CN118137682A - 配电自动化主站硬件故障主动检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了配电自动化主站硬件故障主动检测系统及方法，属于电力系统技术领域；为解决难以实时发现和处理潜在故障的问题，配电线路感知模块和运行数据告警模块可以及时发现配电网的异常和故障，并通过短信功能及时通知相关人员，从而缩短故障发现和处理的时间，减少停电时间，提高电力系统的稳定性，故障信息发布模块通过配网主站对线路进行拓扑甄别，结合配电终端的故障信号，能够准确地研判出故障范围，帮助维修人员快速定位并修复故障，整个系统通过短信功能将监测结果、告警信息、故障研判信息等及时发送给相关人员，提高了信息的传递效率和沟通效率，使得相关人员能够及时获取所需信息，做出正确的决策。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，特别涉及配电自动化主站硬件故障主动检测系统及方法。
背景技术
随着科技的不断进步和电力系统的迅猛发展，配电自动化系统的安全性和稳定性已经成为保障整个电网可靠运行的关键因素。配电自动化系统负责监控、控制和保护配电网络中的设备，确保电力供应的连续性和质量。然而，传统的配电系统监控方法在面对日益复杂的电网结构和更高的供电要求时，显得力不从心。
传统的配电系统监控主要依赖于人工巡检和定期维护。这种方式不仅需要大量的人力资源投入，而且巡检周期长，难以实时发现和处理潜在故障。此外，人工巡检还可能受到人为因素如疲劳、疏忽等的影响，导致监控结果的不准确或遗漏。同时，随着配电网规模的不断扩大和设备的日益增多，传统监控方法的效率和效果已难以满足现代电力系统的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供配电自动化主站硬件故障主动检测系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：配电自动化主站硬件故障主动检测系统，包括：
硬件故障监测模块，用于：
监测电力质量，分析电压波动、电流谐波、电能质量，并通过采集和分析配电自动化系统中的数据，发现异常情况，判断系统是否存在故障，同时利用智能传感器实时监测配电设备的状态信息，并与预设的故障模型进行比对，判断配电设备是否存在故障；
配电线路感知模块，用于：
通过合并配电线路上配网终端的信号，实现对配电线路的提前感知，并通过短信功能将感知结果发送至线路负责人；
运行数据告警模块，用于：
设置越限告警量值，实时比对配电网运行值与限值差距，当长时间超过限值时，通过短信功能发送告警信息至负责人；
故障信息发布模块，用于：
通过配网主站对线路进行拓扑甄别，结合配电终端的故障信号，综合研判出故障范围，并通过短信功能将故障研判信息发布至各县公司；
运行状态预警模块，用于：
通过主站平台代理单元读取硬件设备的运行状态，设定报警条件，当硬件设备持续异常时，通过短信功能发送预警信息至设备管理人员。
进一步的，所述硬件故障监测模块包括：
电力质量监测单元，用于：
监测电网的电压、电流波形，分析电压波动、电流谐波，提供电能质量的实时数据；
数据采集分析单元，用于：
从配电自动化系统中采集实时数据，分析数据以检测异常情况，提供故障预警和诊断信息；
智能传感监测单元，用于：
实时监测配电设备的状态信息，状态信息包括温度、振动、压力，将传感器数据与预设的故障模型进行比对，提供设备故障预警和诊断信息。
进一步的，所述电力质量监测单元包括用于信号调理的高精度模拟前端、用于波形分析和处理的数字信号处理器以及用于存储原始数据和分析结果的存储器；
所述智能传感监测单元包括用于检测温度、振动、压力的智能传感器、用于传感器数据的读取和处理的微控制器以及用于传感器数据传输的紫蜂协议无线通信。
进一步的，所述配电线路感知模块包括：
信号收集单元，用于：
收集配电线路上各配网终端的信号，包括电压、电流、温度参数，通过有线或无线方式与配网终端连接，实时获取数据；
信号合并处理单元，用于：
接收信号收集单元传来的数据，进行合并处理，通过算法分析判断配电线路的状态，识别潜在的故障或异常；
