温度对照曲线进行叠加比较，分析单元在收到时间
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湿度曲线后，从数据库中调取所存储的良好运行状态下的时间
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湿度对照曲线，将时间
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湿度曲线与时间
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湿度对照曲线进行叠加比对分析，并对比较结果进行故障预测，将故障预测结果发送至结果输出单元；结果输出单元收到故障预测信号后，对信号进行显示；结果反馈单元用于记录未被预测而发生的故障，并将故障信号发送至分析单元，分析单元收到故障信号后追溯故障发生时的时间
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温度曲线以及时间
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湿度曲线，并将曲线发送至学习优化单元；学习优化单元收到分析单元发出的曲线后，通过与数据库中的良好运行状态下的曲线进行对比分析，完成故障预测的优化，并将优化结果同时发送至数据库与分析单元。
[0005]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述数据采集单元进行时间采集分为三个时间段，第一个时间段为开关闭合前两秒至开关闭合后两秒，第二个时间段为开关闭合后两秒至开关断开前，第三个时间段为开关断开前两秒至开关断开后两秒，第一时间段与第三时间段以每秒钟一次的频率对温度数据和湿度数据进行采集，第二时间段以每30秒一次的频率对温度数据和湿度数据进行采集，并将采集到的时间、温度和湿度信号发送至预处理单元。
[0006]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述预处理单元对第一时间段的时间、温度和湿度数据进行处理，生成第一时间段的时间
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温度曲线和时间
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湿度曲线，所述预处理单元对第二时间段的时间、温度和湿度数据进行处理，生成第二时间段的时间
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温度曲线和时间
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湿度曲线，所述预处理单元对第三时间段的时间、温度和湿度数据进行处理，生成第三时间段的时间
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温度曲线和时间
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湿度曲线；预处理单元对上述三组时间
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温度曲线进行平滑处理，若某一点的温度与其相邻的两个数据点均出现断崖式上升或下降，则标记为不合理数据，若某一点与其前一个数据点相比出现温度断崖式下降，则也标记为不合理数据，对不合理数据进行剔除后连接剔除点两侧的曲线，并再次重复上述步骤对连接后的曲线进行再次处理，直至无不合理数据出现，并将处理后的时间
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温度曲线与时间
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湿度曲线发送至分析单元。
[0007]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述分析单元在将预处理单元发送的曲线与数据库中调取的良好运行状态下的对照曲线进行叠加比较，以时间轴作为基准进行重合，时间
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温度曲线上的温度值记为Tn，时间
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温度对照曲线上的温度值记为tn，将两条曲线上的温度值的差值分析，得到开关温度异常特征值K，；三组不同时段的时间
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温度曲线均通过此方法进行计算，分别得到三组不同的开关温度异常特征值K1、K2和K3，其中Y为权重系数，三组不同时段的Y分别为Y1、Y2和Y3，其中Y1+Y2+Y3=1；分析单元对时间
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湿度曲线与时间
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湿度对照曲线以时间轴为基准进行重合，将时间
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湿度曲线上的湿度值记为RHn，时间
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湿度对照曲线上的湿度值记为rhn，将两条曲线上
的湿度值进行差值分析，得到环境干扰特征值J，，其中X为干扰系数，X为固定值；三组不同时间段的时间
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湿度曲线均通过此方法得到三组不同的环境干扰特征值J1、J2和J3，通过开关温度异常特征值K和环境干扰特征值J计算得到开关故障特征值M，；所述分析单元从数据库中调取开关故障特征值阈值Mmax，将M与Mmax进行比较，若M≥Mmax，则对输出单元发出开关异常信号，若M＜Mmax，则对输出单元发出开关正常信号。
[0008]作为本专利技术的一种优选实施方式，所述结果输出单元收到开关异常信号后，在屏幕上显示“开关待更换”文本，所述结果输出单元收到开关正常信号后，不作出反应。
