本發(fā)明涉及配電柜自診斷，尤指一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在配電系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，配電柜之間通常具有遞進(jìn)的電力傳輸關(guān)系，高壓、中壓和低壓配電柜在電力分配中的層級(jí)結(jié)構(gòu)使得一個(gè)配電柜的異?？赡軙?huì)引發(fā)下一級(jí)配電柜的運(yùn)行問題。例如，在主配電柜出現(xiàn)電流或電壓波動(dòng)情況時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致與其直接相連的下級(jí)分配電柜也出現(xiàn)異常波動(dòng)或負(fù)載不穩(wěn)的情況。因此，單一配電柜的異常往往并非局部性問題，而是可能擴(kuò)散到其他關(guān)聯(lián)配電柜，特別是在負(fù)載需求增加或供電壓力較大的情況下，這種異常的傳導(dǎo)性更為顯著。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，配電柜通常依賴于單柜監(jiān)控和被動(dòng)維護(hù)方式，這種方法存在以下幾個(gè)顯著缺點(diǎn)：缺乏實(shí)時(shí)性和智能化：傳統(tǒng)配電柜通常依靠定期人工巡檢或簡(jiǎn)單的告警系統(tǒng)對(duì)異常進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這種方式在突發(fā)異常情況下難以提供實(shí)時(shí)的監(jiān)控和響應(yīng)，容易導(dǎo)致潛在問題積累，影響配電系統(tǒng)的安全性。孤立的單柜監(jiān)控：現(xiàn)有配電柜通常獨(dú)立運(yùn)行，只能監(jiān)測(cè)自身的運(yùn)行參數(shù)，缺少與其他配電柜之間的聯(lián)動(dòng)。這種孤立的監(jiān)控模式導(dǎo)致在異常發(fā)生時(shí)無法分析其源頭是否來自前級(jí)配電柜的影響，特別是電流、電壓等波動(dòng)異常，可能因?yàn)樯霞?jí)配電柜的傳導(dǎo)而產(chǎn)生，但單柜監(jiān)控?zé)o法探測(cè)到源頭，導(dǎo)致故障定位不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，通過深度學(xué)習(xí)分析柜內(nèi)參數(shù)并結(jié)合異常類型進(jìn)行跨配電柜分析并同步，有效提高了故障定位和異常類型識(shí)別的準(zhǔn)確性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，包括：依次連接的配電柜通訊模塊、柜內(nèi)參數(shù)采集模塊、初分析模塊和自診斷模塊，所述自診斷模塊與所述配電柜通訊模塊連接；

4、所述柜內(nèi)參數(shù)采集模塊用于采集本配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，所述運(yùn)行參數(shù)包括母線溫度、柜內(nèi)濕度、各通路連通狀態(tài)和電流電壓；

5、所述配電柜通訊模塊用于與預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，獲取預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，還用于將自診斷模塊的分析結(jié)果向預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜進(jìn)行數(shù)據(jù)同步；

6、所述初分析模塊用于基于本配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)通過前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判定異常類型，根據(jù)異常類型判定是否需要獲取預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，若不需要，則根據(jù)異常類型匹配預(yù)設(shè)應(yīng)對(duì)策略；若需要，則通過配電柜通訊模塊獲取預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，并將預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)與本配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)整合發(fā)送至自診斷模塊；

7、所述自診斷模塊用于基于預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)與本配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)通過transformer網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多維度特征分析，判定異常源頭并生成分析結(jié)果，將分析結(jié)果反饋至配電柜通訊模塊。

8、進(jìn)一步地，所述柜內(nèi)參數(shù)采集模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器和微處理器，所述溫度傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器分別與微處理器連接。

9、進(jìn)一步地，所述預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜通過以下方式進(jìn)行預(yù)關(guān)聯(lián)：基于高壓、中壓和低壓配電柜在電力分配中的遞進(jìn)層次，將上一級(jí)的主配電柜與其直接供電的分配電柜建立預(yù)關(guān)聯(lián)。