短信通知单元，用于：
当信号合并处理单元识别到异常时，将触发短信发送功能，将感知结果以短信的形式发送至线路负责人的移动设备，短信内容包括异常类型、位置。
进一步的，所述运行数据告警模块包括：
告警阈值设置单元，用于：
允许用户或管理员设置各类运行参数的告警阈值，提供界面让用户输入告警阈值，提供默认告警阈值以及根据历史数据自动推荐告警阈值；
实时比较判定单元，用于：
将所述数据采集分析单元提供的实时数据与告警阈值设置单元设定的告警阈值进行比较，判断当前的实时数据是否超过设定的告警阈值，并记录超过告警阈值的持续时间；
告警触发发送单元，用于：
当实时比较判定单元检测到某参数超过告警阈值且持续时间达到预设的告警触发时间时，触发告警，通过与配电线路感知模块交互短信发送功能，将告警信息发送到预设的负责人手机号码上。
进一步的，所述故障信息发布模块包括：
拓扑甄别单元，用于：
接收配网主站提供的线路拓扑数据，对拓扑数据进行处理，使用深度优先搜索对拓扑数据进行遍历和分析，构建线路连接图，识别出各线路之间的关键节点和路径，得到线路拓扑信息；
故障信号处理单元，用于：
接收来自配电终端的故障信号，对接收到的故障信号进行去噪、滤波操作，提取信号中的关键特征，关键特征包括故障类型、故障发生时间、故障发生区域；
故障研判单元，用于：
结合拓扑甄别单元提供的线路拓扑信息和故障信号处理单元提供的关键特征，进行综合研判，确定故障的具体影响范围、可能的原因和可能的传播路径，将故障研判结果格式化为短信内容，通过与配电线路感知模块交互短信发送功能，将短信发送至各县公司指定的接收人。
进一步的，所述运行状态预警模块包括：
主站平台代理单元，用于：
接收和发送来自其他模块的数据请求和响应，与配网主站平台通信；
运行状态读取单元，用于：
通过主站平台代理单元，读取硬件设备的实时运行状态信息，所述实时运行状态信息包括电压、电流、温度、湿度关键参数；
预警条件设定单元，用于：
根据硬件设备的正常运行范围和预设的安全阈值，设定报警条件，当读取到的运行状态信息超过设定的安全阈值时，触发预警机制，将预警结果格式化为短信内容，通过与配电线路感知模块交互短信发送功能，将发送短信至预设的设备管理人员手机号码上。
进一步的，信号合并处理单元接收所述信号收集单元传来的数据并进行合并处理，通过算法分析判断配电线路的状态，识别潜在的故障或异常，具体包括以下步骤：
根据所述信号收集单元传来的数据获取每个配网终端的指标变量值；
将所有配网终端的指标变量值进行汇总并合并处理，得到处理数据；
获取每个配网终端的配置文件；
将每个配网终端在正常运行状态下的指标变量和该配网终端的配置文件导入到邻域保持嵌入算法进行建模，获取配网终端的邻域保持嵌入模型；
将所述处理数据导入至所述邻域保持嵌入模型中以判断出所述配电线路是否发生故障；
若是，根据配网终端的电压参数和电流参数确定极限变量，基于极限变量确定运行扰动因子；
根据零模电压初始行波与零模电流初始行波的极性，判断运行扰动因子是否位于区内，获取判断结果；
若运行扰动因子位于区内，获取反映配网终端潜在故障的相关特征参量并基于各相关特征参量计算各特征参量统计指标值；
将所述各特征参量统计指标值与预先确定的各特征参量统计指标值的阈值区间进行比较，判断配网终端是否存在潜在故障风险；
根据判断结果确定配网终端的潜在故障风险类型。
进一步的，所述告警阈值设置单元根据历史数据自动推荐告警阈值，包括：
根据历史数据确定每个固定周期内的指标波动情况；
根据每个固定周期内的指标波动情况确定每项指标的波动指数；
基于历史数据确定每项指标在每个固定周期内的异常数据以及设备故障情况；
根据每项指标在每个固定周期内的异常数据以及设备故障情况确定该项指标的故障诱发因子；
根据每项指标的故障诱发因子和该项指标的波动指数以及该项指标在诱发故障下的最大参考值和正常工作状态下的标准值计算出该项指标的预警推荐告警阈值：
；
其中，表示为第i项指标的预警推荐告警阈值，/>表示为第i项指标在正常工作状态下的标准值，/>表示为第i项指标在诱发故障下的最大参考值，ln表示为自然对数，/>表示为第i项指标的常态稳定频率，/>表示为第i项指标的波动指数，/>表示为第i项指标的故障诱发因子，/>表示为工作环境干预因子。
