本發(fā)明涉及避雷器監(jiān)測，具體為一種基于仿真模型的避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、仿真模型是一種重要的研究和測試工具，通過物理模型或者數(shù)字模型對真實(shí)物體或者系統(tǒng)進(jìn)行模擬和仿真分析，可以幫助研究人員對系統(tǒng)進(jìn)行測試和分析，節(jié)約時間和成本；物理模型通常通過實(shí)體模型測試及驗(yàn)證設(shè)計(jì)、模擬系統(tǒng)行為和預(yù)測性能，數(shù)學(xué)模型通常通過數(shù)學(xué)方程、公式、圖表來模擬系統(tǒng)的行為、分析變量的關(guān)系和進(jìn)行預(yù)測，研究人員根據(jù)具體的研究對象和研究目的來選擇合適的模型。

2、避雷器的監(jiān)測頻率通常不是固定的，是根據(jù)避雷器的類型、安裝環(huán)境和當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件等多種因素確定；避雷器的常見監(jiān)測頻率為定期年度檢測、半年檢測、季度檢測和按需檢測等，無法對突發(fā)情況即時響應(yīng)，可能會影響重要電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于仿真模型的避雷器在線監(jiān)測系統(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：

3、一種基于仿真模型的避雷器在線監(jiān)測方法，本方法包括以下步驟：

4、步驟s1.提取避雷器的日志記錄，調(diào)取避雷器的每個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)的歷史泄露電流信息和歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息；根據(jù)歷史泄露電流信息和歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息，對歷史事件觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)記；

5、步驟s2.基于事件觸發(fā)狀態(tài)的標(biāo)記結(jié)果，對事件觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息的映射；根據(jù)映射關(guān)系，計(jì)算事件觸發(fā)概率；

6、步驟s3.通過仿真技術(shù)，構(gòu)建避雷器的三維模型；基于避雷器仿真模型，計(jì)算避雷器實(shí)際外觀特征與標(biāo)準(zhǔn)外觀特征的相似度；

7、步驟s4.基于避雷器當(dāng)前的運(yùn)行時間，預(yù)測避雷器的異常風(fēng)險(xiǎn)值；當(dāng)避雷器的異常風(fēng)險(xiǎn)值大于等于風(fēng)險(xiǎn)值閾值，則發(fā)出預(yù)警提示信息至工作人員。

8、進(jìn)一步的，所述步驟s1的具體實(shí)施過程包括：

9、步驟s11.通過泄漏電流計(jì)采集避雷器泄露電流的數(shù)值；通過時間記錄器記錄避雷器運(yùn)行時間，生成避雷器的日志記錄；

10、步驟s12.對歷史事件觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)記，獲取任意一個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息和該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息對應(yīng)的歷史泄露電流信息，所述事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)為在預(yù)設(shè)時間段避雷器觸發(fā)事件狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)，且每結(jié)束一個預(yù)設(shè)時間段記錄一個事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)；對該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息進(jìn)行事件觸發(fā)狀態(tài)標(biāo)記，所述事件觸發(fā)狀態(tài)包括避雷器正常、避雷器異常和避雷器損壞；在該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)的時間信息對應(yīng)的歷史泄露電流信息中，如果泄露電流小于第一預(yù)設(shè)泄露電流，則將該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息標(biāo)記為避雷器異常；如果泄露電流大于第二預(yù)設(shè)泄露電流，則將該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息標(biāo)記為避雷器損壞；反之，則將該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息標(biāo)記為避雷器正常；對所有歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行事件觸發(fā)狀態(tài)梳理并標(biāo)記。

11、隨著時間的推移，避雷器會有一定程度的老化，避雷器的老化程度越高，泄露電流越大，當(dāng)泄露電流達(dá)到第一預(yù)設(shè)泄露電流時，會導(dǎo)致避雷器的功能出現(xiàn)異常，從而需要工作人員進(jìn)行排查風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)泄露電流達(dá)到第二預(yù)設(shè)泄露電流時，避雷器無法保護(hù)電氣設(shè)備免受雷電過電壓、操作過電壓和工頻暫態(tài)過電壓的危害，從而需要工作人員進(jìn)行設(shè)備更換。

12、進(jìn)一步的，所述步驟s2的具體實(shí)施過程包括：

13、步驟s21.統(tǒng)計(jì)所有歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息，并生成歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間集合，記為t＝{tm|m∈[1，m]}，其中，tm表示第m個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間，m表示歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間的總數(shù)；將事件觸發(fā)狀態(tài)標(biāo)記為c＝{cv|v∈[1，3]}，其中，c1、c2、c3分別表示避雷器正常、避雷器異常和避雷器損壞；將事件觸發(fā)狀態(tài)與歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間進(jìn)行時間→事件觸發(fā)狀態(tài)的映射，其中，一個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間對應(yīng)一個歷史事件觸發(fā)狀態(tài)，即tm→cv；

