本發(fā)明涉及一種用于線路故障預(yù)測(cè)的時(shí)序數(shù)據(jù)粒度統(tǒng)一轉(zhuǎn)換方法。

背景技術(shù)：

架空輸電線路常年暴露于野外，經(jīng)常遭受各種惡劣的自然環(huán)境和自然災(zāi)害的侵蝕，對(duì)其安全運(yùn)行造成不同程度的損害，導(dǎo)致線路跳閘和局部范圍的供電中斷。為了尋找線路跳閘的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)其與臨近時(shí)刻不同狀態(tài)量的關(guān)系，需要提供一種不同時(shí)間粒度數(shù)據(jù)的特征表示方法，以實(shí)現(xiàn)不同時(shí)間粒度數(shù)據(jù)的同平面分析。這里的時(shí)間粒度指的是時(shí)序數(shù)據(jù)的采集周期或者采集間隔。

線路跳閘相關(guān)數(shù)據(jù)目前收集的狀態(tài)量有跳閘時(shí)刻的故障描述(相別、進(jìn)側(cè)開(kāi)關(guān)(高)、出側(cè)開(kāi)關(guān)(低)、故障地點(diǎn)、故障原因和重合是否成功)，線路臺(tái)賬數(shù)據(jù)(設(shè)備id、設(shè)備編碼、線路名稱、電壓等級(jí)、所屬地市、投運(yùn)日期、架設(shè)方式、線路性質(zhì)、線路總長(zhǎng)度、電壓等級(jí)、最大允許電流等)，雷電數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)(風(fēng)向、風(fēng)速、陣風(fēng)風(fēng)向、陣風(fēng)風(fēng)速、降水量、相對(duì)濕度、溫度、氣壓、能見(jiàn)度、推送時(shí)間、預(yù)報(bào)時(shí)間(發(fā)布時(shí)間)、入庫(kù)時(shí)間、極大風(fēng)風(fēng)向、極大風(fēng)風(fēng)速)、之前1小時(shí)的負(fù)荷數(shù)據(jù)(量測(cè)設(shè)備、推送時(shí)間、電流、有功功率、無(wú)功功率)和年平均荷電率數(shù)據(jù)等。

線路跳閘時(shí)刻相關(guān)數(shù)據(jù)的采集間隔相差較大，其中負(fù)荷數(shù)據(jù)5分鐘一次，實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)10分鐘一次，雷電數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔不確定，故障數(shù)據(jù)、臺(tái)賬數(shù)據(jù)和年平均荷電率一般不做更新。若要尋找各個(gè)狀態(tài)量對(duì)線路故障可能造成的影響，需要首先將各維度數(shù)據(jù)統(tǒng)一到統(tǒng)一粒度上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種用于線路故障預(yù)測(cè)的時(shí)序數(shù)據(jù)粒度統(tǒng)一轉(zhuǎn)換方法，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)線路故障相關(guān)數(shù)據(jù)的同平面分析，并準(zhǔn)確描述了各屬性序列隨時(shí)間變化的起伏程度與變化趨勢(shì)，較好地保證了原始數(shù)據(jù)特征的完整性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于線路故障預(yù)測(cè)的時(shí)序數(shù)據(jù)粒度統(tǒng)一轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)數(shù)據(jù)和線路故障類型，確定不同的時(shí)間跨度；

(2)確定電流、有功功率和無(wú)功功率屬性取值時(shí)間范圍，計(jì)算雷電數(shù)據(jù)和負(fù)荷數(shù)據(jù)的最大值、最小值和平均值；

(3)計(jì)算負(fù)荷各屬性的變化因子參數(shù)，計(jì)算時(shí)間跨度范圍內(nèi)各屬性的極值點(diǎn)；

(4)根據(jù)變化因子和極值點(diǎn)，對(duì)曲線的趨勢(shì)進(jìn)行判斷，描述各屬性序列隨時(shí)間變化的起伏程度與變化趨勢(shì)；

(5)將不同的趨勢(shì)類別分別對(duì)屬性值進(jìn)行符號(hào)化描述，作為新的狀態(tài)量記錄進(jìn)故障樣本中。

所述步驟(1)中，對(duì)不同類數(shù)據(jù)設(shè)置不同的時(shí)間跨度，具體包括：線路臺(tái)賬數(shù)據(jù)選擇距離故障發(fā)生前最近的一條數(shù)據(jù)；雷電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)選擇故障發(fā)生前t0和之后t1的數(shù)據(jù)；氣象系統(tǒng)的數(shù)據(jù)選擇故障發(fā)生前t0和之后t1的數(shù)據(jù)，負(fù)荷數(shù)據(jù)選擇故障發(fā)生之前設(shè)定時(shí)間的電流、有功功率和無(wú)功功率數(shù)據(jù)。

所述步驟(1)中，若只有一條數(shù)據(jù)，則時(shí)間粒度已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。