10、進(jìn)一步地，所述異常類型包括溫度異常、濕度異常、電流異常和電壓異常。

11、進(jìn)一步地，所述基于本配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)通過前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判定異常類型，根據(jù)異常類型判定是否需要獲取預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)包括以下步驟：

12、接收本配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)后進(jìn)行去噪和歸一化，生成輸入特征向量；

13、將預(yù)處理后的特征向量輸入前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過多層神經(jīng)元對(duì)特征向量進(jìn)行處理，輸出異常值；

14、若根據(jù)異常值大于預(yù)設(shè)異常閾值，則通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出分類節(jié)點(diǎn)對(duì)進(jìn)行異常類型判定；若根據(jù)異常值小于或等于預(yù)設(shè)異常閾值，則不執(zhí)行任何操作；

15、基于所判定的異常類型判斷是否需要獲取預(yù)關(guān)聯(lián)配電柜的運(yùn)行參數(shù)，若異常類型為電流異?；螂妷翰▌?dòng)，則通過配電柜通訊模塊請(qǐng)求預(yù)關(guān)聯(lián)配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)；若異常類型為溫度異?；驖穸犬惓?，匹配本配電柜的預(yù)設(shè)應(yīng)對(duì)策略。

16、進(jìn)一步地，所述基于預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)與本配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)通過transformer網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多維度特征分析包括以下步驟：

17、將本配電柜和預(yù)關(guān)聯(lián)配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，并將這些特征編碼為輸入張量，加入時(shí)間序列和位置編碼；

18、將編碼后的特征張量輸入transformer網(wǎng)絡(luò)的自注意力層，通過計(jì)算各時(shí)間步之間的注意力權(quán)重，輸出的加權(quán)特征向量；

19、將自注意力機(jī)制輸出的加權(quán)特征向量輸入至transformer網(wǎng)絡(luò)的全連接層，進(jìn)行特征聚合和異常得分計(jì)算；通過與預(yù)設(shè)異常閾值對(duì)比判定是否存在異常，確定異常的位置和影響范圍。

20、進(jìn)一步地，所述transformer網(wǎng)絡(luò)的公式如下：

21、；

22、其中，output為異常源頭計(jì)算結(jié)果；softmax為歸一化函數(shù)；、和分別為溫度、濕度、電流和電壓參數(shù)生成的查詢向量、鍵向量和值向量；、和分別為、和對(duì)應(yīng)的加權(quán)矩陣；為鍵向量的維度。

23、進(jìn)一步地，所述分析結(jié)果包括異常源頭配電柜、異常類型及異常嚴(yán)重程度。

24、進(jìn)一步地，所述將自診斷模塊的分析結(jié)果向預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜進(jìn)行數(shù)據(jù)同步包括：預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜將同步的分析結(jié)果整合至自身的異常監(jiān)測(cè)記錄中，更新自身異常類型并進(jìn)行安全調(diào)整。