14、步驟s22.對事件觸發(fā)轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行梳理，如果相鄰的兩個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間發(fā)生了事件觸發(fā)轉(zhuǎn)移情況，則將該事件標(biāo)記為觸發(fā)轉(zhuǎn)移事件，所述觸發(fā)轉(zhuǎn)移事件表示為ci→cj，其中，i、j∈[1，3]且i≠j，并生成事件觸發(fā)轉(zhuǎn)移矩陣，記為：{fij}3×3；

15、步驟s23.統(tǒng)計(jì)每一種觸發(fā)轉(zhuǎn)移事件的數(shù)量，記為supij，計(jì)算觸發(fā)轉(zhuǎn)移概率：其中，pij表示由ci→cj的觸發(fā)轉(zhuǎn)移事件的概率。

16、由于避雷器的普遍性，避雷器從一種確定的觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種不確定的觸發(fā)狀態(tài)有三種可能，每一種可能在實(shí)際生活中的概率不同，計(jì)算ci→cj在三種可能的概率，可以預(yù)測在下一個事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)ci→cj的可能性，從而預(yù)測避雷器是否正常工作。

17、進(jìn)一步的，所述步驟s3的具體實(shí)施過程包括：

18、步驟s31.基于避雷器的日志記錄，利用仿真軟件生成避雷器三維模型；基于避雷器三維模型，提取避雷器三維模型的各個方向的標(biāo)準(zhǔn)外觀特征，并構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)外觀特征集des＝{da|a∈[1，a]}，其中，da第a個方向三維模型的標(biāo)準(zhǔn)外觀特征的像素點(diǎn)集，a表示三維模型的方向總數(shù)，所述像素點(diǎn)包括像素點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)和像素值；

19、步驟s32.提取避雷器的歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間的三維模型各個方向?qū)嶋H外觀特征，構(gòu)建外觀特征集mes＝{ma|a∈[1，a]}，其中，ma表示第a個方向三維模型的實(shí)際外觀特征的像素點(diǎn)集；

20、步驟s33.計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)外觀特征與實(shí)際外觀特征的相似度：其中，num(da∩ma)表示第a個方向三維模型在相同坐標(biāo)點(diǎn)像素值相同的像素點(diǎn)個數(shù)，num(da∪ma)表示第a個方向三維模型的像素點(diǎn)總數(shù)。

21、避雷器是否需要進(jìn)行排查，不僅需要通過泄露電流的大小對其進(jìn)行內(nèi)部評估，還需要通過避雷器的實(shí)際外觀特征與標(biāo)準(zhǔn)外觀特征的相似度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外部評估，所述標(biāo)準(zhǔn)外觀特征即避雷器無臟污無損傷時的外觀特征；當(dāng)避雷器外部有臟污會導(dǎo)致避雷器表面局部發(fā)熱，這種發(fā)熱現(xiàn)象不僅加速了避雷器的老化，還可能影響避雷器內(nèi)部的電壓分布，導(dǎo)致部分閥片承受過高電壓，進(jìn)一步加速老化或引發(fā)絕緣件閃絡(luò)，從而導(dǎo)致泄露電流變大，影響對避雷器的性能的判斷。

22、進(jìn)一步的，所述步驟s4的具體實(shí)施過程包括：

23、步驟s41.基于避雷器當(dāng)前的運(yùn)行時間，預(yù)測避雷器出現(xiàn)異常的觸發(fā)轉(zhuǎn)移概率：

24、p＝p12+p13；計(jì)算避雷器異常值d，當(dāng)避雷器出現(xiàn)異常的觸發(fā)轉(zhuǎn)移概率達(dá)到預(yù)設(shè)異常閾值時，則避雷器異常值d＝1，反之，避雷器異常值d＝0；

25、當(dāng)觸發(fā)狀態(tài)由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)移到異常狀態(tài)和損壞狀態(tài)時，說明避雷器出現(xiàn)一定的問題，如避雷器出現(xiàn)臟污導(dǎo)致泄漏電流增大，只需要清理干凈，避雷器就可正常工作；如泄露電流過大導(dǎo)致避雷器損壞，則需要工作人員直接進(jìn)行零件更換；這些情況均需要工作人員及時排查。

