一种电力系统故障检测系统的制作方法

1.本发明涉及故障监测技术领域，尤其涉及一种电力系统故障检测系统。


背景技术：

2.电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、优质的电能；建立结构合理的大型电力系统不仅便于电能生产与消费的集中管理、统一调度和分配，减少总装机容量，节省动力设施投资，且有利于地区能源资源的合理开发利用，更大限度地满足地区国民经济日益增长的用电需要。电力系统建设往往是国家及地区国民经济发展规划的重要组成部分。
3.经检索，中国专利号cn109490712a公开了一种电力系统故障检测方法，该发明虽然通过实时接收新的观测样本并计算嵌入坐标，实时更新故障检验统计量的计算结果，提升了故障结束时刻检测准确性，但是操作难度高，且无法保证参数准确性，工作人员无法及时处理故障；此外，现有的电力系统故障检测系统故障分析效率低，工作人员操作时容易出现卡顿现象，降低使用体验，为此，我们提出一种电力系统故障检测系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种电力系统故障检测系统。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种电力系统故障检测系统，包括管控平台、采集处理模块、路径更新模块、系统预测模块、区块存储模块、运行优化模块以及异常告警模块；
7.所述管控平台用于对各组电力系统运行状态进行实时显示，同时依据工作人员操作信息下发控制指令；
8.所述采集处理模块用于实时采集各电力系统运行信息并对采集到的信息进行预处理；
9.所述路径更新模块用于对采集处理模块的信息采集路径进行调整优化；
10.所述系统预测模块用于依据采集到的运行信息对各电力系统进行故障预测；
11.所述区块存储模块用于对各组数据进行上链存储；
12.所述运行优化模块用于优化管控平台性能，并定期生成相对应的优化日志数据以供工作人员后续查看；
13.所述异常告警模块用于将存在异常的电力系统反馈给工作人员，并通过声光报警提示工作人员及时进行维护。
14.作为本发明的进一步方案，所述路径优化模块调整优化具体步骤如下：
15.步骤一：路径优化模块将完成数据传输的采集处理模块加入到传输轨迹的节点队列，将未进行数据传输的采集处理模块加入备选队列；
16.步骤二：将各组采集处理模块的所有传输轨迹的集合表示为种群，并结合遗传算法生成种群矩阵，同时随机从种群矩阵中选择两组个体，再分别从两组个体中选取某一段路径，然后进行交换得到新的两组新的个体；
17.步骤三：随机选择一组个体，并随机选择该个体中的两段路径进行交换以进行路径优化，之后从路径终点开始遍历每个节点，若某节点可以与起点无障碍相连，则起点与该节点中间的节点就是冗余节点，冗余节点确认完成后，删除这些冗余节点并重新计算路径的适应度函数，并通过不断迭代对路径进行不断优化。
18.作为本发明的进一步方案，所述系统预测模块故障预测具体步骤如下：
19.步骤(1)：系统预测模块抽取区块存储模块存储的过往电力系统运行信息，之后将各组数据预处理成统一格式的数据，再通过各组数据的方差系数筛除出表征能力差的数据，然后构建一组卷积神经网络；
20.步骤(2)：将剩余数据分为训练集以及测试集，并将训练集输送至卷积神经网络进行输入、卷积、池化、全连接和输出以输出预测模型，再利用测试集对预测模型进行测试，若测试准确率满足期望值，则停止训练，反之则继续训练以获取该预测模型最优参数；
21.步骤(3)：将当前各电气系统运行信息导入预测模型中，之后预测模型输出对应电气系统运行预测曲线，并依据工作人员预设阈值判断各电气系统运行是否存在异常，若存在异常，则中断该电气系统运行进程，并定位该电气系统以供工作人员进行维护查看。
22.作为本发明的进一步方案，步骤(1)所述方差系数具体步骤如下：
[0023][0024]