本发明的另一目的在于提出一种配电自动化主站硬件故障主动检测系统的实现方法，包括如下步骤：
步骤一：硬件故障监测模块通过对电力质量进行监测和分析，发现电压波动、电流谐波、电能质量问题，判断系统是否存在故障，同时采集和分析配电自动化系统中的各种数据，发现系统中的异常情况，同时利用智能传感器对配电设备进行监测，实时获取配电设备的状态信息，通过与预设的故障模型进行比对，判断配电设备是否存在故障；
步骤二：配电线路感知模块通过配电线路上配网终端信号合并，实时监测配电线路的运行状态，发现异常情况，通过短信功能将相关信息发送给线路负责人；
步骤三：运行数据告警模块对配电网运行设置越限告警量值，实时比对配电网运行值与限值差距，当长时间超过限值时，经由短信功能发至负责人；
步骤四：故障信息发布模块通过配网主站对线路进行拓扑甄别，结合配电终端的故障信号，综合研判出故障范围，再由短信功能发布至各县公司；
步骤五：运行状态预警模块通过主站平台代理单元读取硬件设备的运行状态，设定报警条件，当硬件设备持续异常时，经由短信功能发至设备管理人员。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过实时监测和快速通知，配电线路感知模块能够帮助线路负责人及时发现并处理潜在的故障或异常，有助于提升故障处理效率，减少故障对电力系统运行的影响，提高电力系统的稳定性和可靠性。通过自动化的监测和通知机制，配电线路感知模块能够减少人工巡检的频率和人力成本，同时，准确及时的故障识别和处理也能避免设备损坏和停电带来的经济损失，进一步降低运维成本。
2.本发明的告警阈值设置单元通过提供界面让用户输入告警阈值，并提供默认告警阈值以及根据历史数据自动推荐告警阈值的功能，确保了告警阈值的设置既灵活又科学，能够真实反映配电网的实际运行状况，实时比较判定单元通过判断当前数据是否超过设定的告警阈值，并记录超过告警阈值的持续时间，系统能够精准地识别出潜在的异常或故障情况，告警触发发送单元的及时告警机制能够确保负责人迅速获取告警信息，并采取相应的处理措施，从而缩短故障处理时间，减少停电损失。
3.本发明的拓扑甄别单元通过接收配网主站提供的线路拓扑数据，使用深度优先搜索算法进行遍历和分析，从而构建出精确的线路连接图，有助于系统更好地理解配电网的拓扑结构，识别出关键节点和路径，在故障发生时快速定位故障点，减少排查时间，故障信号处理单元有助于提高信号的质量，使得故障类型、发生时间和发生区域等关键信息更加准确可靠，故障研判单元结合拓扑甄别单元提供的线路拓扑信息和故障信号处理单元提取的故障信息，进行综合研判，能够更全面地了解故障的影响范围、可能的原因和传播路径，从而提高故障研判的准确性和效率。
4.本发明通过自动化的运行状态监控和预警机制，运行状态预警模块能够减轻人工监控的负担，减少人工巡检的频率和人力成本。同时，自动预警机制也能够减少人为错误和疏漏的可能性，提高监控的准确性和可靠性。通过实时状态监控和自动预警机制，运行状态预警模块能够帮助运维人员及时发现并处理硬件设备的异常或故障，优化系统的运维效率。这种能力有助于提升配电系统的整体性能和稳定性，为电力系统的可靠运行提供有力保障。
附图说明
图1为本发明的系统模块示意图；
图2为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了解决传统的配电系统监控方法往往依赖于人工巡检和定期维护，这种方法不仅效率低下，而且难以实时发现和处理潜在故障的技术问题，请参阅图1-2，本发明提供以下技术方案：
配电自动化主站硬件故障主动检测系统，包括：
硬件故障监测模块，用于：
监测电力质量，分析电压波动、电流谐波、电能质量，并通过采集和分析配电自动化系统中的数据，发现异常情况，判断系统是否存在故障，同时利用智能传感器实时监测配电设备的状态信息，并与预设的故障模型进行比对，判断配电设备是否存在故障；
配电线路感知模块，用于：
通过合并配电线路上配网终端的信号，实现对配电线路的提前感知，并通过短信功能将感知结果发送至线路负责人；
运行数据告警模块，用于：