26、步驟s42.基于避雷器當(dāng)前的三維模型，計(jì)算避雷器標(biāo)準(zhǔn)外觀特征與實(shí)際外觀特征的相似度；

27、步驟s43.計(jì)算避雷器的異常風(fēng)險(xiǎn)值：f＝d-sign(hue-1)，其中，sign(*)表示符號函數(shù)；預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)值閾值，如果避雷器的異常風(fēng)險(xiǎn)值大于等于風(fēng)險(xiǎn)值閾值，則發(fā)出預(yù)警提示信息至工作人員，預(yù)警提示信息包括預(yù)測避雷器異常的觸發(fā)轉(zhuǎn)移概率和避雷器標(biāo)準(zhǔn)外觀特征與實(shí)際外觀特征的相似度。

28、當(dāng)避雷器內(nèi)部泄露電流可能出現(xiàn)異常但外觀沒有改變時，即d＝1，sign(hue-1)＝0，需要工作人員進(jìn)行異常排查，內(nèi)部是否是因?yàn)榱慵母鼡Q導(dǎo)致泄露電流暫時異?；蛘邇?nèi)部功能是否已損壞；當(dāng)避雷器內(nèi)部泄露電流無異常但外觀出現(xiàn)改變(如臟污和裂痕)時，即d＝0，sign(hue-1)＝-1，需要工作人員進(jìn)行異常排查，避雷器外殼是否需要清理、是否需要修補(bǔ)，防止外殼導(dǎo)致避雷器的老化加快；當(dāng)避雷器內(nèi)部泄露電流異常但外觀出現(xiàn)改變時，即d＝1，sign(hue-1)＝-1，需要工作人員對避雷器的外殼和內(nèi)部均進(jìn)行排查。

29、一種基于仿真模型的避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、事件觸發(fā)模塊、特征相似模塊和預(yù)警模塊；

30、所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于調(diào)取避雷器的每個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)的歷史泄露電流信息和歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息；根據(jù)歷史泄露電流信息和歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息，對歷史事件觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)記；

31、所述事件觸發(fā)模塊，基于事件觸發(fā)狀態(tài)的標(biāo)記結(jié)果，對事件觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息的映射；根據(jù)映射關(guān)系，計(jì)算事件觸發(fā)概率；

32、所述特征相似模塊，通過仿真技術(shù)，構(gòu)建避雷器的三維模型；基于避雷器仿真模型，計(jì)算避雷器實(shí)際外觀特征與標(biāo)準(zhǔn)外觀特征的相似度；

33、所述預(yù)警模塊，基于避雷器當(dāng)前的運(yùn)行時間，預(yù)測避雷器的異常風(fēng)險(xiǎn)值；當(dāng)避雷器的異常風(fēng)險(xiǎn)值大于等于風(fēng)險(xiǎn)值閾值，則發(fā)出預(yù)警提示信息至工作人員。

34、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括日志記錄單元和標(biāo)記單元；

35、所述日志記錄單元，通過泄漏電流計(jì)采集避雷器泄露電流的數(shù)值；通過時間記錄器記錄避雷器運(yùn)行時間，生成避雷器的日志記錄；

36、所述標(biāo)記單元，通過對歷史事件觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)記，獲取任意一個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息和該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息對應(yīng)的歷史泄露電流信息，所述事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)為在預(yù)設(shè)時間段避雷器觸發(fā)事件狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)，且每結(jié)束一個預(yù)設(shè)時間段記錄一個事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)；對該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息進(jìn)行事件觸發(fā)狀態(tài)標(biāo)記，所述事件觸發(fā)狀態(tài)包括避雷器正常、避雷器異常和避雷器損壞；在該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)的時間信息對應(yīng)的歷史泄露電流信息中，如果泄露電流小于第一預(yù)設(shè)泄露電流，則將該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息標(biāo)記為避雷器異常；如果泄露電流大于第二預(yù)設(shè)泄露電流，則將該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息標(biāo)記為避雷器損壞；反之，則將該歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息標(biāo)記為避雷器正常；對所有歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行事件觸發(fā)狀態(tài)梳理并標(biāo)記。

37、進(jìn)一步的，所述事件觸發(fā)模塊包括映射單元和觸發(fā)轉(zhuǎn)移概率單元；

38、所述映射單元，通過統(tǒng)計(jì)所有歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息，并生成歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間集合，記為t＝{tm|m∈[1，m]}，其中，tm表示第m個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間，m表示歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間的總數(shù)；將事件觸發(fā)狀態(tài)標(biāo)記為c＝{cv|v∈[1，3]}，其中，c1、c2、c3分別表示避雷器正常、避雷器異常和避雷器損壞；將事件觸發(fā)狀態(tài)與歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間進(jìn)行時間→事件觸發(fā)狀態(tài)的映射，其中，一個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間對應(yīng)一個歷史事件觸發(fā)狀態(tài)，即tm→cv；