其中，σ表示特征数据的标准差，μ表示特征数据的均值，cv表示特征数据的方差系数，若方差系数越大，则表示越重要，反之，则表示不重要，予以剔除。
[0025]
作为本发明的进一步方案，步骤(2)所述预测模型具体训练步骤如下：
[0026]
步骤
①
：从筛选后的数据中选取一组作为验证数据，之后将剩余数据拟合成一组测试模型，再通过选取的验证数据验证测试模型的精度，并重复n次通过均方根误差对该测试模型的预测能力进行计算以获取多组精度参数；
[0027]
步骤
②
：对生成的精度参数进行参数优化处理，依据预设的学习率以及步长列出所有可能的数据结果，且对于每一组数据，选取任意一个子集作为测试集，其余子集作为训练集，训练模型后对测试集进行检测，统计检测结果的均方根误差；
[0028]
步骤
③
：将测试集更换为另一子集，再取剩余子集作为训练集，再次统计均方根误差，直至对所有数据都进行一次预测，通过选取均方根误差最小时对应的组合参数作为数据区间内最优的参数并替换预测模型原有参数。
[0029]
作为本发明的进一步方案，所述区块存储模块具体上链存储步骤如下：
[0030]
步骤ⅰ：区块存储模块将采集到的各电力系统运行信息以及预测信息处理成符合条件的区块，在入网时，区块链网络中各节点生成本地的公私钥对作为自己在网络中的标识吗，当某一节点等待本地角色成为候选节点时，向网络中其他节点广播领导申请并发送；
[0031]
步骤ⅱ：验证通过则向候选节点返回相关验证数据，并使该候选节点成为领导节
点，其他节点成为跟随节点，之后领导节点广播区块记录信息，并记录跟随节点信息重复次数；广播结束后，跟随节点使用重复次数最多的信息生成区块头，并向领导节点发送确认申请；
[0032]
步骤ⅲ：领导节点收到确认申请后检查验证数据是否正确，检查通过后，领导节点发送添加命令并进入沉睡期，在沉睡期内不能再次申请成为领导节点，直到结束沉睡期，跟随节点收到确认信息后,将新生成的各组区块添加至链上并返回候选身份。
[0033]
作为本发明的进一步方案，所述运行优化模块优化管控平台性能具体步骤如下：
[0034]
第一步：为不同系统的管控平台的各组功能界面生成一个启动链表，并以及lru链表顺序，将各组启动链表按照工作人员访问次数由少到多进行进一步链接；
[0035]
第二步：依据各组功能界面的交互信息实时对各组启动链表中的各组页面进行数据更新，并从lru链表的头部依次选择访问次数最少的功能界面启动链表进行受害页面选择，直至回收足够的受害页面后停止；
[0036]
第三步：将选择的受害页面合并为一个块并进行标记，之后唤醒一个压缩驱动程序以解析被标记的块，并获得属于该块的物理页，再将该物理页复制到缓冲区中，然后调用压缩算法将缓冲区中的该物理页压缩到压缩块中，并将压缩块存储至运行优化模块压缩区域中。
[0037]
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
[0038]
1、该电力系统故障检测系统通过路径优化模块收集各采集处理模块信息传输路径信息，并通过遗传算法对各传输路径进行优化，系统预测模块抽取区块存储模块存储的过往电力系统运行信息以构建预测模型，再利用测试集对预测模型进行测试，若测试准确率满足期望值，则停止训练，反之则继续训练以获取该预测模型最优参数，最后将当前各电气系统运行信息导入预测模型中，预测模型输出对应电气系统运行预测曲线，并依据工作人员预设阈值判断各电气系统运行是否存在异常，若存在异常，则中断该电气系统运行进程，并定位该电气系统以供工作人员进行维护查看，能够自行建模寻参，降低工作人员操作难度，同时保证模型参数的准确性，能够对故障进行提前预知，保证工作人员处理故障的及时性。
[0039]
