基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其分析方法，系統(tǒng)包括傳感器組、監(jiān)測(cè)單元組和電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)，其中：傳感器組，包括用于耦合變壓器、電力電纜、GIS的監(jiān)測(cè)參數(shù)的多個(gè)傳感器；監(jiān)測(cè)單元組，包括監(jiān)測(cè)耦合變壓器、電力電纜、GIS的監(jiān)測(cè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)單元，每個(gè)監(jiān)測(cè)單元分別與對(duì)應(yīng)的傳感器連接；電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)，連接監(jiān)測(cè)單元組，用于實(shí)現(xiàn)基于HDFS的多目標(biāo)電力設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，實(shí)現(xiàn)基于MapReduce技術(shù)和故障樣本庫(kù)的診斷和實(shí)現(xiàn)基于NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)量和診斷結(jié)果的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)；通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，一方面實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)電力設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海量數(shù)據(jù)向監(jiān)測(cè)中心的上傳，另一方面實(shí)現(xiàn)了診斷結(jié)果的反饋預(yù)警。
【專利說(shuō)明】基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著全球能源問(wèn)題日益嚴(yán)峻，世界各國(guó)都開(kāi)展了智能電網(wǎng)的研究工作。智能電網(wǎng)的最終目標(biāo)是建設(shè)成為覆蓋電力系統(tǒng)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電及調(diào)度等多個(gè)環(huán)節(jié)的全景實(shí)時(shí)系統(tǒng)。電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷是智能電網(wǎng)的重要組成部分，其關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)施能延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、減少突發(fā)性故障的發(fā)生、提高電力設(shè)備的供電可靠性，因此在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]然而由于電力設(shè)備的多樣性、電力設(shè)備監(jiān)測(cè)信號(hào)的多樣性、電力設(shè)備故障發(fā)生演變規(guī)律的多樣性等因素的影響，電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)存在著診斷與預(yù)警功能不足的缺點(diǎn)，這極大的制約了電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的全面推廣與應(yīng)用。
[0004]電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)增長(zhǎng)，再加上監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般包含多種電力設(shè)備，不同電力設(shè)備監(jiān)測(cè)指標(biāo)繁多，因此對(duì)電力設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)而言，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量極大、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)種類繁多、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生速度極快，是典型的大數(shù)據(jù)，因此本發(fā)明將最前沿的大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用到電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)與診斷上，將極大的推動(dòng)電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的發(fā)展，對(duì)提高電力設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷的準(zhǔn)確性與可靠性，具有革命性的意義。
[0005]基于大數(shù)據(jù)的輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以很好的解決電力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷中存在的固有難題，是實(shí)現(xiàn)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修管理、提升電力生產(chǎn)運(yùn)行管理精益化水平的重要手段。其基本原理是通過(guò)各種傳感器技術(shù)、廣域通信技術(shù)和信息處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)感知、分析診斷和評(píng)估預(yù)測(cè)，其建設(shè)和推廣工作對(duì)提升電網(wǎng)智能化水平具有積極而深遠(yuǎn)的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及其分析方法，該系統(tǒng)可以用于變壓器、電力電纜、GIS的綜合監(jiān)測(cè)與故障診斷。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，包括傳感器組、監(jiān)測(cè)單元組和電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)，其中:
[0009]所述傳感器組，包括用于耦合變壓器、電力電纜、GIS的監(jiān)測(cè)參數(shù)的多個(gè)傳感器；
[0010]所述監(jiān)測(cè)單元組，包括監(jiān)測(cè)耦合變壓器、電力電纜、GIS的監(jiān)測(cè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)單元，每個(gè)監(jiān)測(cè)單元分別與對(duì)應(yīng)的傳感器連接；