设置越限告警量值，实时比对配电网运行值与限值差距，当长时间超过限值时，通过短信功能发送告警信息至负责人；
故障信息发布模块，用于：
通过配网主站对线路进行拓扑甄别，结合配电终端的故障信号，综合研判出故障范围，并通过短信功能将故障研判信息发布至各县公司；
运行状态预警模块，用于：
通过主站平台代理单元读取硬件设备的运行状态，设定报警条件，当硬件设备持续异常时，通过短信功能发送预警信息至设备管理人员。
具体的，通过硬件故障监测模块和运行状态预警模块，系统能够实时监控配电设备的状态，配电线路感知模块和运行数据告警模块可以及时发现配电网的异常和故障，并通过短信功能及时通知相关人员，从而缩短故障发现和处理的时间，减少停电时间，提高电力系统的稳定性，故障信息发布模块通过配网主站对线路进行拓扑甄别，结合配电终端的故障信号，能够准确地研判出故障范围，帮助维修人员快速定位并修复故障，整个系统通过短信功能将监测结果、告警信息、故障研判信息等及时发送给相关人员，提高了信息的传递效率和沟通效率，使得相关人员能够及时获取所需信息，做出正确的决策。硬件故障监测模块包括：
电力质量监测单元，用于：
监测电网的电压、电流波形，分析电压波动、电流谐波，提供电能质量的实时数据；
其中，电力质量监测单元在实现上述功能时所需的关键组件包括用于信号调理的高精度模拟前端、用于波形分析和处理的数字信号处理器以及用于存储原始数据和分析结果的存储器；
数据采集分析单元，用于：
从配电自动化系统中采集实时数据，分析数据以检测异常情况，提供故障预警和诊断信息；
智能传感监测单元，用于：
实时监测配电设备的状态信息，状态信息包括温度、振动、压力，将传感器数据与预设的故障模型进行比对，提供设备故障预警和诊断信息。
其中，智能传感监测单元在实现上述功能时所需的关键组件包括用于检测温度、振动、压力的智能传感器、用于传感器数据的读取和处理的微控制器以及用于传感器数据传输的紫蜂协议无线通信。
具体的，电力质量监测单元通过高精度模拟前端和数字信号处理器，能够精确捕捉电网的电压、电流波形，深入分析电压波动、电流谐波等电力质量问题，有助于及时发现电能质量的异常变化，为电力系统稳定运行提供有力保障，数据采集分析单元能够高效地从配电自动化系统中采集实时数据，并通过内置的分析算法检测异常情况，使得系统能够迅速做出响应，提供准确的故障预警和诊断信息，智能传感监测单元通过集成温度、振动、压力等多种传感器，能够实时监测配电设备的状态信息，通过与预设的故障模型进行比对，系统能够及时发现设备故障的早期迹象，为设备管理人员提供预警和诊断信息，从而避免设备突发故障导致的生产中断。
配电线路感知模块包括：
信号收集单元，用于：
收集配电线路上各配网终端的信号，包括电压、电流、温度参数，通过有线或无线方式与配网终端连接，实时获取数据；
信号合并处理单元，用于：
接收信号收集单元传来的数据，进行合并处理，通过算法分析判断配电线路的状态，识别潜在的故障或异常；
短信通知单元，用于：
当信号合并处理单元识别到异常时，将触发短信发送功能，将感知结果以短信的形式发送至线路负责人的移动设备，短信内容包括异常类型、位置。
具体的，信号收集单元实时收集配电线路上各配网终端的信号，使得系统能够及时掌握配电线路的运行状态，为后续的故障研判和预警提供基础数据，信号合并处理单元能够综合考虑多个配网终端的数据，提高故障识别的准确性，减少误判和漏判的可能性，当信号合并处理单元识别到异常时，短信通知单元能够迅速触发短信发送功能，将感知结果以短信的形式发送至线路负责人的移动设备。这种快速通知机制能够确保线路负责人及时获取异常信息，并迅速采取应对措施，缩短故障处理时间，减少停电损失。
通过实时监测和快速通知，配电线路感知模块能够帮助线路负责人及时发现并处理潜在的故障或异常，有助于提升故障处理效率，减少故障对电力系统运行的影响，提高电力系统的稳定性和可靠性。通过自动化的监测和通知机制，配电线路感知模块能够减少人工巡检的频率和人力成本，同时，准确及时的故障识别和处理也能避免设备损坏和停电带来的经济损失，进一步降低运维成本。
运行数据告警模块包括：
告警阈值设置单元，用于：
