本發(fā)明涉及時序數(shù)據(jù)預(yù)測，具體為一種基于預(yù)測模型的變壓器時序數(shù)據(jù)智能監(jiān)管系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、時序預(yù)測模型是一種用于預(yù)測時間序列數(shù)據(jù)未來趨勢或數(shù)值的模型。在時間序列數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)點按照時間順序排列。時序預(yù)測模型的主要目的是根據(jù)過去的數(shù)據(jù)模式和規(guī)律，來預(yù)測未來時間點的數(shù)值或趨勢。

2、變壓器在使用過程中變壓器的參數(shù)會隨著時間變化而變化，為了保護(hù)變壓器，需要在變壓器里加入變壓器油，變壓器油的作用是絕緣性能，散熱性能；但隨著變壓器的參數(shù)發(fā)生變化，變壓器油會發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生溶解氣體，當(dāng)溶解氣體濃度達(dá)到一定程度時，變壓器就會發(fā)生危險，因此需要溶解氣體的時序預(yù)測模型對變壓器的安全進(jìn)行監(jiān)控，但對時序預(yù)測模型建立時，需要找到最優(yōu)的抽取檢測間隔時間對溶解氣體濃度進(jìn)行采集，首先保證精確的預(yù)測，其次避免數(shù)據(jù)采集過多，造成資源浪費。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于預(yù)測模型的變壓器時序數(shù)據(jù)智能監(jiān)管系統(tǒng)及方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于預(yù)測模型的變壓器時序數(shù)據(jù)智能監(jiān)管方法，該方法包括以下步驟：

3、步驟s100：通過檢測裝置對變壓器工作時的運行參數(shù)進(jìn)行采集，通過對所述運行參數(shù)的數(shù)值集進(jìn)行分析，得到所述運行參數(shù)的變化周期；

4、步驟s200：對變壓器油按照變壓器工作時的運行參數(shù)的變化周期為時間間隔進(jìn)行抽取檢測，得到變壓器油中溶解氣體的氣體濃度集；

5、步驟s300：對以各種運行參數(shù)的變化周期為時間間隔進(jìn)行抽取檢測得到溶解氣體的氣體濃度集，進(jìn)行emd經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，將分解結(jié)果輸入到rnn循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型，建立以各種運行參數(shù)的變化周期為時間間隔進(jìn)行抽取檢測得到的溶解氣體的氣體濃度的時序預(yù)測模型，對所述時序預(yù)測模型進(jìn)行測試，得到所述時序預(yù)測模型的平均絕對百分比誤差；

6、步驟s400：將平均絕對百分比誤差進(jìn)行排序，分析得到最優(yōu)的抽取檢測間隔時間，將變壓器油按照最優(yōu)的抽取檢測間隔時間進(jìn)行抽取檢測，對各種溶解氣體的氣體濃度建立時序預(yù)測模型，預(yù)測值超出閾值發(fā)出警報。

7、進(jìn)一步的，步驟s100，包括以下步驟：

8、步驟s101：通過放置檢測裝置，對變壓器工作時的運行參數(shù)，按照隨機時間間隔進(jìn)行采集，得到各種運行參數(shù)數(shù)值集；

9、步驟s102：將第i種運行參數(shù)數(shù)值集繪制成曲線圖，根據(jù)變壓器的第i種運行參數(shù)的曲線圖進(jìn)行分析，記錄從曲線圖原點開始，斜率值的正負(fù)每變化兩次的時間段為t，根據(jù)公式其中ai表示為變壓器工作時第i種運行參數(shù)的變化周期，t1，t2，...tn表示為第1,2，...，n個時間段。

10、上述步驟相當(dāng)于是變壓器在工作中，變壓器的運行參數(shù)會發(fā)生變化，對變壓器的運行參數(shù)進(jìn)行采集，繪制曲線圖，根據(jù)曲線圖的變化規(guī)律，得到變壓器的運行參數(shù)的變化周期，為后續(xù)分析起到了支持。

11、進(jìn)一步的，步驟s200，包括以下步驟：

12、步驟s201：通過在變壓器工作過程中，對變壓器油按照以ai為時間間隔進(jìn)行抽取檢測，對變壓器油中第r種溶解氣體的氣體濃度進(jìn)行記錄，得到以ai為時間間隔的第r種溶解氣體的氣體濃度集為wir；

13、步驟s202：根據(jù)公式其中a表示為參考變化周期，a1，a2，...，ai分別表示為變壓器工作時第1,2，...，i種運行參數(shù)的變化周期，對變壓器油按照以參考變化周期為時間間隔進(jìn)行抽取檢測，對變壓器油中第r種溶解氣體的氣體濃度進(jìn)行記錄，得到以參考變化周期為時間間隔的第r種溶解氣體的氣體濃度集為wr。

