本發(fā)明涉及變壓器設(shè)備，具體為多維度空間可視化的變壓器設(shè)備監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、變壓器為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組設(shè)計的變壓器，它用于將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓調(diào)整到適合電網(wǎng)傳輸或用戶使用的電壓水平。

2、公開號為cn117520976a的專利申請公開了一種應(yīng)用可視化監(jiān)控的變壓器裝置，主要通過根據(jù)變壓器的工作狀況信息各個周期異常度以及相鄰周期之間的突變度劃分?jǐn)?shù)據(jù)場，根據(jù)數(shù)據(jù)場進(jìn)行離群因子分析得到異常數(shù)據(jù)點，提高了對異常數(shù)據(jù)點檢測的準(zhǔn)確度和效率，上述專利雖然解決了變壓器監(jiān)控的問題，但是在實際操作中還存在以下問題：

3、1.沒有將變壓器以及變壓器監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行更為準(zhǔn)確的位置部署，從而導(dǎo)致后期無法根據(jù)異常進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

4、2.沒有將監(jiān)測變壓器的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)測和分析，從而導(dǎo)致變壓器異常時無法及時進(jìn)行警報。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供多維度空間可視化的變壓器設(shè)備監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，通過坐標(biāo)軸確認(rèn)和數(shù)據(jù)類型的分類，選擇適合的圖表類型來展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的三維可視化，這種可視化方式使得數(shù)據(jù)變化趨勢、異常點一目了然，有助于操作人員快速理解和把握設(shè)備狀態(tài)，將數(shù)據(jù)融合完成的目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維模型軟件中進(jìn)行場景創(chuàng)建，實現(xiàn)了變壓器設(shè)備在三維空間中的直觀展示，自動選擇最快的傳輸信道確保數(shù)據(jù)能迅速從設(shè)備傳輸?shù)教幚碇行模瑴p少傳輸延遲，提高系統(tǒng)的實時響應(yīng)能力，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、多維度空間可視化的變壓器設(shè)備監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，包括：

4、設(shè)備位置部署單元，用于：

5、將變壓器以及傳感器進(jìn)行位置部署，位置部署完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將變壓器以及傳感器位置部署完成的數(shù)據(jù)標(biāo)注為部署變壓器數(shù)據(jù)；

6、部署數(shù)據(jù)處理單元，用于：

7、將部署變壓器數(shù)據(jù)傳輸至處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理后得到目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)；

8、部署數(shù)據(jù)可視化構(gòu)建單元，用于:

9、將目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并將分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，數(shù)據(jù)融合后進(jìn)行三維模型構(gòu)建，三維模型構(gòu)建后得到變壓器可視化模型。

10、優(yōu)選的，所述設(shè)備位置部署單元，還用于：

11、變壓器為燃機(jī)發(fā)電變壓器，變壓器設(shè)備包括主變壓器、配電變壓器和輔助變壓器，其中，主變壓器還包括升壓變壓器和降壓變壓器；

12、變壓器還包括監(jiān)測傳感器，監(jiān)測傳感器包括溫度傳感器、油位傳感器、壓力傳感器、電流互感器、電壓互感器、絕緣監(jiān)測裝置、氣體分析器、局部放電檢測器和保護(hù)繼電器；

13、將變壓器和監(jiān)測傳感器進(jìn)行位置部署；

14、其中，主變壓器安裝在發(fā)電機(jī)附近；配電變壓器安裝在電負(fù)荷中心位置；輔助變壓器安裝在電氣室附近；

15、溫度傳感器安裝在變壓器的油箱或繞組部件上；油位傳感器安裝在變壓器油箱內(nèi)；壓力傳感器安裝在油箱或壓力釋放裝置上；電流互感器安裝在主變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)的斷路器附近；電壓互感器安裝在高壓一側(cè)；絕緣監(jiān)測裝置安裝在變壓器的絕緣油系統(tǒng)中；氣體分析器連接到變壓器的油取樣系統(tǒng)中；局部放電檢測器安裝在變壓器的套管或繞組附近；保護(hù)繼電器安裝在控制室內(nèi)或靠近變壓器的電氣室內(nèi)；

