本發(fā)明涉及電力和人工智能，特別涉及一種應(yīng)用于變電站的流量數(shù)據(jù)差異化分析方法。

背景技術(shù)：

1、變電站是改變電壓的場(chǎng)所，在變電站內(nèi)具有多種電力設(shè)備，如變壓器、電抗器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、電壓互感器、電流互感器等。如變壓器等電力設(shè)備在出現(xiàn)一些故障的初期，并不會(huì)立即停止工作，在故障逐漸加重到一定程度時(shí)才會(huì)無(wú)法正常運(yùn)行。當(dāng)電力設(shè)備的故障加重時(shí)，可能會(huì)造成多處運(yùn)行系統(tǒng)癱瘓，導(dǎo)致供電故障，影響人們的生活。而如果能在故障初期發(fā)現(xiàn)故障的存在，就能避免故障加重導(dǎo)致的電力設(shè)備損壞。因此，對(duì)變電站進(jìn)行監(jiān)測(cè)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變電站的異常情況，從而通過(guò)及時(shí)采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)于預(yù)防潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性具有重要意義。

2、基于變電站的流量數(shù)據(jù)對(duì)變電站的異常狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)是目前主要的監(jiān)測(cè)方式。比如，采用閾值監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)變流量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后基于流量數(shù)據(jù)的差異化分析確定變電站的異常狀態(tài)。然而，現(xiàn)有的變電站流量數(shù)據(jù)的差異化準(zhǔn)確性較差，進(jìn)而降低了變電站異常狀態(tài)分析的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，針對(duì)以上不足，有必要提出一種應(yīng)用于變電站的流量數(shù)據(jù)差異化分析方法，以提高變電站流量數(shù)據(jù)差異化分析的準(zhǔn)確信，進(jìn)而提高變電站異常狀態(tài)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。

2、本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于變電站的流量數(shù)據(jù)差異化分析方法，包括：

3、預(yù)先構(gòu)建所述變電站運(yùn)行過(guò)程的數(shù)字孿生模型；其中，所述數(shù)字孿生模型中包括各流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；其中，每一個(gè)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位用于監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的至少一種類型的電力數(shù)據(jù)；

4、獲取變電站內(nèi)設(shè)置的覆蓋各電力設(shè)備的流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位所采集到的流量數(shù)據(jù)，并導(dǎo)入所述數(shù)字孿生模型；

5、根據(jù)所述流量數(shù)據(jù)，生成表征流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位所監(jiān)測(cè)的電力設(shè)備存在異常的電力設(shè)備異常信息；

6、從所述數(shù)字孿生模型中獲取生成所述電力設(shè)備異常信息的目標(biāo)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；

7、從所述流量數(shù)據(jù)中獲取所述目標(biāo)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)流量數(shù)據(jù)；

8、利用基于深度學(xué)習(xí)預(yù)先訓(xùn)練的差異化評(píng)估模型對(duì)所述目標(biāo)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行差異化分析，得到差異化分析結(jié)果。

9、優(yōu)選的，所述預(yù)先構(gòu)建所述變電站運(yùn)行過(guò)程的數(shù)字孿生模型，包括：

10、構(gòu)建當(dāng)前變電站運(yùn)行過(guò)程中各電力設(shè)備物理實(shí)體所對(duì)應(yīng)的三維模型；

11、獲取變電站運(yùn)行過(guò)程中各流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位之間的通信鏈路關(guān)系；

12、以各電力設(shè)備對(duì)應(yīng)的三維模型作為有向拓?fù)鋱D的節(jié)點(diǎn)，以各流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位之間的通信鏈路關(guān)系作為節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，構(gòu)建有向拓?fù)鋱D；

13、將各流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位所采集的流量數(shù)據(jù)與所述有向拓?fù)鋱D各節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三維模型進(jìn)行匹配，得到所述數(shù)字孿生模型。

14、優(yōu)選的，所述獲取變電站內(nèi)設(shè)置的覆蓋各電力設(shè)備的流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位所采集到的流量數(shù)據(jù)，包括：

15、獲取當(dāng)前變電站內(nèi)各電力設(shè)備的工藝單元特征；其中，所述工藝單元特征包括功能特征、工作參數(shù)特征、結(jié)構(gòu)特征和安全可靠性特征；

16、根據(jù)所述工藝單元特征的結(jié)構(gòu)特征提取流程信息；其中，所述流程信息包括電力設(shè)備的裝配順序和裝配關(guān)系；

17、根據(jù)所述流程信息，確定各電力設(shè)備的流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位；

18、根據(jù)所述工藝單元特征中的功能特征，確定各流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型；

19、實(shí)時(shí)獲取各流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位所對(duì)應(yīng)的各電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型的流量數(shù)據(jù)。

20、優(yōu)選的，所述根據(jù)所述流量數(shù)據(jù)生成表征流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位所監(jiān)測(cè)的電力設(shè)備存在異常的電力設(shè)備異常信息，包括：

21、預(yù)設(shè)各流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的各電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型所對(duì)應(yīng)的流量閾值、流量偏差閾值和異常時(shí)間閾值；