2、本发明通过运行优化模块为不同系统的管控平台的各组功能界面生成一个启动链表，并以及lru链表顺序，将各组启动链表按照工作人员访问次数由少到多进行进一步链接，依据各组功能界面的交互信息实时对各组启动链表中的各组页面进行数据更新，并从lru链表的头部依次选择访问次数最少的功能界面启动链表进行受害页面选择，直至回收足够的受害页面后停止，将选择的受害页面合并为一个块并进行标记，之后唤醒一个压缩驱动程序以解析被标记的块，并获得属于该块的物理页，再将该物理页复制到缓冲区中，然后调用压缩算法将缓冲区中的该物理页压缩到压缩块中，并将压缩块存储至运行优化模块压缩区域中，能够有效地对内存进行大粒度压缩，提高故障分析效率，同时保证工作人员操作的流畅性，提高使用体验。
附图说明
[0040]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
[0041]
图1为本发明提出的一种电力系统故障检测系统的系统框图。
具体实施方式
[0042]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0043]
实施例1
[0044]
参照图1，一种电力系统故障检测系统，包括管控平台、采集处理模块、路径更新模块、系统预测模块、区块存储模块、运行优化模块以及异常告警模块。
[0045]
管控平台用于对各组电力系统运行状态进行实时显示，同时依据工作人员操作信息下发控制指令；采集处理模块用于实时采集各电力系统运行信息并对采集到的信息进行预处理。
[0046]
路径更新模块用于对采集处理模块的信息采集路径进行调整优化。
[0047]
具体的，路径优化模块将完成数据传输的采集处理模块加入到传输轨迹的节点队列，将未进行数据传输的采集处理模块加入备选队列，然后将各组采集处理模块的所有传输轨迹的集合表示为种群，并结合遗传算法生成种群矩阵，同时随机从种群矩阵中选择两组个体，再分别从两组个体中选取某一段路径，然后进行交换得到新的两组新的个体，随机选择一组个体，并随机选择该个体中的两段路径进行交换以进行路径优化，之后从路径终点开始遍历每个节点，若某节点可以与起点无障碍相连，则起点与该节点中间的节点就是冗余节点，冗余节点确认完成后，删除这些冗余节点并重新计算路径的适应度函数，并通过不断迭代对路径进行不断优化。
[0048]
系统预测模块用于依据采集到的运行信息对各电力系统进行故障预测。
[0049]
具体的，系统预测模块抽取区块存储模块存储的过往电力系统运行信息，之后将各组数据预处理成统一格式的数据，再通过各组数据的方差系数筛除出表征能力差的数据，然后构建一组卷积神经网络，将剩余数据分为训练集以及测试集，并将训练集输送至卷积神经网络进行输入、卷积、池化、全连接和输出以输出预测模型，再利用测试集对预测模型进行测试，若测试准确率满足期望值，则停止训练，反之则继续训练以获取该预测模型最优参数，最后将当前各电气系统运行信息导入预测模型中，预测模型输出对应电气系统运行预测曲线，并依据工作人员预设阈值判断各电气系统运行是否存在异常，若存在异常，则中断该电气系统运行进程，并定位该电气系统以供工作人员进行维护查看。
[0050]
本实施例中，方差系数具体步骤如下：
[0051][0052]
其中，σ表示特征数据的标准差，μ表示特征数据的均值，cv表示特征数据的方差系数，若方差系数越大，则表示越重要，反之，则表示不重要，予以剔除。
[0053]
需要进一步说明的是，从筛选后的数据中选取一组作为验证数据，之后将剩余数据拟合成一组测试模型，再通过选取的验证数据验证测试模型的精度，并重复n次通过均方根误差对该测试模型的预测能力进行计算以获取多组精度参数，对生成的精度参数进行参数优化处理，依据预设的学习率以及步长列出所有可能的数据结果，且对于每一组数据，选取任意一个子集作为测试集，其余子集作为训练集，训练模型后对测试集进行检测，统计检
测结果的均方根误差，将测试集更换为另一子集，再取剩余子集作为训练集，再次统计均方根误差，直至对所有数据都进行一次预测，通过选取均方根误差最小时对应的组合参数作为数据区间内最优的参数并替换预测模型原有参数。
[0054]
实施例2
[0055]
参照图1，一种电力系统故障检测系统，包括管控平台、采集处理模块、路径更新模块、系统预测模块、区块存储模块、运行优化模块以及异常告警模块。