16、變壓器和監(jiān)測傳感器位置部署完成后標(biāo)注為部署變壓器數(shù)據(jù)。

17、優(yōu)選的，所述部署數(shù)據(jù)處理單元，還用于：

18、將部署變壓器數(shù)據(jù)傳輸至處理中心；

19、部署變壓器數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時，自動選擇傳輸速度最快的傳輸信道，其中，根據(jù)部署變壓器數(shù)據(jù)的傳輸量，選擇傳輸信道中信道剩余容量大于部署變壓器數(shù)據(jù)傳輸量的傳輸信道作為傳輸至處理中心的傳輸信道；

20、傳輸完成后將處理中心中的部署變壓器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；

21、數(shù)據(jù)處理包括降維、投影、圖形表示和交互性數(shù)據(jù)處理；

22、先將部署變壓器數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，降維處理為將部署變壓器數(shù)據(jù)中每個傳感器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行選取，選取完成后使用t-snf進(jìn)行數(shù)據(jù)降維；

23、將降維完成的部署變壓器數(shù)據(jù)映射到低維空降，同時，將部署變壓器數(shù)據(jù)中的時間序列數(shù)據(jù)投影到時間軸上；

24、將投影完成的部署變壓器數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形表示，圖形表示類型包括散點圖、折線圖、熱力圖和平行坐標(biāo)圖，其中，散點圖為傳感器數(shù)據(jù)中表示兩個變量之間關(guān)系的圖形；折線圖為部署變壓器數(shù)據(jù)中時間序列數(shù)據(jù)的變化趨勢圖形；熱力圖為傳感器數(shù)據(jù)在空間上的分布圖形；平行坐標(biāo)圖為部署變壓器數(shù)據(jù)中變壓器和傳感器的坐標(biāo)軸圖形；

25、將圖形表示完成的部署變壓器數(shù)據(jù)利用d3.js進(jìn)行交互式圖表創(chuàng)建；

26、創(chuàng)建完成后得到目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)。

27、優(yōu)選的，所述部署數(shù)據(jù)可視化構(gòu)建單元，還用于：

28、將目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)分析包括全局特征提取和局部特征提??；

29、全局特征提取為將目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)計算，數(shù)據(jù)計算包括平均值計算，標(biāo)準(zhǔn)層計算和中位數(shù)計算，數(shù)據(jù)計算完成后得到目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)的整體特征數(shù)據(jù)；

30、將整體特征數(shù)據(jù)中的時間序列特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，時間序列特征包括周期性、趨勢和季節(jié)性；

31、利用傅里葉變換技術(shù)提取時間序列特征數(shù)據(jù)中的頻率特征數(shù)據(jù)；

32、局部特征提取為將目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)中每個數(shù)據(jù)點的局部均值和方差進(jìn)行計算，計算后得到局部特征數(shù)據(jù)；

33、將局部特征數(shù)據(jù)利用hht技術(shù)進(jìn)行局部特征提取；

34、將頻率特征數(shù)據(jù)和局部特征數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合；

35、數(shù)據(jù)融合流程為將頻率特征數(shù)據(jù)和局部特征數(shù)據(jù)直接在特征維度上進(jìn)行拼接，拼接完成后得到特征向量；

36、使用注意力機(jī)制將特征向量中的特征權(quán)重進(jìn)行確認(rèn)，將頻率特征數(shù)據(jù)和局部特征數(shù)據(jù)根據(jù)特征權(quán)重進(jìn)行加權(quán)融合；

37、將加權(quán)融合完成的頻率特征數(shù)據(jù)和局部特征數(shù)據(jù)對機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練；

38、最終得到數(shù)據(jù)融合完成的目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)。

39、優(yōu)選的，所述部署數(shù)據(jù)可視化構(gòu)建單元，還用于：

40、將數(shù)據(jù)融合完成的目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維模型軟件中進(jìn)行場景創(chuàng)建；

41、場景創(chuàng)建完成后將變壓器和傳感進(jìn)行三維形狀創(chuàng)建；

42、根據(jù)頻率特征數(shù)據(jù)和局部特征數(shù)據(jù)將創(chuàng)建的三維形狀進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，參數(shù)包括大小、位置和旋轉(zhuǎn)角度；