[0011]所述電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)，連接監(jiān)測(cè)單元組，用于實(shí)現(xiàn)基于HDFS的多目標(biāo)電力設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，實(shí)現(xiàn)基于MapReduce技術(shù)和故障樣本庫(kù)的診斷和實(shí)現(xiàn)基于NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)量和診斷結(jié)果的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。
[0012]所述電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)通過(guò)雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制將診斷結(jié)果反饋到各現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元，更新設(shè)備預(yù)警狀態(tài)。
[0013]所述電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)，包括算法調(diào)度模塊、任務(wù)管理模塊和調(diào)度監(jiān)控模塊，其中算法調(diào)度模塊用于對(duì)不同監(jiān)測(cè)設(shè)備診斷分析方法的調(diào)度與選配，任務(wù)管理模塊用于對(duì)數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)的調(diào)度管理，調(diào)度監(jiān)控模塊的作用在于對(duì)任務(wù)管理模塊的執(zhí)行流程進(jìn)行監(jiān)控與管理。
[0014]所述電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)的數(shù)據(jù)包括設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀況數(shù)據(jù)；所述設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)包含設(shè)備運(yùn)行狀況歷史記錄、設(shè)備歷史故障記錄、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備生產(chǎn)廠家、同型號(hào)設(shè)備的故障記錄和設(shè)備歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0015]所述監(jiān)測(cè)單元組至少包括GIS監(jiān)測(cè)單元、電纜監(jiān)測(cè)單元與變壓器監(jiān)測(cè)單元。
[0016]所述監(jiān)測(cè)單元組對(duì)GIS、電力電纜和變壓器的相關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)采集和分析，并給出診斷和預(yù)警結(jié)果，在現(xiàn)地通過(guò)不同顏色的信號(hào)燈顯示預(yù)警等級(jí)。
[0017]一種基于上述電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的分析方法，具體步驟如下:
[0018](I)GIS監(jiān)測(cè)單元、電纜監(jiān)測(cè)單元與變壓器監(jiān)測(cè)單元分別對(duì)GIS、電力電纜和變壓器的相關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)采集和分析，并實(shí)時(shí)給出診斷和預(yù)警結(jié)果，在現(xiàn)地通過(guò)不同顏色的信號(hào)燈顯示預(yù)警等級(jí)；
[0019](2)通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制將監(jiān)測(cè)單元的原始數(shù)據(jù)傳入基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)；
[0020](3)對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理；
[0021 ] (4)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)基于MapReduce的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)并行處理系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)精確診斷，得到相應(yīng)的診斷結(jié)果，并將預(yù)警信息通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制及時(shí)地反饋給現(xiàn)地層；
[0022](5)若診斷結(jié)果為有故障，則發(fā)出警告信息；現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元在接收到基于大數(shù)據(jù)的綜合診斷平臺(tái)的反饋之后，更新現(xiàn)地的預(yù)警信號(hào)。
[0023]所述步驟(I)的具體方法為:利用多種方法監(jiān)測(cè)參數(shù)，若多種方法的結(jié)果均無(wú)故障發(fā)生，則系統(tǒng)無(wú)動(dòng)作，繼續(xù)監(jiān)測(cè)；所測(cè)結(jié)果均為有故障發(fā)生，此時(shí)可以確定故障發(fā)生進(jìn)入故障診斷階段；所測(cè)結(jié)果不一致進(jìn)入數(shù)據(jù)融合階段，以其輸出結(jié)果作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。
[0024]所述步驟(I)中，當(dāng)監(jiān)測(cè)變壓器的局部放電時(shí)，使用超高頻法、超聲波法和油色譜法。
[0025]所述步驟(2)中，對(duì)海量原始采樣數(shù)據(jù)采用的存儲(chǔ)及管理方法，包括以下兩項(xiàng):
[0026](2-1)對(duì)多個(gè)電力設(shè)備監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)海量原始數(shù)據(jù)采用基于HDFS的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，支持快速、海量、高擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢；