[0056]
区块存储模块用于对各组数据进行上链存储。
[0057]
具体的，区块存储模块将采集到的各电力系统运行信息以及预测信息处理成符合条件的区块，在入网时，区块链网络中各节点生成本地的公私钥对作为自己在网络中的标识吗，当某一节点等待本地角色成为候选节点时，向网络中其他节点广播领导申请并发送，验证通过则向候选节点返回相关验证数据，并使该候选节点成为领导节点，其他节点成为跟随节点，之后领导节点广播区块记录信息，并记录跟随节点信息重复次数；广播结束后，跟随节点使用重复次数最多的信息生成区块头，并向领导节点发送确认申请，领导节点收到确认申请后检查验证数据是否正确，检查通过后，领导节点发送添加命令并进入沉睡期，在沉睡期内不能再次申请成为领导节点，直到结束沉睡期，跟随节点收到确认信息后,将新生成的各组区块添加至链上并返回候选身份。
[0058]
运行优化模块用于优化管控平台性能，并定期生成相对应的优化日志数据以供工作人员后续查看；异常告警模块用于将存在异常的电力系统反馈给工作人员，并通过声光报警提示工作人员及时进行维护。
[0059]
具体的，运行优化模块为不同系统的管控平台的各组功能界面生成一个启动链表，并以及lru链表顺序，将各组启动链表按照工作人员访问次数由少到多进行进一步链接，依据各组功能界面的交互信息实时对各组启动链表中的各组页面进行数据更新，并从lru链表的头部依次选择访问次数最少的功能界面启动链表进行受害页面选择，直至回收足够的受害页面后停止，将选择的受害页面合并为一个块并进行标记，之后唤醒一个压缩驱动程序以解析被标记的块，并获得属于该块的物理页，再将该物理页复制到缓冲区中，然后调用压缩算法将缓冲区中的该物理页压缩到压缩块中，并将压缩块存储至运行优化模块压缩区域中。

技术特征：
1.一种电力系统故障检测系统，其特征在于，包括管控平台、采集处理模块、路径更新模块、系统预测模块、区块存储模块、运行优化模块以及异常告警模块；所述管控平台用于对各组电力系统运行状态进行实时显示，同时依据工作人员操作信息下发控制指令；所述采集处理模块用于实时采集各电力系统运行信息并对采集到的信息进行预处理；所述路径更新模块用于对采集处理模块的信息采集路径进行调整优化；所述系统预测模块用于依据采集到的运行信息对各电力系统进行故障预测；所述区块存储模块用于对各组数据进行上链存储；所述运行优化模块用于优化管控平台性能，并定期生成相对应的优化日志数据以供工作人员后续查看；所述异常告警模块用于将存在异常的电力系统反馈给工作人员，并通过声光报警提示工作人员及时进行维护。2.根据权利要求1所述的一种电力系统故障检测系统，其特征在于，所述路径优化模块调整优化具体步骤如下：步骤一：路径优化模块将完成数据传输的采集处理模块加入到传输轨迹的节点队列，将未进行数据传输的采集处理模块加入备选队列；步骤二：将各组采集处理模块的所有传输轨迹的集合表示为种群，并结合遗传算法生成种群矩阵，同时随机从种群矩阵中选择两组个体，再分别从两组个体中选取某一段路径，然后进行交换得到新的两组新的个体；步骤三：随机选择一组个体，并随机选择该个体中的两段路径进行交换以进行路径优化，之后从路径终点开始遍历每个节点，若某节点可以与起点无障碍相连，则起点与该节点中间的节点就是冗余节点，冗余节点确认完成后，删除这些冗余节点并重新计算路径的适应度函数，并通过不断迭代对路径进行不断优化。3.根据权利要求2所述的一种电力系统故障检测系统，其特征在于，所述系统预测模块故障预测具体步骤如下：步骤(1)：系统预测模块抽取区块存储模块存储的过往电力系统运行信息，之后将各组数据预处理成统一格式的数据，再通过各组数据的方差系数筛除出表征能力差的数据，然后构建一组卷积神经网络；步骤(2)：将剩余数据分为训练集以及测试集，并将训练集输送至卷积神经网络进行输入、卷积、池化、全连接和输出以输出预测模型，再利用测试集对预测模型进行测试，若测试准确率满足期望值，则停止训练，反之则继续训练以获取该预测模型最优参数；步骤(3)：将当前各电气系统运行信息导入预测模型中，之后预测模型输出对应电气系统运行预测曲线，并依据工作人员预设阈值判断各电气系统运行是否存在异常，若存在异常，则中断该电气系统运行进程，并定位该电气系统以供工作人员进行维护查看。4.根据权利要求3所述的一种电力系统故障检测系统，其特征在于，步骤(1)所述方差系数具体步骤如下：其中，σ表示特征数据的标准差，μ表示特征数据的均值，cv表示特征数据的方差系数，