允许用户或管理员设置各类运行参数的告警阈值，提供界面让用户输入告警阈值，提供默认告警阈值以及根据历史数据自动推荐告警阈值；
实时比较判定单元，用于：
将数据采集分析单元提供的实时数据与告警阈值设置单元设定的告警阈值进行比较，判断当前的实时数据是否超过设定的告警阈值，并记录超过告警阈值的持续时间；
告警触发发送单元，用于：
当实时比较判定单元检测到某参数超过告警阈值且持续时间达到预设的告警触发时间时，触发告警，通过与配电线路感知模块交互短信发送功能，将告警信息发送到预设的负责人手机号码上。
具体的，告警阈值设置单元通过提供界面让用户输入告警阈值，并提供默认告警阈值以及根据历史数据自动推荐告警阈值的功能，确保了告警阈值的设置既灵活又科学，能够真实反映配电网的实际运行状况，实时比较判定单元通过判断当前的实时数据是否超过设定的告警阈值，并记录超过告警阈值的持续时间，系统能够精准地识别出潜在的异常或故障情况，告警触发发送单元的及时告警机制能够确保负责人迅速获取告警信息，并采取相应的处理措施，从而缩短故障处理时间，减少停电损失。
通过自动化地实时监测、比较判定和告警触发，运行数据告警模块能够显著提高对配电网运行数据的监控效率。这种自动化监控方式能够减少人工监控的工作量，降低人为错误的可能性，提高监控的准确性和可靠性。
故障信息发布模块包括：
拓扑甄别单元，用于：
接收配网主站提供的线路拓扑数据，对拓扑数据进行处理，使用深度优先搜索对拓扑数据进行遍历和分析，构建线路连接图，识别出各线路之间的关键节点和路径，得到线路拓扑信息；
故障信号处理单元，用于：
接收来自配电终端的故障信号，对接收到的故障信号进行去噪、滤波操作，提取信号中的关键特征，关键特征包括故障类型、故障发生时间、故障发生区域；
故障研判单元，用于：
结合拓扑甄别单元提供的线路拓扑信息和故障信号处理单元提供的关键特征，进行综合研判，确定故障的具体影响范围、可能的原因和可能的传播路径，将故障研判结果格式化为短信内容，通过与配电线路感知模块交互短信发送功能，将短信发送至各县公司指定的接收人。
具体的，拓扑甄别单元通过接收配网主站提供的线路拓扑数据，使用深度优先搜索算法进行遍历和分析，从而构建出精确的线路连接图，有助于系统更好地理解配电网的拓扑结构，识别出关键节点和路径，在故障发生时快速定位故障点，减少排查时间，故障信号处理单元有助于提高信号的质量，使得故障类型、发生时间和发生区域等关键信息更加准确可靠，故障研判单元结合拓扑甄别单元提供的线路拓扑信息和故障信号处理单元提取的故障信息，进行综合研判，能够更全面地了解故障的影响范围、可能的原因和传播路径，从而提高故障研判的准确性和效率。
故障研判单元的快速响应和及时通知的机制能够确保相关人员迅速获取故障信息，并采取有效的应对措施，减少故障对电力系统运行的影响，故障信息发布模块的应用使得配电自动化主站硬件故障主动检测系统具备了更强的智能化能力。通过自动化的拓扑分析、故障信号处理和综合研判，系统能够更智能地识别和处理故障，减少人工干预的需要，提高系统的自动化水平。
运行状态预警模块包括：
主站平台代理单元，用于：
接收和发送来自其他模块的数据请求和响应，与配网主站平台通信；
运行状态读取单元，用于：
通过主站平台代理单元，读取硬件设备的实时运行状态信息，所述实时运行状态信息包括电压、电流、温度、湿度关键参数；
预警条件设定单元，用于：
根据硬件设备的正常运行范围和预设的安全阈值，设定报警条件，当读取到的运行状态信息超过设定的安全阈值时，触发预警机制，将预警结果格式化为短信内容，通过与配电线路感知模块交互短信发送功能，将发送短信至预设的设备管理人员手机号码上。
具体的，运行状态读取单元能够实时从硬件设备中读取电压、电流、温度、湿度等关键参数，及时发现硬件设备的异常或故障，为后续的预警和故障处理提供数据支持，预警条件设定单元允许根据硬件设备的正常运行范围和预设的安全阈值来设定报警条件，能够适应不同设备和不同场景的需求，提高预警的准确性和有效性，当运行状态读取单元读取到的实时运行状态信息超过设定的安全阈值时，预警机制会自动触发，并将预警结果格式化为短信内容，通过短信发送功能及时通知预设的设备管理人员，能够确保设备管理人员迅速获取预警信息，采取相应措施，防止故障的发生或扩大。