14、上述步驟相當(dāng)于是變壓器通過在內(nèi)部加入變壓器油，避免變壓器發(fā)生危險，但是在變壓器的使用過程中，變壓器油會產(chǎn)生溶解氣體，通過對變壓器油按照運行參數(shù)的變化周期進(jìn)行抽取檢測，得到溶解氣體的氣體濃度集，根據(jù)各種運行參數(shù)的變化周期再設(shè)立一個參考變化周期，對變壓器油按照參考變化周期進(jìn)行抽取檢測，得到溶解氣體濃度的參考集，為后續(xù)分析起到了支持。

15、進(jìn)一步的，步驟s300，包括以下步驟：

16、步驟s301：將wir、wr分別進(jìn)行emd經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，通過輸入wir、wr到emd算法中，將wir、wr分解為imf分量，得到各個imf分量的時間序列，根據(jù)各個imf分量的pearson系數(shù)確定出pearson系數(shù)最大的imf分量的時間序列為關(guān)鍵序列；

17、步驟s302：將關(guān)鍵序列數(shù)據(jù)融合到原始時間序列數(shù)據(jù)中作為特征，融合后的序列數(shù)據(jù)集輸入rnn循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型，建立wir、wr的時序預(yù)測模型為mir、mr；

18、步驟s303：通過對mir、mr進(jìn)行測試，得到mir、mr的平均絕對百分比誤差bir、br，其中bir、br分別表示為時序預(yù)測模型為mir、mr的平均絕對百分比誤差。

19、上述步驟相當(dāng)于是根據(jù)不同變化周期采集得到的溶解氣體濃度集，建立不同時序預(yù)測模型，對不同時序預(yù)測模型進(jìn)行測試，得到不同的平均絕對百分比誤差，為后續(xù)分析起到了支持。

20、進(jìn)一步的，步驟s400，包括以下步驟：

21、步驟s401：通過對各種運行參數(shù)的變化周期為時間間隔的第r種溶解氣體的氣體濃度的時序預(yù)測模型進(jìn)行測試得到的平均絕對百分比誤差進(jìn)行集合得到{b1r，b2r，...，bir}，其中b1r，b2r，...，bir分別表示為按照以第1，2，...i種運行參數(shù)的變化周期為時間間隔的第r種溶解氣體的氣體濃度的時序預(yù)測模型進(jìn)行測試得到的平均絕對百分比誤差，當(dāng)所述集合中的值小于br時，則將所述集合按照從小到大排序，集合最小值的運行參數(shù)的變化周期為變壓器油的最優(yōu)的抽取檢測間隔時間，當(dāng)所述集合中的值大于等于br時，將變壓器工作時的各種運行參數(shù)的變化周期，按照從小到大進(jìn)行排列，運行參數(shù)的變化周期的最小值為amin，運行參數(shù)的變化周期的最大值為amax，根據(jù)公式其中c1、c2分別表示為運行參數(shù)的變化周期的最小值與參考變化周期、運行參數(shù)的變化周期的最大值與參考變化周期的平均變化周期，通過對變壓器油按照以c1、c2為時間間隔進(jìn)行抽取檢測，對變壓器油中第r種溶解氣體的氣體濃度進(jìn)行記錄，得到以c1、c2為時間間隔的第r種溶解氣體的氣體濃度集wc1r，wc2r，建立wc1r，wc2r的時序預(yù)測模型為mc1r、mc2r，通過測試得到平均絕對百分比誤差為bc1r、bc2r；

22、步驟s402：將br、bc1r、bc2r按照從小到大進(jìn)行排序，最小值的變化周期為變壓器油的最優(yōu)的抽取檢測間隔時間；

23、步驟s403：將變壓器油按照最優(yōu)的抽取檢測間隔時間進(jìn)行抽取檢測，對變壓器油中各種溶解氣體的氣體濃度進(jìn)行記錄，得到各種溶解氣體的氣體濃度集，建立各種溶解氣體的氣體濃度時序預(yù)測模型，通過輸入預(yù)測的未來時間步長，對各種溶解氣體的氣體濃度進(jìn)行預(yù)測，當(dāng)有一種溶解氣體的氣體濃度預(yù)測值超過閾值，發(fā)出預(yù)警對變壓器進(jìn)行維護(hù)。

24、上述步驟相當(dāng)于是對平均絕對百分比誤差進(jìn)行排序比較，根據(jù)比較結(jié)果分析得到最優(yōu)的抽取檢測間隔時間，對變壓器油按照最優(yōu)的抽取檢測間隔時間進(jìn)行抽取檢測，得到各種溶解氣體的氣體濃度集，建立各種溶解氣體的時序預(yù)測模型，當(dāng)預(yù)測結(jié)果為異常時，對變壓器進(jìn)行維護(hù)。

