孟瑞龍 吳金國(guó) 徐天 姜之棟 李京芳 侯東方

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

關(guān)鍵詞：變電運(yùn)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，通過對(duì)稀疏可壓縮的故障信號(hào)進(jìn)行迭代，可以使用較少的運(yùn)算量對(duì)故障信息信號(hào)進(jìn)行處理。

1.1壓縮感知算法在變電運(yùn)維中的應(yīng)用

變電運(yùn)維過程中，主要考慮對(duì)故障地點(diǎn)的排查與故障形式的確定，以此能夠用最快的速度對(duì)故障的處理方式與處理過程進(jìn)行規(guī)劃，這一點(diǎn)在運(yùn)維處理過程中尤為重要。傳統(tǒng)運(yùn)維定位系統(tǒng)算法由于數(shù)據(jù)的精細(xì)度不高，算法模糊值過多導(dǎo)致最終計(jì)算出的定位也有較大的差異。故障信息的特點(diǎn)，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(hào)定位進(jìn)行精細(xì)化處理。

1.2貪婪匹配重構(gòu)算法對(duì)壓縮感知算法的補(bǔ)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(hào)。將這些低權(quán)值甚至無權(quán)值的故障信號(hào)通過貪婪算法所擁有的篩選機(jī)制，對(duì)原信號(hào)庫進(jìn)行選擇整理，利用迭代逐步逼近設(shè)定的閾值，從而達(dá)到原始信號(hào)在一個(gè)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(jì)算的復(fù)雜度降低，減少對(duì)運(yùn)算速度的要求，由于經(jīng)過多次迭代，計(jì)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(hào)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(duì)變電運(yùn)維中的電力信息故障進(jìn)行處理的過程中，能夠保證信息計(jì)算的穩(wěn)定性。

1.3超聲信號(hào)網(wǎng)格定位算法對(duì)故障精細(xì)化定位的處理

超聲信號(hào)因傳播速度快，在測(cè)量精度方面能夠達(dá)到微秒級(jí)別的測(cè)量精度。因此，在變電運(yùn)維中，通過使用超聲信號(hào)對(duì)不易定位的故障信號(hào)進(jìn)行網(wǎng)格定位，網(wǎng)格大小的初始值選擇根據(jù)運(yùn)維區(qū)域的大小進(jìn)行選擇，每次篩選將網(wǎng)格平均分為4分，細(xì)化到其中的1份。

2、電力信息故障監(jiān)測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

變電運(yùn)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(hù)平臺(tái)對(duì)電力信息故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.1平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)

本研究平臺(tái)主要通過對(duì)傳統(tǒng)安全防護(hù)平臺(tái)進(jìn)行創(chuàng)新，從而設(shè)計(jì)一款能夠面對(duì)變電運(yùn)維過程中故障發(fā)現(xiàn)與處理的實(shí)用型平臺(tái)。該平臺(tái)將作為變電運(yùn)維工作中的核心，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安全管理作為切入點(diǎn)，突出安全管理的及時(shí)性與準(zhǔn)確性。

2.2運(yùn)維系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

運(yùn)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(yùn)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(jì)算中心對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)核心層作為中間層，向上面對(duì)應(yīng)用層有服務(wù)作用，向下面對(duì)傳感層有調(diào)控作用，同時(shí)利用前端通信能夠?qū)⑿畔⒓皶r(shí)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(duì)故障進(jìn)行定位傳感，將故障信息傳遞到核心層處理，是整個(gè)系統(tǒng)“五官”的代表。

變電運(yùn)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(jì)算甄別，最后交由應(yīng)用層對(duì)處理后的信息進(jìn)行應(yīng)用可視化，對(duì)故障信息進(jìn)行報(bào)警，運(yùn)維人員通過應(yīng)用操作，能夠選擇不同的運(yùn)維信息作為關(guān)注點(diǎn)，針對(duì)不同權(quán)值的信息也具有不同的報(bào)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(yàn)環(huán)境

在試驗(yàn)時(shí)，采用的硬件計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為MicrosoftWindows2020，64位。運(yùn)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(guó)際企業(yè)港的變電運(yùn)維配置來驗(yàn)證本研究的技術(shù)優(yōu)越性。

3.2試驗(yàn)過程

給定一個(gè)含有變電運(yùn)維中故障信息的信息集，分別輸入本研究系統(tǒng)（下文簡(jiǎn)稱系統(tǒng)a）的傳感層與文獻(xiàn)系統(tǒng)（下文簡(jiǎn)稱系統(tǒng)1）及文獻(xiàn)系統(tǒng)（下文簡(jiǎn)稱系統(tǒng)2）中，通過對(duì)比3種系統(tǒng)對(duì)故障信息的檢測(cè)概率和信息反饋的延遲來對(duì)比傳統(tǒng)變電運(yùn)維安全防護(hù)系統(tǒng)與本研究所設(shè)計(jì)的電力信息檢測(cè)系統(tǒng)方案的技術(shù)優(yōu)越性。

本試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇一百組含有簡(jiǎn)單故障原因的故障信息的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)群一號(hào)，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(hào)，每隔一定的時(shí)間對(duì)變電運(yùn)維安全防護(hù)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(bào)警情況，通過系統(tǒng)的報(bào)警次數(shù)和報(bào)警的時(shí)間延遲來對(duì)比3種系統(tǒng)面對(duì)故障的反應(yīng)情況及反應(yīng)時(shí)間，建立對(duì)照組。最后將仿真結(jié)果列為表格。

3.3試驗(yàn)結(jié)果

將故障數(shù)據(jù)集一號(hào)分別輸入系統(tǒng)a、系統(tǒng)1和系統(tǒng)2中，對(duì)3種系統(tǒng)的報(bào)警結(jié)果進(jìn)行整理。本研究所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)單個(gè)元器件故障檢測(cè)識(shí)別率高達(dá)100%，并且平均延遲在14ms;而系統(tǒng)1對(duì)單個(gè)元器件的故障識(shí)別率僅為95%，在系統(tǒng)延遲上也達(dá)到了獎(jiǎng)金32ms的延遲;系統(tǒng)2在判別率上比系統(tǒng)1高出3個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)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(dá)到27ms的延遲，但是仍超系統(tǒng)啊大概一倍的時(shí)間。經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，明顯看出在面對(duì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)故障，本研究在甄別準(zhǔn)確率和甄別時(shí)間上都有很大的優(yōu)勢(shì)。

4、結(jié)束語

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

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