通过自动化的运行状态监控和预警机制，运行状态预警模块能够减轻人工监控的负担，减少人工巡检的频率和人力成本。同时，自动预警机制也能够减少人为错误和疏漏的可能性，提高监控的准确性和可靠性。通过实时状态监控和自动预警机制，运行状态预警模块能够帮助运维人员及时发现并处理硬件设备的异常或故障，优化系统的运维效率。这种能力有助于提升配电系统的整体性能和稳定性，为电力系统的可靠运行提供有力保障。
在一个实施例中，信号合并处理单元接收所述信号收集单元传来的数据并进行合并处理，通过算法分析判断配电线路的状态，识别潜在的故障或异常，具体包括以下步骤：
根据信号收集单元传来的数据获取每个配网终端的指标变量值；
将所有配网终端的指标变量值进行汇总并合并处理，得到处理数据；
获取每个配网终端的配置文件；
将每个配网终端在正常运行状态下的指标变量和该配网终端的配置文件导入到邻域保持嵌入算法进行建模，获取配网终端的邻域保持嵌入模型；
将处理数据导入至所述邻域保持嵌入模型中以判断出所述配电线路是否发生故障；
若是，根据配网终端的电压参数和电流参数确定极限变量，基于极限变量确定运行扰动因子；
根据零模电压初始行波与零模电流初始行波的极性，判断运行扰动因子是否位于区内，获取判断结果；
若运行扰动因子位于区内，获取反映配网终端潜在故障的相关特征参量并基于各相关特征参量计算各特征参量统计指标值；
将所述各特征参量统计指标值与预先确定的各特征参量统计指标值的阈值区间进行比较，判断配网终端是否存在潜在故障风险；
根据判断结果确定配网终端的潜在故障风险类型。
上述技术方案的有益效果为：可以精准地根据配网终端的采集参数结合潜在故障的特征参量来快速精准地评估出配网终端的潜在故障类型，保证了评估精度和效率。
在一个实施例中，告警阈值设置单元根据历史数据自动推荐告警阈值，包括：
根据历史数据确定每个固定周期内的指标波动情况；
根据每个固定周期内的指标波动情况确定每项指标的波动指数；
基于历史数据确定每项指标在每个固定周期内的异常数据以及设备故障情况；
根据每项指标在每个固定周期内的异常数据以及设备故障情况确定该项指标的故障诱发因子；
根据每项指标的故障诱发因子和该项指标的波动指数以及该项指标在诱发故障下的最大参考值和正常工作状态下的标准值计算出该项指标的预警推荐告警阈值：
；
其中，表示为第i项指标的预警推荐告警阈值，/>表示为第i项指标在正常工作状态下的标准值，/>表示为第i项指标在诱发故障下的最大参考值，ln表示为自然对数，/>表示为第i项指标的常态稳定频率，/>表示为第i项指标的波动指数，/>表示为第i项指标的故障诱发因子，/>表示为工作环境干预因子。
上述技术方案的有益效果为：通过结合每项指标的波动情况和故障诱发参数来计算出该项指标的预警推荐告警阈值可以结合历史实际故障情况来客观精准地为每项指标设定一个准确的预警参考阈值从而保证对于指标监控的稳定性和可靠性，提高了安全性和实用性。
本实施例现提出配电自动化主站硬件故障主动检测的方法，包括以下步骤：
步骤一：硬件故障监测模块通过对电力质量进行监测和分析，发现电压波动、电流谐波、电能质量问题，判断系统是否存在故障，同时采集和分析配电自动化系统中的各种数据，发现系统中的异常情况，同时利用智能传感器对配电设备进行监测，实时获取配电设备的状态信息，通过与预设的故障模型进行比对，判断配电设备是否存在故障；
步骤二：配电线路感知模块通过配电线路上配网终端信号合并，实时监测配电线路的运行状态，发现异常情况，通过短信功能将相关信息发送给线路负责人；
步骤三：运行数据告警模块对配电网运行设置越限告警量值，实时比对配电网运行值与限值差距，当长时间超过限值时，经由短信功能发至负责人；
步骤四：故障信息发布模块通过配网主站对线路进行拓扑甄别，结合配电终端的故障信号，综合研判出故障范围，再由短信功能发布至各县公司；
步骤五：运行状态预警模块通过主站平台代理单元读取硬件设备的运行状态，设定报警条件，当硬件设备持续异常时，经由短信功能发至设备管理人员。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.配电自动化主站硬件故障主动检测系统，其特征在于，包括：
