本發(fā)明涉及一種考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法及裝置，屬于電能計(jì)量。

背景技術(shù)：

1、在電力設(shè)備的長期運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些小問題，而且這些問題在設(shè)備的維護(hù)、修理和檢査工作中容易被忽略，這不僅會(huì)對設(shè)備造成安全隱患，還可能導(dǎo)致變電站無法正常運(yùn)行，甚至?xí)p害變電站的經(jīng)濟(jì)效益并影響城市的正常供電。由于電力知識的許多專業(yè)限制，電網(wǎng)維護(hù)人員的整體維修水平參差不齊，許多都缺乏工作經(jīng)驗(yàn)，擁有足夠的故障診斷能力和單一的診斷方法的工人更是寥寥無幾。因此公司對電力設(shè)備故障診斷過程進(jìn)行的非常盲目，造成成本和收支不平衡。同時(shí)，專業(yè)的數(shù)據(jù)挖掘診斷人才的缺失，也是電力公司在發(fā)展過程中面臨的一個(gè)關(guān)鍵性的問題。隨著電力設(shè)備的不斷發(fā)展，其復(fù)雜性越來越高，其診斷也越來越困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法及裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測供用電設(shè)備的健康狀態(tài)，有效提高臺(tái)區(qū)電力網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法，包括：

4、獲取不同家用電器的電流時(shí)域波形；

5、根據(jù)電流時(shí)域波形進(jìn)行相空間重構(gòu)，輸出電流軌跡在相空間的二值圖像；

6、將電流軌跡在相空間的二值圖像轉(zhuǎn)化為二維矩陣，基于所述二維矩陣，輸出一個(gè)能反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征；

7、基于所接收的反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征，利用電弧樣本統(tǒng)計(jì)閾值，實(shí)現(xiàn)對電弧事件發(fā)生的判斷。

8、進(jìn)一步的，所述根據(jù)電流時(shí)域波形進(jìn)行相空間重構(gòu)，輸出電流軌跡在相空間的二值圖像，包括：

9、計(jì)算時(shí)域延時(shí)信號，其中 t為延時(shí)， t的取值為自然數(shù)，為離散時(shí)間序列? =1,2,3...；

10、構(gòu)造相空間矢量，其中是一個(gè)二維矢量序列，為電流時(shí)域波形；

11、在二維平面上，進(jìn)行相空間的二值化圖像顯示，像素取值如下：

12、；

13、其中，為像素取值， x、 y是圖像像素點(diǎn)的坐標(biāo)， t的取值范圍是對電弧的觀測時(shí)間區(qū)間， t=0?代表觀測開始時(shí)刻序號， t=n代表觀測結(jié)束時(shí)刻序號。

14、進(jìn)一步的，所述將電流軌跡在相空間的二值圖像轉(zhuǎn)化為二維矩陣，基于所述二維矩陣，輸出一個(gè)能反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征，包括：

15、將電流軌跡在相空間的二值圖像轉(zhuǎn)化為二維矩陣；

16、采用等間隔或者隨機(jī)均勻分布的方式在二維矩陣中生成錨點(diǎn)；

17、基于所述錨點(diǎn)，在每個(gè)錨點(diǎn)周圍的多尺度鄰域內(nèi)，分別計(jì)算多個(gè)拓?fù)涮卣鳎?/p>

18、對計(jì)算得到的多個(gè)拓?fù)涮卣鬟M(jìn)行處理，輸出一個(gè)能反映整個(gè)相空間二值圖像的結(jié)構(gòu)特征。

19、進(jìn)一步的，所述采用等間隔或者隨機(jī)均勻分布的方式在二維矩陣中生成錨點(diǎn)，具體包括：

20、采用等間隔或者隨機(jī)均勻分布的方式生成 m個(gè)錨點(diǎn)， m為錨點(diǎn)下標(biāo)序號， m為錨點(diǎn)總數(shù)；

21、為此區(qū)間上的等間隔分布或隨機(jī)均勻分布：；

22、為此區(qū)間上的等間隔分布或隨機(jī)均勻分布：。

23、進(jìn)一步的，所述基于所述錨點(diǎn)，在每個(gè)錨點(diǎn)周圍的多尺度鄰域內(nèi)，分別計(jì)算多個(gè)拓?fù)涮卣?，包括?/p>

24、在錨點(diǎn)周圍多尺度鄰域內(nèi)，分別計(jì)算多個(gè)拓?fù)涮卣?，為鄰域?qū)?yīng)的拓?fù)涮卣鳎? l為鄰域數(shù)量；，其中代表鄰域， l代表鄰域序號，代表相空間二值圖像的像素點(diǎn)，和代表第 m個(gè)錨點(diǎn)的橫軸和縱軸坐標(biāo)。

25、進(jìn)一步的，所述能反映整個(gè)相空間二值圖像的結(jié)構(gòu)特征，公式如下：

26、；

27、其中，是所構(gòu)造的相空間拓?fù)涮卣鳌?/p>

28、進(jìn)一步的，所述基于所接收的反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征，利用電弧樣本統(tǒng)計(jì)閾值，實(shí)現(xiàn)對電弧事件發(fā)生的判斷，包括：