22、針對(duì)各流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型，計(jì)算該電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型的流量數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)流量閾值的差值，得到偏差流量；

23、將所述偏差流量與所述流量偏差閾值進(jìn)行比較，并在所述偏差流量大于所述流量偏差閾值時(shí)，累計(jì)當(dāng)前電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型對(duì)應(yīng)的偏差流量大于流量偏差閾值的時(shí)間；

24、當(dāng)累計(jì)時(shí)間大于所述異常時(shí)間閾值時(shí)，將對(duì)應(yīng)的電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型標(biāo)記為異常類型，并生成對(duì)應(yīng)該異常類型所在流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的電力設(shè)備的電力設(shè)備異常信息。

25、優(yōu)選的，所述利用基于深度學(xué)習(xí)預(yù)先訓(xùn)練的差異化評(píng)估模型對(duì)所述目標(biāo)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行差異化分析，包括：

26、基于深度學(xué)習(xí)，預(yù)先訓(xùn)練用于對(duì)變電站的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行差異化分析的差異化評(píng)估模型；

27、對(duì)所述目標(biāo)流量數(shù)據(jù)分別進(jìn)行時(shí)間和空間的特征提取，得到流量時(shí)空特征序列；

28、將所述流量時(shí)空特征序列輸入所述差異化評(píng)估模型中，輸出變電站流量數(shù)據(jù)的差異化分析結(jié)果。

29、優(yōu)選的，所述對(duì)所述目標(biāo)流量數(shù)據(jù)分別進(jìn)行時(shí)間和空間的特征提取，包括：

30、預(yù)先訓(xùn)練用于對(duì)流量數(shù)據(jù)的流量變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)的ltsm神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；

31、將所述目標(biāo)流量數(shù)據(jù)輸入所述ltsm神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，得到當(dāng)前監(jiān)測(cè)周期內(nèi)對(duì)應(yīng)所述目標(biāo)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的目標(biāo)流量變化趨勢(shì)特征；

32、將所述流量變化趨勢(shì)特征導(dǎo)入預(yù)先訓(xùn)練的變電站有向拓?fù)鋱D對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)中；其中，該變電站有向拓?fù)鋱D中各流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位構(gòu)成拓?fù)鋱D的節(jié)點(diǎn)；

33、以所述目標(biāo)流量數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，確定所述變電站有向拓?fù)鋱D中該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與各相鄰節(jié)點(diǎn)的耦合權(quán)重；

34、根據(jù)所述耦合權(quán)重確定各相鄰節(jié)點(diǎn)作用于目標(biāo)節(jié)點(diǎn)后的特征聚合表示，得到所述流量時(shí)空特征序列。

35、優(yōu)選的，所述確定所述變電站有向拓?fù)鋱D中該目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與各相鄰節(jié)點(diǎn)的耦合權(quán)重，包括：

36、獲取所述變電站有向拓?fù)鋱D中目標(biāo)節(jié)點(diǎn)及其相鄰節(jié)點(diǎn)在歷史監(jiān)測(cè)周期內(nèi)未生成電力設(shè)備異常信息時(shí)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)及其相鄰節(jié)點(diǎn)所采集到的第一歷史流量時(shí)序序列；以及，獲取變電站有向拓?fù)鋱D中目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在歷史監(jiān)測(cè)周期內(nèi)生成電力設(shè)備異常信息時(shí)，相鄰節(jié)點(diǎn)所采集到的第二歷史流量時(shí)序序列；

37、根據(jù)所述第一歷史流量時(shí)序序列計(jì)算目標(biāo)節(jié)點(diǎn)及其相鄰節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型的第一平均流量信息；以及，根據(jù)所述第二歷史流量時(shí)序序列計(jì)算相鄰節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型的第二平均流量信息；

38、根據(jù)所述第一歷史流量時(shí)序序列和所述第一平均流量信息，確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)及其相鄰節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電力數(shù)據(jù)類型的第一流量幅度時(shí)序序列；以及，根據(jù)所述第二歷史流量時(shí)序序列和所述第二平均流量信息，確定相鄰節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電力數(shù)據(jù)類型的第二流量幅度時(shí)序序列；

39、根據(jù)所述第一流量幅度時(shí)序序列和所述第二流量幅度時(shí)序序列，計(jì)算相鄰節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型的差異化系數(shù)；

40、根據(jù)所述差異化系數(shù)，確定所述耦合權(quán)重。

41、優(yōu)選的，

42、所述根據(jù)所述第一歷史流量時(shí)序序列和所述第一平均流量信息確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)及其相鄰節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電力數(shù)據(jù)類型的第一流量幅度時(shí)序序列，或根據(jù)第二歷史流量時(shí)序序列和所述第二平均流量信息確定對(duì)應(yīng)的第二流量幅度時(shí)序序列時(shí)，利用如下計(jì)算式計(jì)算得到：

43、

44、其中，hi表示節(jié)點(diǎn)i的流量幅度時(shí)序序列，xil表示節(jié)點(diǎn)i在第l時(shí)刻的流量幅度，n表示時(shí)刻總數(shù)，qil表示節(jié)點(diǎn)i在第l時(shí)刻的流量，qila表示節(jié)點(diǎn)i的平均流量，δ為轉(zhuǎn)化系數(shù)；