硬件故障监测模块，用于：
监测电力质量，分析电压波动、电流谐波、电能质量，并通过采集和分析配电自动化系统中的数据，发现异常情况，判断系统是否存在故障，同时利用智能传感器实时监测配电设备的状态信息，并与预设的故障模型进行比对，判断配电设备是否存在故障；
配电线路感知模块，用于：
通过合并配电线路上配网终端的信号，实现对配电线路的提前感知，并通过短信功能将感知结果发送至线路负责人；
运行数据告警模块，用于：
设置越限告警量值，实时比对配电网运行值与限值差距，当长时间超过限值时，通过短信功能发送告警信息至负责人；
故障信息发布模块，用于：
通过配网主站对线路进行拓扑甄别，结合配电终端的故障信号，综合研判出故障范围，并通过短信功能将故障研判信息发布至各县公司；
运行状态预警模块，用于：
通过主站平台代理单元读取硬件设备的运行状态，设定报警条件，当硬件设备持续异常时，通过短信功能发送预警信息至设备管理人员。
2.如权利要求1所述的配电自动化主站硬件故障主动检测系统，其特征在于：所述硬件故障监测模块包括：
电力质量监测单元，用于：
监测电网的电压、电流波形，分析电压波动、电流谐波，提供电能质量的实时数据；
数据采集分析单元，用于：
从配电自动化系统中采集实时数据，分析数据以检测异常情况，提供故障预警和诊断信息；
智能传感监测单元，用于：
实时监测配电设备的状态信息，状态信息包括温度、振动、压力，将传感器数据与预设的故障模型进行比对，提供设备故障预警和诊断信息。
3.如权利要求2所述的配电自动化主站硬件故障主动检测系统，其特征在于：所述电力质量监测单元包括用于信号调理的高精度模拟前端、用于波形分析和处理的数字信号处理器以及用于存储原始数据和分析结果的存储器；
所述智能传感监测单元包括用于检测温度、振动、压力的智能传感器、用于传感器数据的读取和处理的微控制器以及用于传感器数据传输的紫蜂协议无线通信。
4.如权利要求1所述的配电自动化主站硬件故障主动检测系统，其特征在于：所述配电线路感知模块包括：
信号收集单元，用于：
收集配电线路上各配网终端的信号，包括电压、电流、温度参数，通过有线或无线方式与配网终端连接，实时获取数据；
信号合并处理单元，用于：
接收信号收集单元传来的数据，进行合并处理，通过算法分析判断配电线路的状态，识别潜在的故障或异常；
短信通知单元，用于：
当信号合并处理单元识别到异常时，将触发短信发送功能，将感知结果以短信的形式发送至线路负责人的移动设备，短信内容包括异常类型、位置。
5.如权利要求2所述的配电自动化主站硬件故障主动检测系统，其特征在于：所述运行数据告警模块包括：
告警阈值设置单元，用于：
允许用户或管理员设置各类运行参数的告警阈值，提供界面让用户输入告警阈值，提供默认告警阈值以及根据历史数据自动推荐告警阈值；
实时比较判定单元，用于：
将所述数据采集分析单元提供的实时数据与告警阈值设置单元设定的告警阈值进行比较，判断当前的实时数据是否超过设定的告警阈值，并记录超过告警阈值的持续时间；
告警触发发送单元，用于：
当实时比较判定单元检测到某参数超过告警阈值且持续时间达到预设的告警触发时间时，触发告警，通过与配电线路感知模块交互短信发送功能，将告警信息发送到预设的负责人手机号码上。
6.如权利要求1所述的配电自动化主站硬件故障主动检测系统，其特征在于：所述故障信息发布模块包括：
拓扑甄别单元，用于：
接收配网主站提供的线路拓扑数据，对拓扑数据进行处理，使用深度优先搜索对拓扑数据进行遍历和分析，构建线路连接图，识别出各线路之间的关键节点和路径，得到线路拓扑信息；
故障信号处理单元，用于：
接收来自配电终端的故障信号，对接收到的故障信号进行去噪、滤波操作，提取信号中的关键特征，关键特征包括故障类型、故障发生时间、故障发生区域；
故障研判单元，用于：
结合拓扑甄别单元提供的线路拓扑信息和故障信号处理单元提供的关键特征，进行综合研判，确定故障的具体影响范围、可能的原因和可能的传播路径，将故障研判结果格式化为短信内容，通过与配电线路感知模块交互短信发送功能，将短信发送至各县公司指定的接收人。
7.如权利要求1所述的配电自动化主站硬件故障主动检测系统，其特征在于：所述运行状态预警模块包括：