所述步驟(2)中，對(duì)于雷電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，若前面規(guī)定的時(shí)間跨度選擇范圍內(nèi)沒(méi)有產(chǎn)生雷電數(shù)據(jù)，則單屬性直接設(shè)置為0；若前面規(guī)定的時(shí)間跨度選擇范圍內(nèi)發(fā)生多次雷電數(shù)據(jù)，則將該時(shí)間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)的最大值、最小值和平均值記錄為一條數(shù)據(jù)，即將時(shí)間序列的一系列單屬性樣本縮減到一個(gè)時(shí)間維度上的三個(gè)數(shù)值，完成時(shí)間粒度的標(biāo)準(zhǔn)化。

所述步驟(3)中，分別計(jì)算負(fù)荷數(shù)據(jù)的三個(gè)屬性的變化因子參數(shù)，包括首端變化因子和尾端變化因子。

所述步驟(4)中，根據(jù)變化因子和極值點(diǎn)，進(jìn)行判斷，并歸為不同形態(tài)的曲線的趨勢(shì)，具體判斷內(nèi)容包括：判斷該段時(shí)間有無(wú)極值點(diǎn)、極值點(diǎn)數(shù)目和各屬性首尾端變化因子的差值δi。

所述步驟(4)中，八種曲線趨勢(shì)，分別是①略微上升；②略微下降；③明顯上升；④明顯下降；⑤先下降后上升；⑥先上升后下降；⑦總體上升；⑧總體下降。

所述步驟(4)中，首先判斷該段時(shí)間有無(wú)極值點(diǎn)，若無(wú)極值點(diǎn)則歸類到①-④類趨勢(shì)；若該段時(shí)間有1個(gè)極值點(diǎn)，則歸類到⑤-⑥類，若該極值點(diǎn)為極大值則判斷為⑤，若該極值點(diǎn)為極小值則判斷為⑥；若該段時(shí)間有2個(gè)極值點(diǎn)，則歸類到⑦-⑧類；若該段時(shí)間段有2個(gè)以上的極值點(diǎn)，則將時(shí)間序列進(jìn)一步分段，分段后重新判斷是否有極值點(diǎn)。

所述步驟(4)中，若0＜|δi|＜δ則確定為略微變化趨勢(shì)，若|δi|≥δ則確定為明顯變化趨勢(shì)，其中δ按照該狀態(tài)量一年中變化差值來(lái)確定，是判斷變化趨勢(shì)為“略微”或“明顯”的條件。若δi＜0則判斷為上升趨勢(shì)，若δi＞0則判斷為下降趨勢(shì)。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明給出一種用于線路故障預(yù)測(cè)的時(shí)序數(shù)據(jù)粒度統(tǒng)一轉(zhuǎn)換方法，實(shí)現(xiàn)了線路故障相關(guān)數(shù)據(jù)的同平面分析；

(2)本發(fā)明提出的趨勢(shì)判斷方法準(zhǔn)確描述了各屬性序列隨時(shí)間變化的起伏程度與變化趨勢(shì)，較好地保證了原始數(shù)據(jù)特征的完整性。

附圖說(shuō)明

圖1(a)-圖1(h)為時(shí)間序列數(shù)據(jù)趨勢(shì)各類的示意圖；

圖2為本發(fā)明的流程示意圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明是一種用于線路故障預(yù)測(cè)的時(shí)序數(shù)據(jù)粒度統(tǒng)一轉(zhuǎn)換方法，用于實(shí)現(xiàn)多粒度時(shí)序數(shù)據(jù)的同平面分析。

本發(fā)明主要涉及線路故障多粒度時(shí)序數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度選擇原則、線路故障時(shí)序數(shù)據(jù)的粒度標(biāo)準(zhǔn)化方法。時(shí)間跨度選擇原則確定了多粒度數(shù)據(jù)的時(shí)間范圍，決定了時(shí)間粒度標(biāo)準(zhǔn)化方法的數(shù)據(jù)輸入。

線路故障多粒度時(shí)序數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度選擇原則

線路故障的發(fā)生與之前一段時(shí)間的狀態(tài)量緊密相關(guān)。本發(fā)明結(jié)合不同類型數(shù)據(jù)的特征和線路故障分析案例，為各類數(shù)據(jù)設(shè)置不同的時(shí)間跨度。

線路臺(tái)賬數(shù)據(jù)選擇距離故障發(fā)生前最近的一條數(shù)據(jù)。

雷電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)選擇故障發(fā)生前10分鐘和之后2分鐘的數(shù)據(jù)。推后2分鐘的目的是為了涵蓋時(shí)鐘不一致而產(chǎn)生的誤差。

氣象系統(tǒng)的數(shù)據(jù)選擇故障發(fā)生前10分鐘和之后2分鐘的數(shù)據(jù)。推后2分鐘的目的是為了涵蓋時(shí)鐘不一致而產(chǎn)生的誤差。

負(fù)荷數(shù)據(jù)選擇故障發(fā)生之前1小時(shí)的電流、有功功率和無(wú)功功率數(shù)據(jù)。

線路故障時(shí)序數(shù)據(jù)的多粒度標(biāo)準(zhǔn)化方法

線路臺(tái)賬數(shù)據(jù)只有一條記錄，時(shí)間粒度已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。