43、三維形狀的參數(shù)調(diào)整完成后將頻率特征數(shù)據(jù)和局部特征數(shù)據(jù)映射到三維形狀中，映射完成后得到變壓器和傳感器的三維模型；

44、將三維模型利用渲染工具進(jìn)行模型渲染，并添加交互功能，最終得到變壓器可視化模型。

45、多維度空間可視化的變壓器設(shè)備監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，包括：

46、設(shè)備數(shù)據(jù)實時監(jiān)測單元，用于：

47、傳感器將變壓器進(jìn)行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，監(jiān)測數(shù)據(jù)采集完成后得到設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)；

48、監(jiān)測數(shù)據(jù)處理單元，用于：

49、將設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，數(shù)據(jù)預(yù)處理完成后得到目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)；

50、監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化標(biāo)注及預(yù)警單元，用于：

51、將目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警分析，并根據(jù)預(yù)警分析結(jié)果將異常數(shù)據(jù)提取，將提取的異常數(shù)據(jù)以及目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化處理，并根據(jù)異常數(shù)據(jù)的異常閾值進(jìn)行不同程度的告警警報。

52、優(yōu)選的，所述設(shè)備數(shù)據(jù)實時監(jiān)測單元，還用于：

53、傳感器將變壓器進(jìn)行實時監(jiān)測；

54、監(jiān)測數(shù)據(jù)包括溫度數(shù)據(jù)、油位數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、絕緣數(shù)據(jù)、氣體分析數(shù)據(jù)、局部放電數(shù)據(jù)和保護(hù)繼電器狀態(tài)數(shù)據(jù)；

55、監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取后進(jìn)行唯一編碼標(biāo)號；

56、唯一編碼標(biāo)號流程為先將編碼規(guī)則進(jìn)行確認(rèn)，編碼規(guī)則為編碼長度、編碼分段數(shù)量以及編碼格式；

57、編碼規(guī)則確認(rèn)后進(jìn)行編碼結(jié)構(gòu)設(shè)計；

58、編碼結(jié)構(gòu)設(shè)計為將編碼規(guī)則確認(rèn)完成的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼前綴確認(rèn)，編碼前綴包括傳感器型號、位置編碼和數(shù)據(jù)監(jiān)測時間戳；

59、編碼前綴確認(rèn)完成后得到設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)。

60、優(yōu)選的，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)處理單元，還用于：

61、將設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至處理中心進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

62、并且，設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時，自動選擇傳輸速度最快的傳輸信道；

63、傳輸完成后將處理中心中的設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

64、數(shù)據(jù)預(yù)處理流程為數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、特征提取、數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)降維；

65、數(shù)據(jù)清洗為將設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行無關(guān)數(shù)據(jù)和重復(fù)數(shù)據(jù)去除以及缺失值和異常值處理；

66、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為將數(shù)據(jù)清洗完成的設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)依次進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理和時間序列轉(zhuǎn)換；

67、特征提取為將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成的設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)中的特征數(shù)據(jù)進(jìn)行提取；

68、數(shù)據(jù)集成為將特征提取完成的設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)集合并和數(shù)據(jù)融合；

69、數(shù)據(jù)降維為將數(shù)據(jù)集成完成的設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)利用pca進(jìn)行維度減少；

70、數(shù)據(jù)降維完成后得到目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

71、優(yōu)選的，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化標(biāo)注及預(yù)警單元，還用于：

72、將目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，其中，標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測曲線數(shù)據(jù)為傳感器監(jiān)測變壓器時，變壓器的合格監(jiān)測數(shù)據(jù)閾值，標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測曲線數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行調(diào)?。?/p>

73、將目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)中的每個子數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，其中，子數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)預(yù)處理后的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

74、將曲線轉(zhuǎn)換完成的子數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測曲線數(shù)據(jù)中屬性對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線重疊；

75、曲線重疊后將沒有與標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測曲線數(shù)據(jù)重疊的子數(shù)據(jù)標(biāo)注為異常數(shù)據(jù)；