[0027](2-2)對(duì)海量監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)采用基于MapReduce技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備健康狀況的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確診斷。
[0028]所述步驟(4)中，診斷的方法包括:
[0029](4-1)對(duì)多個(gè)電力設(shè)備監(jiān)測(cè)的同一監(jiān)測(cè)指標(biāo)量，通過(guò)大數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系分析，對(duì)比在同一時(shí)刻、同一事件下不同設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的參數(shù)特征，判斷出故障發(fā)生的位置，給出診斷結(jié)果，并對(duì)其他電力設(shè)備的診斷結(jié)果進(jìn)行修正‘
[0030](4-2)對(duì)同一監(jiān)測(cè)設(shè)備的同一監(jiān)測(cè)指標(biāo)在不同傳感方式下的數(shù)據(jù)，在該綜合監(jiān)測(cè)與診斷平臺(tái)上，通過(guò)大數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合，開(kāi)展綜合分析與判斷，給出診斷結(jié)果；
[0031](4-3)對(duì)同一監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)、同型號(hào)設(shè)備的故障樣本庫(kù)，進(jìn)行全部樣本的多維、實(shí)時(shí)對(duì)比，給出診斷結(jié)論。
[0032]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提出的基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)將前沿的大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)與電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，解決了海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)診斷的等電力設(shè)備監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的難題。通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，一方面實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)電力設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海量數(shù)據(jù)向監(jiān)測(cè)中心的上傳，另一方面實(shí)現(xiàn)了診斷結(jié)果的反饋預(yù)警。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)的多源數(shù)據(jù)融合、綜合分析判斷、全樣本庫(kù)對(duì)比的分析方法，極大提高了電力設(shè)備實(shí)時(shí)診斷與評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1為本發(fā)明組成示意圖；
[0034]圖2為本發(fā)明中基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)的組成示意圖；
[0035]圖3為本發(fā)明的總體執(zhí)行流程圖；
[0036]圖4為基于大數(shù)據(jù)分析的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合與診斷流程圖；
[0037]圖5為基于大數(shù)據(jù)分析的變壓器、GIS、電力電纜局部放電綜合監(jiān)測(cè)流程圖。
[0038]其中圖1中:1-UHF局部放電監(jiān)測(cè)點(diǎn)，2-SF6氣體密度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，3_微水監(jiān)測(cè)點(diǎn)，4_氧氣濃度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，5-接力器行程監(jiān)測(cè)點(diǎn)，6-A相光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)點(diǎn)，7-B相光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)點(diǎn)，8-C相光纖測(cè)溫監(jiān)測(cè)點(diǎn)，9-A相局部放電監(jiān)測(cè)點(diǎn)，1-B相局部放電監(jiān)測(cè)點(diǎn)，Il-C相局部放電監(jiān)測(cè)點(diǎn)，12-A相接地電流監(jiān)測(cè)點(diǎn)，13-B相接地電流監(jiān)測(cè)點(diǎn)，14-C相接地電流監(jiān)測(cè)點(diǎn)，15-油色譜監(jiān)測(cè)點(diǎn)，16-UHF局部放電監(jiān)測(cè)點(diǎn)，17-超聲波局部放電監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
:
[0039]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0040]一種基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，包括用于耦合變壓器、電力電纜、GIS的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)的傳感器，各個(gè)設(shè)備所對(duì)應(yīng)的傳感器分別與各個(gè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)單元相連，GIS、變壓器、電力電纜的監(jiān)測(cè)單元通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制與基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)相連，通過(guò)此平臺(tái)實(shí)現(xiàn)基于HDFS的多目標(biāo)電力設(shè)備海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理；實(shí)現(xiàn)基于MapReduce技術(shù)和海量故障樣本庫(kù)的診斷；實(shí)現(xiàn)基于NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)量和診斷結(jié)果的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)；實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果的多媒體可視化發(fā)布，以及通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制將診斷結(jié)果反饋到各現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元，更新設(shè)備預(yù)警狀態(tài)功能。