39、所述觸發(fā)轉(zhuǎn)移概率單元，通過對事件觸發(fā)轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行梳理，如果相鄰的兩個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間發(fā)生了事件觸發(fā)轉(zhuǎn)移情況，則將該事件標(biāo)記為觸發(fā)轉(zhuǎn)移事件，所述觸發(fā)轉(zhuǎn)移事件表示為ci→cj，其中，i、j∈[1，3]且i≠j，并生成事件觸發(fā)轉(zhuǎn)移矩陣，記為：{fij}3×3；統(tǒng)計(jì)每一種觸發(fā)轉(zhuǎn)移事件的數(shù)量，記為supij，計(jì)算觸發(fā)轉(zhuǎn)移概率：其中，pij表示由ci→cj的觸發(fā)轉(zhuǎn)移事件的概率。

40、進(jìn)一步的，所述特征相似模塊包括外觀特征單元和相似度單元；

41、所述外觀特征單元，基于避雷器的日志記錄，利用仿真軟件生成避雷器三維模型；基于避雷器三維模型，提取避雷器三維模型的各個方向的標(biāo)準(zhǔn)外觀特征，并構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)外觀特征集des＝{da|a∈[1，a]}，其中，da第a個方向三維模型的標(biāo)準(zhǔn)外觀特征的像素點(diǎn)集，a表示三維模型的方向總數(shù)，所述像素點(diǎn)包括像素點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)和像素值；提取避雷器的歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間的三維模型各個方向?qū)嶋H外觀特征，構(gòu)建外觀特征集mes＝{ma|a∈[1，a]}，其中，ma表示第a個方向三維模型的實(shí)際外觀特征的像素點(diǎn)集；

42、所述相似度單元，用于計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)外觀特征與實(shí)際外觀特征的相似度：其中，num(da∩ma)表示第a個方向三維模型在相同坐標(biāo)點(diǎn)像素值相同的像素點(diǎn)個數(shù)，num(da∪ma)表示第a個方向三維模型的像素點(diǎn)總數(shù)。

43、進(jìn)一步的，所述預(yù)警模塊包括風(fēng)險(xiǎn)單元和預(yù)警單元；

44、所述風(fēng)險(xiǎn)單元，基于避雷器當(dāng)前的運(yùn)行時間，預(yù)測避雷器出現(xiàn)異常的觸發(fā)轉(zhuǎn)移概率：p＝p12+p13；計(jì)算避雷器異常值d，當(dāng)避雷器出現(xiàn)異常的觸發(fā)轉(zhuǎn)移概率達(dá)到預(yù)設(shè)異常閾值時，則避雷器異常值d＝1，反之，避雷器異常值d＝0；基于避雷器當(dāng)前的三維模型，計(jì)算避雷器標(biāo)準(zhǔn)外觀特征與實(shí)際外觀特征的相似度；計(jì)算避雷器的異常風(fēng)險(xiǎn)值：f＝d-sign(hue-1)，其中，sign(*)表示符號函數(shù)；

45、所述預(yù)警單元，通過預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)值閾值，如果避雷器的異常風(fēng)險(xiǎn)值大于等于風(fēng)險(xiǎn)值閾值，則發(fā)出預(yù)警提示信息至工作人員，預(yù)警提示信息包括預(yù)測避雷器異常的觸發(fā)轉(zhuǎn)移概率和避雷器標(biāo)準(zhǔn)外觀特征與實(shí)際外觀特征的相似度。

46、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)明提供的一種基于仿真模型的避雷器在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法中，通過避雷器的日志記錄，調(diào)取避雷器的每個歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)的歷史泄露電流信息和歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息；對歷史事件觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)記；基于事件觸發(fā)狀態(tài)的標(biāo)記結(jié)果，對事件觸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行歷史事件觸發(fā)節(jié)點(diǎn)時間信息的映射；根據(jù)映射關(guān)系，計(jì)算事件觸發(fā)概率；通過仿真技術(shù)，構(gòu)建避雷器的三維模型；基于避雷器仿真模型，計(jì)算避雷器實(shí)際外觀特征與標(biāo)準(zhǔn)外觀特征的相似度；基于避雷器當(dāng)前的運(yùn)行時間，預(yù)測避雷器的異常風(fēng)險(xiǎn)值；當(dāng)避雷器的異常風(fēng)險(xiǎn)值大于等于風(fēng)險(xiǎn)值閾值，則發(fā)出預(yù)警提示信息至工作人員；從而實(shí)現(xiàn)對突發(fā)情況的即時響應(yīng)，同時確保了重要電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。