若方差系数越大，则表示越重要，反之，则表示不重要，予以剔除。5.根据权利要求3所述的一种电力系统故障检测系统，其特征在于，步骤(2)所述预测模型具体训练步骤如下：步骤
①
：从筛选后的数据中选取一组作为验证数据，之后将剩余数据拟合成一组测试模型，再通过选取的验证数据验证测试模型的精度，并重复n次通过均方根误差对该测试模型的预测能力进行计算以获取多组精度参数；步骤
②
：对生成的精度参数进行参数优化处理，依据预设的学习率以及步长列出所有可能的数据结果，且对于每一组数据，选取任意一个子集作为测试集，其余子集作为训练集，训练模型后对测试集进行检测，统计检测结果的均方根误差；步骤
③
：将测试集更换为另一子集，再取剩余子集作为训练集，再次统计均方根误差，直至对所有数据都进行一次预测，通过选取均方根误差最小时对应的组合参数作为数据区间内最优的参数并替换预测模型原有参数。6.根据权利要求1所述的一种电力系统故障检测系统，其特征在于，所述区块存储模块具体上链存储步骤如下：步骤ⅰ：区块存储模块将采集到的各电力系统运行信息以及预测信息处理成符合条件的区块，在入网时，区块链网络中各节点生成本地的公私钥对作为自己在网络中的标识吗，当某一节点等待本地角色成为候选节点时，向网络中其他节点广播领导申请并发送；步骤ⅱ：验证通过则向候选节点返回相关验证数据，并使该候选节点成为领导节点，其他节点成为跟随节点，之后领导节点广播区块记录信息，并记录跟随节点信息重复次数；广播结束后，跟随节点使用重复次数最多的信息生成区块头，并向领导节点发送确认申请；步骤ⅲ：领导节点收到确认申请后检查验证数据是否正确，检查通过后，领导节点发送添加命令并进入沉睡期，在沉睡期内不能再次申请成为领导节点，直到结束沉睡期，跟随节点收到确认信息后,将新生成的各组区块添加至链上并返回候选身份。7.根据权利要求1所述的一种电力系统故障检测系统，其特征在于，所述运行优化模块优化管控平台性能具体步骤如下：第一步：为不同系统的管控平台的各组功能界面生成一个启动链表，并以及lru链表顺序，将各组启动链表按照工作人员访问次数由少到多进行进一步链接；第二步：依据各组功能界面的交互信息实时对各组启动链表中的各组页面进行数据更新，并从lru链表的头部依次选择访问次数最少的功能界面启动链表进行受害页面选择，直至回收足够的受害页面后停止；第三步：将选择的受害页面合并为一个块并进行标记，之后唤醒一个压缩驱动程序以解析被标记的块，并获得属于该块的物理页，再将该物理页复制到缓冲区中，然后调用压缩算法将缓冲区中的该物理页压缩到压缩块中，并将压缩块存储至运行优化模块压缩区域中。

技术总结
本发明公开了一种电力系统故障检测系统，属于故障监测技术领域，包括管控平台、采集处理模块、路径更新模块、系统预测模块、区块存储模块、运行优化模块以及异常告警模块；所述管控平台用于对各组电力系统运行状态进行实时显示，同时依据工作人员操作信息下发控制指令；本发明能够自行建模寻参，降低工作人员操作难度，同时保证模型参数的准确性，能够对故障进行提前预知，保证工作人员处理故障的及时性，能够有效地对内存进行大粒度压缩，提高故障分析效率，同时保证工作人员操作的流畅性，提高使用体验。提高使用体验。提高使用体验。


技术研发人员：才滢 徐孙庆 赵军 陈乐 刘琦 闫道广 赵质良 李健一 邓雪峰 杜柱石
受保护的技术使用者：中国人民解放军92493部队计量测试研究所
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/8/14