[0041]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)及分析方法，包括以下步驟:
[0042](I)GIS監(jiān)測(cè)單元、電纜監(jiān)測(cè)單元與變壓器監(jiān)測(cè)單元分別對(duì)GIS、電力電纜和變壓器的相關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)采集和分析，并給出診斷和預(yù)警結(jié)果，在現(xiàn)地通過(guò)不同顏色的信號(hào)燈顯示預(yù)警等級(jí)。
[0043](2)通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制將監(jiān)測(cè)單元的原始數(shù)據(jù)上傳到基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)。
[0044](3)通過(guò)基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備診斷平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)計(jì)算、監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)分析、結(jié)果發(fā)布與反饋等功能。
[0045]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:
[0046](I)基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備診斷平臺(tái)的數(shù)據(jù)包含設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀況數(shù)據(jù)。設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)包含設(shè)備運(yùn)行狀況歷史記錄、設(shè)備歷史故障記錄、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備生產(chǎn)廠家、同型號(hào)設(shè)備的故障記錄、設(shè)備歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等。
[0047](2)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)任務(wù)調(diào)度、任務(wù)管理、任務(wù)監(jiān)控等功能模塊及基于開(kāi)源的HDFS的海量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)模塊進(jìn)行集中管理。
[0048](3)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)基于MapReduce的數(shù)據(jù)并行處理模塊，得到設(shè)備健康狀態(tài)診斷結(jié)果，并將預(yù)警信息通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制反饋給現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元。
[0049](4)現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元在接收到基于大數(shù)據(jù)的綜合診斷平臺(tái)的反饋之后，更新現(xiàn)地的預(yù)警信號(hào)。
[0050]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備診斷平臺(tái)的運(yùn)作，對(duì)海量原始采樣數(shù)據(jù)采用的存儲(chǔ)及管理方法，包括以下兩項(xiàng):
[0051](I)對(duì)多個(gè)電力設(shè)備監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)海量原始數(shù)據(jù)采用基于HDFS的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，支持快速、海量、高擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢；
[0052](2)對(duì)海量監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)采用基于MapReduce技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備健康狀況的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確診斷。
[0053]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備診斷平臺(tái)的運(yùn)作，其診斷分析方法，包括以下三項(xiàng):
[0054](I)對(duì)多個(gè)電力設(shè)備監(jiān)測(cè)的同一監(jiān)測(cè)指標(biāo)量，通過(guò)大數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系分析，對(duì)比在同一時(shí)刻、同一事件下不同設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的參數(shù)特征，判斷出故障發(fā)生的位置，給出診斷結(jié)果，并對(duì)其他電力設(shè)備的診斷結(jié)果進(jìn)行修正。
[0055](2)對(duì)同一監(jiān)測(cè)設(shè)備的同一監(jiān)測(cè)指標(biāo)在不同傳感方式下的數(shù)據(jù)，在該綜合監(jiān)測(cè)與診斷平臺(tái)上，通過(guò)大數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合，開(kāi)展綜合分析與判斷，給出診斷結(jié)果。
[0056](3)對(duì)同一監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)、同型號(hào)設(shè)備的海量故障樣本庫(kù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，進(jìn)行全部樣本的多維、實(shí)時(shí)對(duì)比，給出診斷結(jié)論。