[0009]作为本专利技术的一种优选实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于数据分析的配电开关设备运行故障预测系统，其特征在于，包括数据采集单元、预处理单元、分析单元、结果输出单元、结果反馈单元、学习优化单元和数据库；所述数据采集单元用于以一定的时间间隔采集配电开关设备在运行中的温度、湿度数据，同时记录下采集温度时对应的时间点数据，将所采集到的数据发送至预处理单元；预处理单元在收到数据采集单元发送的时间点数据、温度数据和湿度数据后，以采集温度时的时间点为X轴，以温度数据为Y轴，作出时间
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温度曲线，同时对曲线进行平滑处理，剔除不合理的数据，将采集湿度时的时间点作为X轴，以湿度作为Y轴，作出时间
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湿度曲线，同时对曲线进行平滑处理，标记脱离曲线的突变数据，预处理单元将处理后的时间
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温度曲线、时间
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湿度曲线以及湿度曲线上的突变数据发送至分析单元；分析单元接收到时间
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温度曲线后，从数据库中调取所存储的良好运行状态下的时间
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温度对照曲线，将时间
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温度曲线与时间
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温度对照曲线进行叠加比较，分析单元在收到时间
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湿度曲线后，从数据库中调取所存储的良好运行状态下的时间
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湿度对照曲线，将时间
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湿度曲线与时间
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湿度对照曲线进行叠加比对分析，并对比较结果进行故障预测，将故障预测结果发送至结果输出单元；结果输出单元收到故障预测信号后，对信号进行显示；结果反馈单元用于记录未被预测而发生的故障，并将故障信号发送至分析单元，分析单元收到故障信号后追溯故障发生时的时间
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温度曲线以及时间
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湿度曲线，并将曲线发送至学习优化单元；学习优化单元收到分析单元发出的曲线后，通过与数据库中的良好运行状态下的曲线进行对比分析，完成故障预测的优化，并将优化结果同时发送至数据库与分析单元。2.根据权利要求1所述的基于数据分析的配电开关设备运行故障预测系统，其特征在于，所述数据采集单元进行时间采集分为三个时间段，第一个时间段为开关闭合前两秒至开关闭合后两秒，第二个时间段为开关闭合后两秒至开关断开前，第三个时间段为开关断开前两秒至开关断开后两秒，第一时间段与第三时间段以每秒钟一次的频率对温度数据和湿度数据进行采集，第二时间段以每30秒一次的频率对温度数据和湿度数据进行采集，并将采集到的时间、温度和湿度信号发送至预处理单元。3.根据权利要求1所述的基于数据分析的配电开关设备运行故障预测系统，其特征在于，所述预处理单元对第一时间段的时间、温度和湿度数据进行处理，生成第一时间段的时间
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温度曲线和时间
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湿度曲线，所述预处理单元对第二时间段的时间、温度和湿度数据进行处理，生成第二时间段的时间
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温度曲线和时间
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湿度曲线，所述预处理单元对第三时间段的时间、温度和湿度数据进行处理，生成第三时间段的时间
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温度曲线和时间
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湿度曲线；预处理单元对上述三组时间
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温度曲线进行平滑处理，若某一点的温度与其相邻的两个数据点均出现断崖式上升或下降，则标记为不合理数据，若某一点与其前一个数据点相比出现温度断崖式下降，则也标记为不合理数据，对不合理数据进行剔除后连接剔除点两侧的曲线，并再次重复上述步骤对连接后的曲线进行再次处理，直至无不合理数据出现，并将处理后的时间
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温度曲线与时间
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湿度曲线发送至分析单元。4.根据权利要求1所述的基于数据分析的配电开关设备运行故障预测系统，其特征在于，所述分析单元在将预处理单元发送的曲线与数据库中调取的良好运行状态下的对照曲线进行叠加比较，以时间轴作为基准进行重合，时间
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【专利技术属性】
技术研发人员：翟亮，王伟，来连义，王兆峰，孙磊，高伟，孙玮，郭立娟，陈珍芝，胡希同，安韵竹，胡元潮，孙启龙，杨敦高，陈平，徐栋，张焕臣，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：