29、將接收的反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征，構(gòu)造為判別特征矢量;?是所構(gòu)造的相空間拓?fù)涮卣鳎?/p>

30、根據(jù)已有的正、負(fù)樣本集分別統(tǒng)計(jì)概率分布密度函數(shù)；

31、基于所述概率分布密度函數(shù)，利用貝葉斯判決準(zhǔn)則來確定每個(gè)特征維度的判決閾值：；

32、逐個(gè)比較矢量中每個(gè)維度的特征與對應(yīng)的判決閾值，如果出現(xiàn)大于閾值的特征維度，則判定該樣本為電弧事件。

33、第二方面，本發(fā)明提供一種考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識裝置，包括：

34、獲取模塊，用于獲取不同家用電器的電流時(shí)域波形；

35、相空間重構(gòu)模塊，用于根據(jù)電流時(shí)域波形進(jìn)行相空間重構(gòu)，輸出電流軌跡在相空間的二值圖像；

36、轉(zhuǎn)化模塊，用于將電流軌跡在相空間的二值圖像轉(zhuǎn)化為二維矩陣，基于所述二維矩陣，輸出一個(gè)能反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征；

37、判斷模塊，用于基于所接收的反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征，利用電弧樣本統(tǒng)計(jì)閾值，實(shí)現(xiàn)對電弧事件發(fā)生的判斷。

38、第三方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)前述任一項(xiàng)所述方法的步驟。

39、第四方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)裝置/設(shè)備/系統(tǒng)，包括：

40、存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序/指令；

41、處理器，用于執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序/指令以實(shí)現(xiàn)前述任一項(xiàng)所述方法的步驟。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

43、本發(fā)明提供一種考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法及裝置，研究經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)特征提取技術(shù)及混沌指數(shù)特征提取技術(shù)，獲取復(fù)雜非線性特征；同時(shí)針對復(fù)雜電弧，本發(fā)明創(chuàng)新性提出基于相空間重構(gòu)參數(shù)下非線性動(dòng)力學(xué)特征提取技術(shù)，有利于提高電弧的辨識能力。同時(shí)本發(fā)明基于圖像識別技術(shù)，研究了基于圖像識別的非線性特征提取，實(shí)現(xiàn)電弧特征的在線識別學(xué)習(xí)。本發(fā)明通過考慮電弧電流暫態(tài)特征辨識的供用電設(shè)備診斷方法，實(shí)時(shí)監(jiān)測供用電設(shè)備的健康狀態(tài)，有效提高臺(tái)區(qū)電力網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法，其特征在于，所述根據(jù)電流時(shí)域波形進(jìn)行相空間重構(gòu)，輸出電流軌跡在相空間的二值圖像，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法，其特征在于，所述將電流軌跡在相空間的二值圖像轉(zhuǎn)化為二維矩陣，基于所述二維矩陣，輸出一個(gè)能反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法，其特征在于，所述采用等間隔或者隨機(jī)均勻分布的方式在二維矩陣中生成錨點(diǎn)，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法，其特征在于，所述基于所述錨點(diǎn)，在每個(gè)錨點(diǎn)周圍的多尺度鄰域內(nèi)，分別計(jì)算多個(gè)拓?fù)涮卣?，包括?/p>

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法，其特征在于，所述能反映整個(gè)相空間二值圖像的結(jié)構(gòu)特征，公式如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法，其特征在于，所述基于所接收的反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征，利用電弧樣本統(tǒng)計(jì)閾值，實(shí)現(xiàn)對電弧事件發(fā)生的判斷，包括：

8.一種考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識裝置，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)裝置/設(shè)備/系統(tǒng)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種考慮電弧電流暫態(tài)特征的設(shè)備異常辨識方法及裝置，屬于電能計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括獲取不同家用電器的電流時(shí)域波形；根據(jù)電流時(shí)域波形進(jìn)行相空間重構(gòu)，輸出電流軌跡在相空間的二值圖像；將電流軌跡在相空間的二值圖像轉(zhuǎn)化為二維矩陣，基于所述二維矩陣，輸出一個(gè)能反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征；基于所接收的反映拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特征，利用電弧樣本統(tǒng)計(jì)閾值，實(shí)現(xiàn)對電弧事件發(fā)生的判斷；本發(fā)明創(chuàng)新性提出基于相空間重構(gòu)參數(shù)下非線性動(dòng)力學(xué)特征提取技術(shù)，有利于提高電弧的辨識能力，本發(fā)明通過考慮電弧電流暫態(tài)特征辨識的供用電設(shè)備診斷方法，實(shí)時(shí)監(jiān)測供用電設(shè)備的健康狀態(tài)，有效提高臺(tái)區(qū)電力網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：李新家,王淑云,喻偉,杜先波,季聰,熊政,王黎明,嚴(yán)永輝,趙磊,于怡,王云峰,李昆明,徐明珠,李嘉奕,徐博,李平,厲文婕,馬吉科,曹衛(wèi)青,黃青青,帥率,葛崇慧,于廣榮,曾望志
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇方天電力技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9