[0057]如圖1所示，本發(fā)明包括多種電力設(shè)備現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元、高速雙向傳輸單元以及基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)，其中I?17代表用于感應(yīng)變壓器、電力電纜、GIS的運(yùn)行狀態(tài)的傳感器，各個(gè)設(shè)備所對(duì)應(yīng)的傳感器分別與各個(gè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)單元相連，GIS、變壓器、電力電纜的監(jiān)測(cè)單元通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制與基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)相連?；诖髷?shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)包含狀態(tài)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、狀態(tài)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)處理模塊、狀態(tài)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)分析模塊、狀態(tài)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)展現(xiàn)模塊四個(gè)主要部分。
[0058]如圖2所示，基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)的組成包含以下幾個(gè)部分:基于Map Reduce的數(shù)據(jù)并行處理模塊(狀態(tài)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)處理模塊)，任務(wù)管理、任務(wù)調(diào)度和任務(wù)監(jiān)控模塊(狀態(tài)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)處理模塊)，設(shè)備狀況實(shí)時(shí)精確診斷模塊(狀態(tài)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)分析模塊)，基于HDFS的海量原始數(shù)據(jù)管理模塊(狀態(tài)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊)，基于HBASE的開(kāi)源非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)模塊(狀態(tài)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊)，結(jié)果發(fā)布與預(yù)警反饋模塊(狀態(tài)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)展現(xiàn)模塊)。
[0059]設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(含設(shè)備在線監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)采集時(shí)間、數(shù)據(jù)采集地點(diǎn)、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備編號(hào))通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制傳輸?shù)交诖髷?shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)。該平臺(tái)通過(guò)任務(wù)調(diào)度和任務(wù)監(jiān)控模塊分析管理設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線數(shù)據(jù)(含設(shè)備運(yùn)行狀況歷史記錄、設(shè)備歷史故障記錄、設(shè)備型號(hào)、同型號(hào)設(shè)備的故障記錄)，一方面將這兩種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在基于HDFS的海量原始數(shù)據(jù)管理模塊中，另一方面通過(guò)基于MapReduce的數(shù)據(jù)并行處理模塊實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析，分析結(jié)果送入設(shè)備狀況實(shí)時(shí)精確診斷模塊。設(shè)備狀況實(shí)時(shí)精確診斷模塊通過(guò)大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，給出具有較高準(zhǔn)確度的診斷結(jié)果，并將診斷結(jié)果和相應(yīng)指標(biāo)量存儲(chǔ)在基于HBASE的開(kāi)源非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)模塊，同時(shí)將診斷結(jié)果送入結(jié)果發(fā)布與預(yù)警反饋模塊。結(jié)果發(fā)布與預(yù)警反饋模塊一方面通過(guò)大數(shù)據(jù)展示技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的多媒體發(fā)布，另一方面將通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，將診斷結(jié)果反饋到現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)地預(yù)警信息的更新。
[0060]圖3所示的總體執(zhí)行流程圖包含以下幾個(gè)步驟:
[0061](I)GIS監(jiān)測(cè)單元、電纜監(jiān)測(cè)單元與變壓器監(jiān)測(cè)單元分別對(duì)GIS、電力電纜和變壓器的相關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)采集和分析，并實(shí)時(shí)給出診斷和預(yù)警結(jié)果，在現(xiàn)地通過(guò)不同顏色的信號(hào)燈顯示預(yù)警等級(jí)。
[0062](2)通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制將監(jiān)測(cè)單元的原始數(shù)據(jù)傳入基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)。
[0063](3)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)算法調(diào)度、任務(wù)管理、調(diào)度監(jiān)控等功能模塊及基于開(kāi)源的HBASE的海量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)模塊進(jìn)行集中管理。