76、并將每個異常數(shù)據(jù)的異常閾值進(jìn)行確認(rèn)，其中，異常區(qū)間為未重疊區(qū)域的區(qū)域面積。

77、優(yōu)選的，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)可視化標(biāo)注及預(yù)警單元，還用于；

78、將目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)軸確認(rèn)，其中，坐標(biāo)軸確認(rèn)之前先確認(rèn)目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型和圖表類型；

79、溫度數(shù)據(jù)、油位數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、絕緣數(shù)據(jù)為數(shù)值數(shù)據(jù)，使用折線圖或散點圖；保護(hù)繼電器狀態(tài)數(shù)據(jù)為分類數(shù)據(jù)，使用條形圖或餅圖；局部放電數(shù)據(jù)為事件數(shù)據(jù)，使用散點圖或時間序列圖；氣體分析數(shù)據(jù)為多變量數(shù)據(jù)，使用多軸圖表；

80、目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型和圖表類型確認(rèn)完成后進(jìn)行坐標(biāo)軸確認(rèn)，坐標(biāo)軸為x軸和y軸；

81、目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)的坐標(biāo)軸確認(rèn)后得到目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)的三維可視化數(shù)據(jù)；

82、將目標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)中的異常數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入至三維可視化數(shù)據(jù)對應(yīng)的軸線中，并以特殊顏色進(jìn)行區(qū)別；

83、同時，將異常數(shù)據(jù)與傳感器進(jìn)行對應(yīng)，對應(yīng)完成后根據(jù)異常閾值進(jìn)行不同程度的傳感器告警警報，告警警報在顯示終端以及三維可視化數(shù)據(jù)中進(jìn)行提示。

84、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

85、1.本發(fā)明提供的多維度空間可視化的變壓器設(shè)備監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，通過全局特征提取和局部特征提取，能夠全面捕捉變壓器數(shù)據(jù)的整體和局部特性，確保數(shù)據(jù)分析的完整性和準(zhǔn)確性，利用傅里葉變換和hht技術(shù)進(jìn)一步提取時間序列的頻率特征和局部特征，這些高級特征分析有助于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中隱藏的模式和異常，提高監(jiān)控系統(tǒng)的預(yù)測和診斷能力，將數(shù)據(jù)融合完成的目標(biāo)部署變壓器數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維模型軟件中進(jìn)行場景創(chuàng)建，實現(xiàn)了變壓器設(shè)備在三維空間中的直觀展示。這種可視化方式有助于運維人員快速理解設(shè)備布局和運行狀。

86、2.本發(fā)明提供的多維度空間可視化的變壓器設(shè)備監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，通過坐標(biāo)軸確認(rèn)和數(shù)據(jù)類型的分類，選擇適合的圖表類型來展示監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的三維可視化，這種可視化方式使得數(shù)據(jù)變化趨勢、異常點一目了然，有助于操作人員快速理解和把握設(shè)備狀態(tài)，通過多維度空間可視化的方式，可以同時展示多個監(jiān)測參數(shù)的數(shù)據(jù)變化情況，以及它們之間的關(guān)聯(lián)和相互影響，這種多維度的預(yù)警分析有助于更全面、更深入地了解設(shè)備的運行狀態(tài)和潛在風(fēng)險，提高了預(yù)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和有效性。

87、3.本發(fā)明提供的多維度空間可視化的變壓器設(shè)備監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，自動選擇最快的傳輸信道確保數(shù)據(jù)能迅速從設(shè)備傳輸?shù)教幚碇行?，減少傳輸延遲，提高系統(tǒng)的實時響應(yīng)能力，數(shù)據(jù)清洗步驟有效去除了無關(guān)數(shù)據(jù)、重復(fù)數(shù)據(jù)，并處理了缺失值和異常值，顯著提高了數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性，為后續(xù)分析奠定了堅實基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)處理流程包括了降維、投影、圖形表示和交互性處理，這些步驟的有序結(jié)合使得大量復(fù)雜的變壓器數(shù)據(jù)能夠被有效簡化和可視化。