25、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過柜內(nèi)參數(shù)采集模塊實(shí)時(shí)獲取母線溫度、柜內(nèi)濕度、各通路連通狀態(tài)和電流電壓等關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電柜的實(shí)時(shí)監(jiān)控。與傳統(tǒng)依賴人工巡檢或簡(jiǎn)單告警的方式相比，本方案通過自動(dòng)化的實(shí)時(shí)采集和分析，提升了監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和智能化水平，能夠及時(shí)檢測(cè)異常并發(fā)出預(yù)警，有效預(yù)防潛在問題的積累和故障的進(jìn)一步擴(kuò)散。此外，本方案中的配電柜通訊模塊允許不同配電柜之間建立預(yù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，能夠?qū)︻A(yù)關(guān)聯(lián)的上級(jí)或下級(jí)配電柜的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行交換和同步。當(dāng)檢測(cè)到電流、電壓波動(dòng)等可能由上級(jí)傳導(dǎo)的異常情況時(shí)，初分析模塊可以自動(dòng)獲取關(guān)聯(lián)配電柜的運(yùn)行數(shù)據(jù)，整合后傳遞給自診斷模塊進(jìn)行深層分析，從而有效判斷異常的源頭和擴(kuò)散路徑。這種聯(lián)動(dòng)機(jī)制大幅增強(qiáng)了故障定位的準(zhǔn)確性，解決了現(xiàn)有技術(shù)中因監(jiān)控孤立性而無法溯源的問題。結(jié)合了前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和transformer網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)技術(shù)。初分析模塊利用前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別異常類型，并自動(dòng)判斷是否需要調(diào)用關(guān)聯(lián)配電柜的數(shù)據(jù)，確保只在必要時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，優(yōu)化了系統(tǒng)資源的使用。隨后，自診斷模塊利用transformer網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多維度特征分析，通過自注意力機(jī)制識(shí)別關(guān)鍵異常因素和傳導(dǎo)路徑，生成精準(zhǔn)的診斷結(jié)果。此技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同異常類型（如溫度、電流或電壓異常）的深入分析，解決了傳統(tǒng)配電柜無法實(shí)現(xiàn)多維度異常分析的問題。通過診斷結(jié)果的聯(lián)動(dòng)同步功能，確保異常情況在跨配電柜的范圍內(nèi)得到協(xié)同處理，有效提高了系統(tǒng)的整體安全性和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，包括：依次連接的配電柜通訊模塊、柜內(nèi)參數(shù)采集模塊、初分析模塊和自診斷模塊，所述自診斷模塊與所述配電柜通訊模塊連接；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述柜內(nèi)參數(shù)采集模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器和微處理器，所述溫度傳感器、濕度傳感器、電流傳感器、電壓傳感器分別與微處理器連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜通過以下方式進(jìn)行預(yù)關(guān)聯(lián)：基于高壓、中壓和低壓配電柜在電力分配中的遞進(jìn)層次，將上一級(jí)的主配電柜與其直接供電的分配電柜建立預(yù)關(guān)聯(lián)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述異常類型包括溫度異常、濕度異常、電流異常和電壓異常。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述基于本配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)通過前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)判定異常類型，根據(jù)異常類型判定是否需要獲取預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述基于預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)與本配電柜的實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)通過transformer網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多維度特征分析包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述transformer網(wǎng)絡(luò)的公式如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述分析結(jié)果包括異常源頭配電柜、異常類型及異常嚴(yán)重程度。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)，其特征在于，所述將自診斷模塊的分析結(jié)果向預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜進(jìn)行數(shù)據(jù)同步包括：預(yù)關(guān)聯(lián)的配電柜將同步的分析結(jié)果整合至自身的異常監(jiān)測(cè)記錄中，更新自身異常類型并進(jìn)行安全調(diào)整。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及配電柜自診斷技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種智能化配電柜的自診斷系統(tǒng)通過柜內(nèi)參數(shù)采集模塊實(shí)時(shí)獲取母線溫度、柜內(nèi)濕度、通路連通狀態(tài)、電流和電壓等關(guān)鍵參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)配電柜的智能化監(jiān)控。與依賴人工巡檢的傳統(tǒng)方法相比，能夠自動(dòng)采集和分析，顯著提高監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和異常響應(yīng)速度，在早期階段檢測(cè)異常并發(fā)出預(yù)警，避免潛在故障擴(kuò)散。在配電柜間，通過配電柜通訊模塊建立預(yù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)多柜間的數(shù)據(jù)同步。當(dāng)檢測(cè)到異常波動(dòng)時(shí)，初分析模塊判斷異常類型，并在必要時(shí)獲取關(guān)聯(lián)配電柜的數(shù)據(jù)，將其交由自診斷模塊的Transformer網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度分析，明確異常的源頭與擴(kuò)散路徑，解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)中單柜監(jiān)控難以定位故障根源的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：鐘蘭芬,童體梁,張南
受保護(hù)的技術(shù)使用者：星瑪智能電氣有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2