[0064](4)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)基于MapReduce的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)并行處理系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)精確診斷，得到相應(yīng)的診斷結(jié)果，并將預(yù)警信息通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制及時(shí)地反饋給現(xiàn)地層。
[0065](5)若診斷結(jié)果為有故障，則發(fā)出警告信息。
[0066]圖4所示為基于大數(shù)據(jù)的綜合診斷平臺(tái)中用到的一種多源數(shù)據(jù)分析方法，對(duì)電力設(shè)備的監(jiān)測(cè)參數(shù)而言，其檢測(cè)方法有很多種，例如對(duì)變壓器的局部放電而言，其檢測(cè)手段有超高頻法、超聲波法、油色譜法等，利用大數(shù)據(jù)綜合診斷平臺(tái)中的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)，可以使診斷結(jié)果更加準(zhǔn)確。具體來(lái)說(shuō)，多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的輸出可能有以下幾種情況:
[0067]①三種方法所測(cè)結(jié)果均無(wú)故障發(fā)生，則系統(tǒng)無(wú)動(dòng)作，繼續(xù)監(jiān)測(cè)。
[0068]②三種方法所測(cè)結(jié)果均為有故障發(fā)生，此時(shí)可以確定故障發(fā)生進(jìn)入故障診斷階段。
[0069]③三種方法所測(cè)結(jié)果不一致進(jìn)入數(shù)據(jù)融合階段，以其輸出結(jié)果作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。
[0070]如圖5所示，以變壓器、GIS、電力電纜的局部放電為例，介紹基于大數(shù)據(jù)的綜合診斷平臺(tái)中用到的數(shù)據(jù)分析方法，對(duì)局部放電的監(jiān)測(cè)而言，這三種電力設(shè)備在電力與物理上有較強(qiáng)的連接關(guān)系，通過(guò)對(duì)三種設(shè)備局部放電的監(jiān)測(cè)與診斷，當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示三個(gè)不同的電力設(shè)備同時(shí)存在局部放電的時(shí)候，啟動(dòng)大數(shù)據(jù)融合與判斷，精確判斷出局部放電來(lái)自哪個(gè)電力設(shè)備，并將判斷結(jié)果反饋給單個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備的診斷系統(tǒng)，對(duì)診斷結(jié)果進(jìn)行修正。
[0071]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征是:包括傳感器組、監(jiān)測(cè)單元組和電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)，其中: 所述傳感器組，包括用于耦合變壓器、電力電纜、GIS的監(jiān)測(cè)參數(shù)的多個(gè)傳感器； 所述監(jiān)測(cè)單元組，包括監(jiān)測(cè)耦合變壓器、電力電纜、GIS的監(jiān)測(cè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)單元，每個(gè)監(jiān)測(cè)單元分別與對(duì)應(yīng)的傳感器連接； 所述電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)，連接監(jiān)測(cè)單元組，用于實(shí)現(xiàn)基于HDFS的多目標(biāo)電力設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理，實(shí)現(xiàn)基于MapReduce技術(shù)和故障樣本庫(kù)的診斷和實(shí)現(xiàn)基于NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)量和診斷結(jié)果的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)。
2.如權(quán)利要求1所述的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征是:所述電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)通過(guò)雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制將診斷結(jié)果反饋到各現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元，更新設(shè)備預(yù)警狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1所述的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征是:所述電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)，包括算法調(diào)度模塊、任務(wù)管理模塊和調(diào)度監(jiān)控模塊，其中算法調(diào)度模塊用于對(duì)不同監(jiān)測(cè)設(shè)備診斷分析方法的調(diào)度與選配，任務(wù)管理模塊的作用在于對(duì)數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等任務(wù)的調(diào)度管理，調(diào)度監(jiān)控模塊的作用在于對(duì)任務(wù)管理模塊的執(zhí)行流程進(jìn)行監(jiān)控與管理，所述電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)的數(shù)據(jù)包括設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀況數(shù)據(jù)；所述設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)包含設(shè)備運(yùn)行狀況歷史記錄、設(shè)備歷史故障記錄、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備生產(chǎn)廠家、同型號(hào)設(shè)備的故障記錄和設(shè)備歷史實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征是:所述監(jiān)測(cè)單元組至少包括GIS監(jiān)測(cè)單元、電纜監(jiān)測(cè)單元與變壓器監(jiān)測(cè)單元。