45、和/或，

46、所述根據(jù)所述第一流量幅度時(shí)序序列和所述第二流量幅度時(shí)序序列計(jì)算相鄰節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型的差異化系數(shù)時(shí)，利用如下計(jì)算式得到：

47、

48、其中，y(ij)表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的差異化系數(shù)，xil表示從所述第一流量幅度時(shí)序序列中得到的節(jié)點(diǎn)i在第l時(shí)刻的流量幅度，xjl表示從所述第一流量幅度時(shí)序序列中得到的節(jié)點(diǎn)j在第l時(shí)刻的流量幅度，yil表示從所述第二流量幅度時(shí)序序列中得到的節(jié)點(diǎn)i在第l時(shí)刻的流量幅度，yjl表示從所述第二流量幅度時(shí)序序列中得到的節(jié)點(diǎn)j在第l時(shí)刻的流量幅度；

49、和/或，

50、所述根據(jù)所述差異化系數(shù)確定所述耦合權(quán)重時(shí)，利用如下計(jì)算式得到：

51、eij＝θy(ij)

52、其中，eij表征節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的耦合權(quán)重，y(ij)表示節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的差異化系數(shù)，θ表示轉(zhuǎn)換系數(shù)。

53、優(yōu)選的，所述根據(jù)所述耦合權(quán)重確定各相鄰節(jié)點(diǎn)作用于目標(biāo)節(jié)點(diǎn)后的特征聚合表示，包括利用如下計(jì)算式得到：

54、fr*＝relu(pfr+∑z∈ury(rz)pfz)

55、其中，fr*表示節(jié)點(diǎn)r的特征聚合表示，relu表示激活函數(shù)，p表示特征變換的參數(shù)矩陣，y(rz)表示節(jié)點(diǎn)r對(duì)節(jié)點(diǎn)z的耦合權(quán)重，ur表示節(jié)點(diǎn)r的相鄰節(jié)點(diǎn)集合，fr和fz分別為節(jié)點(diǎn)r和節(jié)點(diǎn)z的目標(biāo)流量變化趨勢(shì)特征。

56、優(yōu)選的，在得到變電站流量數(shù)據(jù)的差異化分析結(jié)果之后，進(jìn)一步包括：

57、獲取與所述目標(biāo)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位相鄰的其他流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的電力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)類型的預(yù)估流量時(shí)序序列；

58、將各相鄰流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的預(yù)估流量時(shí)序序列與對(duì)應(yīng)的流量閾值、流量偏差閾值和異常時(shí)間閾值進(jìn)行比較；

59、根據(jù)比較結(jié)果確定各相鄰流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位是否產(chǎn)生潛在異常類型，以及產(chǎn)生潛在異常類型的預(yù)估時(shí)間戳；

60、根據(jù)產(chǎn)生所述潛在異常類型的相鄰流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和預(yù)估時(shí)間戳，生成對(duì)應(yīng)的異常預(yù)防措施。

61、由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的變電站電力設(shè)備的故障監(jiān)測(cè)方法中，首先預(yù)先構(gòu)建變電站運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)字孿生模型，然后獲取變電站內(nèi)各電力設(shè)備的流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位所采集到的流量數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)字孿生模型中。進(jìn)一步，根據(jù)流量數(shù)據(jù)生成表征流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的電力設(shè)備存在異常的電力設(shè)備異常信息，并通過(guò)數(shù)字孿生模型進(jìn)行顯示，如此可以進(jìn)一步從數(shù)字孿生模型中確定出生成電力設(shè)備異常信息的目標(biāo)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，進(jìn)而可以從流量數(shù)據(jù)中獲取得到目標(biāo)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)流量數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，利用預(yù)先訓(xùn)練的差異化評(píng)估模型對(duì)目標(biāo)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行差異化分析處理，即可得到變電站流量數(shù)據(jù)的差異化分析結(jié)果，進(jìn)而可以對(duì)變電站的異常狀態(tài)進(jìn)行分析。由此可見(jiàn)，本方案構(gòu)建變電站運(yùn)行過(guò)程的數(shù)字孿生模型，能夠?qū)崟r(shí)模擬變電站的運(yùn)行過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)變電站中各設(shè)備的動(dòng)態(tài)在線監(jiān)測(cè)。而且在數(shù)字孿生模型的基礎(chǔ)上基于深度學(xué)習(xí)構(gòu)建了差異化評(píng)估模型，能夠基于各流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位采集到的流量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)變電站的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)差異化分析，如此通過(guò)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)在線分析能夠提高變電站流量數(shù)據(jù)差異化分析的準(zhǔn)確性，進(jìn)而能夠及時(shí)分析得出變電站是否存在異常狀態(tài)。進(jìn)一步，可以通過(guò)在故障成熟前對(duì)變電站的異常狀態(tài)采取有效的措施，避免早期故障成熟之后產(chǎn)生更嚴(yán)重的事故和損失。