25、為了更好實現(xiàn)上述方法還提出了一種基于預(yù)測模型的變壓器時序數(shù)據(jù)智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括采集變壓器參數(shù)模塊、采集氣體濃度模塊、時序預(yù)測模型模塊、分析預(yù)警模塊：

26、變壓器參數(shù)模塊：通過檢測裝置對變壓器工作時的運行參數(shù)進(jìn)行采集，通過對所述運行參數(shù)的數(shù)值集進(jìn)行分析，得到所述運行參數(shù)的變化周期；

27、采集氣體濃度模塊：對變壓器油按照變壓器工作時的運行參數(shù)的變化周期為時間間隔進(jìn)行抽取檢測，得到變壓器油中溶解氣體的氣體濃度集；

28、時序預(yù)測模型模塊：對以各種運行參數(shù)的變化周期為時間間隔進(jìn)行抽取檢測得到溶解氣體的氣體濃度集，進(jìn)行emd經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解，將分解結(jié)果輸入到rnn循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型，建立以各種運行參數(shù)的變化周期為時間間隔進(jìn)行抽取檢測得到的溶解氣體的氣體濃度的時序預(yù)測模型，對所述時序預(yù)測模型進(jìn)行測試，得到所述時序預(yù)測模型的平均絕對百分比誤差；

29、分析預(yù)警模塊：將平均絕對百分比誤差進(jìn)行排序，分析得到最優(yōu)的抽取檢測間隔時間，將變壓器油按照最優(yōu)的抽取檢測間隔時間進(jìn)行抽取檢測，對各種溶解氣體的氣體濃度建立時序預(yù)測模型，預(yù)測值超出閾值發(fā)出警報。

30、進(jìn)一步的，變壓器參數(shù)模塊包括采集變壓器參數(shù)單元和分析變壓器參數(shù)的變化周期單元；

31、采集變壓器參數(shù)單元：通過檢測裝置對變壓器工作時的運行參數(shù)進(jìn)行采集；

32、分析變壓器參數(shù)的變化周期單元：對采集的數(shù)據(jù)建立曲線圖，分析得到變壓器工作時的運行參數(shù)的變化周期。

33、進(jìn)一步的，采集氣體濃度模塊包括采集標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度單元和采集參考?xì)怏w濃度單元；

34、采集標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度單元：對變壓器油中的溶解氣體按照不同變壓器運行參數(shù)的變化周期進(jìn)行抽取檢測，得到變壓器油中溶解氣體的氣體濃度；

35、采集參考?xì)怏w濃度單元：對變壓器各種運行參數(shù)的變化周期進(jìn)行分析得到參考周期，對變壓器油中的溶解氣體按照參考周期進(jìn)行抽取檢測，得到變壓器油中溶解氣體的氣體濃度。

36、進(jìn)一步的，時序預(yù)測模型模塊包括建立時序預(yù)測模型單元和測試時序預(yù)測模型單元；

37、建立時序預(yù)測模型單元：根據(jù)各種運行參數(shù)變化周期抽取檢測到的溶解氣體的氣體濃度集建立時序預(yù)測模型；

38、測試時序預(yù)測模型單元：對各種運行參數(shù)變化周期抽取檢測到的溶解氣體的氣體濃度集建立時序預(yù)測模型進(jìn)行測試，得到時序預(yù)測模型的平均絕對百分比誤差。

39、進(jìn)一步的，分析預(yù)警模塊包括分析采集時間間隔單元和建立預(yù)警單元；

40、分析采集時間間隔單元：對時序預(yù)測模型的平均絕對百分比誤差進(jìn)行分析，得到最優(yōu)采集時間間隔；

41、建立預(yù)警單元：將變壓器油按照最優(yōu)的抽取檢測間隔時間進(jìn)行抽取檢測，建立各種溶解氣體的氣體濃度的時序預(yù)測模型，預(yù)測結(jié)果出現(xiàn)異常，發(fā)出警報。

42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：本發(fā)明通過采集變壓器工作時的運行參數(shù)，得到運行參數(shù)的變化周期，對變壓器油按照變化周期為時間間隔進(jìn)行抽取檢測，對變壓器油中溶解氣體的氣體濃度建立時序預(yù)測模型，對時序預(yù)測模型進(jìn)行測試，得到平均絕對百分比誤差，根據(jù)平均絕對百分比誤差分析，得到最優(yōu)的抽取檢測間隔時間，將變壓器油按照最優(yōu)的抽取檢測間隔時間進(jìn)行抽取檢測，建立各種溶解氣體濃度時序預(yù)測模型，對變壓器進(jìn)行預(yù)測監(jiān)管。找到最優(yōu)的抽取檢測間隔時間，首先保證精確的預(yù)測，其次避免數(shù)據(jù)采集過多，造成資源浪費。