主站平台代理单元，用于：
接收和发送来自其他模块的数据请求和响应，与配网主站平台通信；
运行状态读取单元，用于：
通过主站平台代理单元，读取硬件设备的实时运行状态信息，所述实时运行状态信息包括电压、电流、温度、湿度关键参数；
预警条件设定单元，用于：
根据硬件设备的正常运行范围和预设的安全阈值，设定报警条件，当读取到的运行状态信息超过设定的安全阈值时，触发预警机制，将预警结果格式化为短信内容，通过与配电线路感知模块交互短信发送功能，将发送短信至预设的设备管理人员手机号码上。
8.如权利要求4所述的配电自动化主站硬件故障主动检测系统，其特征在于，信号合并处理单元接收所述信号收集单元传来的数据并进行合并处理，通过算法分析判断配电线路的状态，识别潜在的故障或异常，具体包括以下步骤：
根据信号收集单元传来的数据获取每个配网终端的指标变量值；
将所有配网终端的指标变量值进行汇总并合并处理，得到处理数据；
获取每个配网终端的配置文件；
将每个配网终端在正常运行状态下的指标变量和该配网终端的配置文件导入到邻域保持嵌入算法进行建模，获取配网终端的邻域保持嵌入模型；
将所述处理数据导入至所述邻域保持嵌入模型中以判断出所述配电线路是否发生故障；
若是，根据配网终端的电压参数和电流参数确定极限变量，基于极限变量确定运行扰动因子；
根据零模电压初始行波与零模电流初始行波的极性，判断运行扰动因子是否位于区内，获取判断结果；
若运行扰动因子位于区内，获取反映配网终端潜在故障的相关特征参量并基于各相关特征参量计算各特征参量统计指标值；
将所述各特征参量统计指标值与预先确定的各特征参量统计指标值的阈值区间进行比较，判断配网终端是否存在潜在故障风险；
根据判断结果确定配网终端的潜在故障风险类型。
9.如权利要求5所述的配电自动化主站硬件故障主动检测系统，其特征在于：所述告警阈值设置单元根据历史数据自动推荐告警阈值，包括：
根据历史数据确定每个固定周期内的指标波动情况；
根据每个固定周期内的指标波动情况确定每项指标的波动指数；
基于历史数据确定每项指标在每个固定周期内的异常数据以及设备故障情况；
根据每项指标在每个固定周期内的异常数据以及设备故障情况确定该项指标的故障诱发因子；
根据每项指标的故障诱发因子和该项指标的波动指数以及该项指标在诱发故障下的最大参考值和正常工作状态下的标准值计算出该项指标的推荐告警阈值：
；
其中，表示为第i项指标的推荐告警阈值，/>表示为第i项指标在正常工作状态下的标准值，/>表示为第i项指标在诱发故障下的最大参考值，ln表示为自然对数，/>表示为第i项指标的常态稳定频率，/>表示为第i项指标的波动指数，/>表示为第i项指标的故障诱发因子，/>表示为工作环境干预因子。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的配电自动化主站硬件故障主动检测系统的实现方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：硬件故障监测模块通过对电力质量进行监测和分析，发现电压波动、电流谐波、电能质量问题，判断系统是否存在故障，同时采集和分析配电自动化系统中的各种数据，发现系统中的异常情况，同时利用智能传感器对配电设备进行监测，实时获取配电设备的状态信息，通过与预设的故障模型进行比对，判断配电设备是否存在故障；
步骤二：配电线路感知模块通过配电线路上配网终端信号合并，实时监测配电线路的运行状态，发现异常情况，通过短信功能将相关信息发送给线路负责人；
步骤三：运行数据告警模块对配电网运行设置越限告警量值，实时比对配电网运行值与限值差距，当长时间超过限值时，经由短信功能发至负责人；
步骤四：故障信息发布模块通过配网主站对线路进行拓扑甄别，结合配电终端的故障信号，综合研判出故障范围，再由短信功能发布至各县公司；
步骤五：运行状态预警模块通过主站平台代理单元读取硬件设备的运行状态，设定报警条件，当硬件设备持续异常时，经由短信功能发至设备管理人员。
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