對(duì)于氣象數(shù)據(jù)，一條線路有可能覆蓋兩個(gè)及以上氣象大監(jiān)站。從故障點(diǎn)所在的氣象大監(jiān)站選擇距離故障發(fā)生時(shí)間前最近的實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)。氣象系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為10分鐘一次，而前面的時(shí)間跨度選擇原則決定了僅有一條記錄，時(shí)間粒度已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。

對(duì)于雷電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，若前面規(guī)定的時(shí)間跨度選擇范圍內(nèi)沒(méi)有產(chǎn)生雷電數(shù)據(jù)，則單屬性直接設(shè)置為0；若前面規(guī)定的時(shí)間跨度選擇范圍內(nèi)發(fā)生多次雷電數(shù)據(jù)，則將該時(shí)間段內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)的最大值、最小值和平均值記錄為一條數(shù)據(jù)，即將時(shí)間序列的一系列單屬性樣本縮減到一個(gè)時(shí)間維度上的三個(gè)數(shù)值，完成時(shí)間粒度的標(biāo)準(zhǔn)化。

對(duì)于負(fù)荷數(shù)據(jù)，其每5分鐘產(chǎn)生一條數(shù)據(jù)，包括電流、有功功率、無(wú)功功率三個(gè)屬性。

首先，對(duì)于電流、有功功率、無(wú)功功率，分別計(jì)算前面規(guī)定時(shí)間跨度范圍內(nèi)三者的平均值、最大值和最小值，并記錄為一條數(shù)據(jù)；

為了準(zhǔn)確描述負(fù)荷數(shù)據(jù)的細(xì)微變化、彌補(bǔ)僅使用平均值、最大值和最小值描述的缺陷，本發(fā)明還提出一種基于趨勢(shì)特征的時(shí)間粒度標(biāo)準(zhǔn)化方法。具體描述如下：

首先，分別計(jì)算三個(gè)屬性的變化因子參數(shù)，包括首端變化因子和尾端變化因子。以電流序列為例，若電流序列表示為i＝{i1,i2,...,in}，則計(jì)算其平均值為計(jì)算首端變化因子和尾端變化因子，分別表示為和

第二，計(jì)算前面規(guī)定時(shí)間跨度范圍內(nèi)各屬性的極值點(diǎn)。極值點(diǎn)包括極大點(diǎn)和極小點(diǎn)。以電流序列為例，如果電流值ij滿足下列條件之一：當(dāng)1＜j＜n時(shí)，若存在下標(biāo)r和t并且1≤r＜j＜t≤n使得ij是ir,...,it中的最小值；當(dāng)j＝1時(shí)，若存在下標(biāo)r并且j＜r≤n時(shí)的ij是i1,...,ir中的最小值；當(dāng)j＝n時(shí)，若存在下標(biāo)t并且1≤t＜j時(shí)的ij是it,...,in中的最小值。則定義該電流值ij為極小值點(diǎn)。極大點(diǎn)與極小點(diǎn)定義類似。

第三，根據(jù)變化因子和極值點(diǎn)，對(duì)曲線的趨勢(shì)進(jìn)行判斷。本發(fā)明考慮八種曲線趨勢(shì)，分別是①略微上升；②略微下降；③明顯上升；④明顯下降；⑤先下降后上升；⑥先上升后下降；⑦總體上升；⑧總體下降。具體如圖1(a)-圖1(h)所示。

趨勢(shì)判斷方法為：

i首先判斷該段時(shí)間有無(wú)極值點(diǎn)，若無(wú)極值點(diǎn)則歸類到①-④類趨勢(shì)；若該段時(shí)間有1個(gè)極值點(diǎn)，則歸類到⑤-⑥類，若該極值點(diǎn)為極大值則判斷為⑤，若該極值點(diǎn)為極小值則判斷為⑥；若該段時(shí)間有2個(gè)極值點(diǎn)，則歸類到⑦-⑧類。

ii若該段時(shí)間段有2個(gè)以上的極值點(diǎn)，則將時(shí)間序列進(jìn)一步分段，分段后回到i步。此時(shí)，將其他只有一條記錄的屬性值進(jìn)行復(fù)制，擴(kuò)展到與該屬性一樣樣本數(shù)量的大小。

iii計(jì)算各屬性首尾端變化因子的差值δi＝δis-δie。

iv通過(guò)i步確定了①-④類范圍后，若0＜|δi|＜δ則確定為略微變化趨勢(shì)，若|δi|≥δ則確定為明顯變化趨勢(shì)，其中δ按照該狀態(tài)量一年中變化差值的20％確定，是判斷變化趨勢(shì)為“略微”或“明顯”的條件。若δi＜0則判斷為上升趨勢(shì)，若δi＞0則判斷為下降趨勢(shì)。

v通過(guò)i步確定了⑦-⑧范圍后，若δi＜0則判斷為總體上升趨勢(shì)，若δi＞0則判斷為總體下降趨勢(shì)。

最后，當(dāng)趨勢(shì)判斷完成后，將八類趨勢(shì)類別分別使用1-8對(duì)屬性值進(jìn)行符號(hào)化描述，作為新的狀態(tài)量記錄進(jìn)故障樣本中。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。