5.如權(quán)利要求4所述的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)，其特征是:所述監(jiān)測(cè)單元組對(duì)GIS、電力電纜和變壓器的相關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)采集和分析，并給出診斷和預(yù)警結(jié)果，在現(xiàn)地通過(guò)不同顏色的信號(hào)燈顯示預(yù)警等級(jí)。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的電力設(shè)備綜合監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)的分析方法，其特征是:具體步驟如下: (1)GIS監(jiān)測(cè)單元、電纜監(jiān)測(cè)單元與變壓器監(jiān)測(cè)單元分別對(duì)GIS、電力電纜和變壓器的相關(guān)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)采集和分析，并實(shí)時(shí)給出診斷和預(yù)警結(jié)果，在現(xiàn)地通過(guò)不同顏色的信號(hào)燈顯示預(yù)警等級(jí)； (2)通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制將監(jiān)測(cè)單元的原始數(shù)據(jù)傳入基于大數(shù)據(jù)的電力設(shè)備綜合診斷平臺(tái)； (3)對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理； (4)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)基于MapReduce的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)并行處理系統(tǒng)，對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)精確診斷，得到相應(yīng)的診斷結(jié)果，并將預(yù)警信息通過(guò)高速的雙向數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制及時(shí)地反饋給現(xiàn)地層； (5)若診斷結(jié)果為有故障，則發(fā)出警告信息；現(xiàn)地監(jiān)測(cè)單元在接收到基于大數(shù)據(jù)的綜合診斷平臺(tái)的反饋之后，更新現(xiàn)地的預(yù)警信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的分析方法，其特征是:所述步驟(1)的具體方法為:利用多種方法監(jiān)測(cè)參數(shù)，若多種方法的結(jié)果均無(wú)故障發(fā)生，則系統(tǒng)無(wú)動(dòng)作，繼續(xù)監(jiān)測(cè)；所測(cè)結(jié)果均為有故障發(fā)生，此時(shí)可以確定故障發(fā)生進(jìn)入故障診斷階段；所測(cè)結(jié)果不一致進(jìn)入數(shù)據(jù)融合階段，以其輸出結(jié)果作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。
8.如權(quán)利要求6所述的分析方法，其特征是:所述步驟(1)中，當(dāng)監(jiān)測(cè)變壓器的局部放電時(shí)，使用超高頻法、超聲波法和油色譜法。
9.如權(quán)利要求6所述的分析方法，其特征是:所述步驟(2)中，對(duì)海量原始采樣數(shù)據(jù)采用的存儲(chǔ)及管理方法，包括以下兩項(xiàng): (2-1)對(duì)多個(gè)電力設(shè)備監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)海量原始數(shù)據(jù)采用基于HDFS的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，支持快速、海量、高擴(kuò)展性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢； (2-2)對(duì)海量監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)和設(shè)備離線狀態(tài)數(shù)據(jù)采用基于MapReduce技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備健康狀況的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確診斷。
10.如權(quán)利要求6所述的分析方法，其特征是:所述步驟(4)中，診斷的方法包括: (4-1)對(duì)多個(gè)電力設(shè)備監(jiān)測(cè)的同一監(jiān)測(cè)指標(biāo)量，通過(guò)大數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系分析，對(duì)比在同一時(shí)刻、同一事件下不同設(shè)備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的參數(shù)特征，判斷出故障發(fā)生的位置，給出診斷結(jié)果，并對(duì)其他電力設(shè)備的診斷結(jié)果進(jìn)行修正； (4-2)對(duì)同一監(jiān)測(cè)設(shè)備的同一監(jiān)測(cè)指標(biāo)在不同傳感方式下的數(shù)據(jù)，在該綜合監(jiān)測(cè)與診斷平臺(tái)上，通過(guò)大數(shù)據(jù)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合，開(kāi)展綜合分析與判斷，給出診斷結(jié)果； (4-3)對(duì)同一監(jiān)測(cè)設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，結(jié)合監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)、同型號(hào)設(shè)備的故障樣本庫(kù)，進(jìn)行全部樣本的多維、實(shí)時(shí)對(duì)比，給出診斷結(jié)論。
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104283318SQ201410579501
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月24日
【發(fā)明者】黃金鑫, 彭小圣, 牛林, 白俊楊, 戰(zhàn)杰, 程時(shí)杰, 馬夢(mèng)朝, 文勁宇, 崔金濤, 李朝暉, 魯國(guó)濤 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院