电路数据检测方法、装置、电子设备和存储介质与流程

1.本公开涉及数据处理技术领域，尤其涉及工业大数据领域，具体涉及一种电路数据检测方法、装置、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.在实际的电路或电网中，往往会采集某一个或多个检测点的不同时刻的指标值，例如，电压、电流或者有功功率等，来衡量电路或电网的运行情况。但是，由于各种各样的原因，这些指标值有可能存在异常。


技术实现要素：

3.本公开提供了一种电路数据检测方法、装置、电子设备和存储介质。
4.根据本公开的一方面，提供了一种电路数据检测方法，包括：
5.基于电路检测目标的多个历史检测指标，确定所述电路检测目标的检测工具；
6.利用所述检测工具，对所述电路检测目标当前的每个检测指标进行检测，得到所述电路检测目标的第一指标集合；
7.采用基于电路原理设定的客观约束条件，对所述第一指标集合中的每个正常指标进行检测，得到所述电路检测目标的第二指标集合。
8.根据本公开的另一方面，提供了一种电路数据检测装置，包括：
9.检测工具确定模块，用于基于电路检测目标的多个历史检测指标，确定所述电路检测目标的检测工具；
10.第一检测模块，用于利用所述检测工具，对所述电路检测目标当前的每个检测指标进行检测，得到所述电路检测目标的第一指标集合；
11.第二检测模块，用于采用基于电路原理设定的客观约束条件，对所述第一指标集合中的每个正常指标进行检测，得到所述电路检测目标的第二指标集合。
12.根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：
13.至少一个处理器；以及
14.与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
15.该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行本公开任一实施例中的方法。
16.根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，该计算机指令用于使计算机执行本公开任一实施例中的方法。
17.根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本公开任一实施例中的方法。
18.根据本公开的技术，可以避免漏检异常的电路指标，提高电路指标检测的准确性。
19.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
20.附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
21.图1是本公开一个实施例的电路数据检测方法的流程图；
22.图2是本公开另一个实施例的电路数据检测方法的示意图；
23.图3是本公开一个实施例的电路数据检测装置的结构框图；
24.图4是本公开另一个实施例的电路数据检测装置的结构框图；
25.图5是实现本公开实施例的数据检测方法的电子设备的框图。
具体实施方式
26.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
27.在实际的供电电路中，由电源供给负载的电功率包括有功功率和无功功率这两种类型。其中，有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是，将电能转换为其他形式能量的电功率，例如机械能、光能、热能等。示例性地，有功功率为5.5千瓦的电动机可以5.5千瓦的电能转换为相应的机械能，以带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，以供人们生活和工作照明。
28.因此，用电设备的有功功率是电网公司关注的一个非常重要的指标，在人们的日常生活中扮演着重要的角色。而有功功率又可以分为高压侧、中压侧、低压侧，其中高压侧的值是最重要的指标。
29.在实际电网运行过程中，由于各种各样的原因，有功功率高压侧的采集数值可能会出现异常，主要包括以下三种情况：
30.其一，数据跳变。某一时刻的数值相比于前一时刻的数值有很大的跳变；
31.其二，数据缺失。某一时刻的数值没有被采集到；
32.其三，数值保持不变，理论上电网中某个检测点的每一时刻的数值都在动态变化。如果在一段时间内采集到的数值保持不变，这也是一种异常。
33.对于上述后两种的异常类型，其是较为容易识别。但是，对于第一种异常类型，其是难以识别，这是因为数据跳变的评估标准并不是统一的或者保持不变的。如果针对多个检测指标进行数据跳变异常的检测，且检测得到的异常点过少，则说明这多个检测指标中存在漏检的异常点。而且，用于检测指标是否为跳变异常的检测方法，是一些人工设定或者简单的规则，这也是导致出现漏检这种情况的原因之一。
34.为此，本公开实施例提供一种电路数据检测方法，可以避免漏检。
35.图1是本公开一个实施例的电路数据检测方法的流程图。
36.如图1所示，该电路数据检测方法，可以包括：
37.s110，基于电路检测目标的多个历史检测指标，确定电路检测目标的检测工具；
38.s120，利用检测工具，对电路检测目标当前的每个检测指标进行检测，得到电路检测目标的第一指标集合；
39.s130，采用基于电路原理设定的客观约束条件，对第一指标集合中的每个正常指
标进行检测，得到电路检测目标的第二指标集合。
40.示例性地，电路检测目标可以包括电路或电网中的某个检测点或某个用电设备或器件。检测点可以包括电流输出端、电流输入端等。
41.示例性地，检测指标可以包括电压、电流、有功功率和无功功率等。
42.示例性地，历史检测指标可以包括过去一周、一个月或一个季度等设定时间段内的每个时刻或每个指定采集时刻的检测指标。例如，用户设备在过去一周内采集到的每个时刻的有功功率。
43.示例性地，历史检测指标可以包括历史经过检测并确定为正常指标的指标。例如，基于类似上述步骤s110和步骤s120，确定的历史检测指标，或者，基于类似上述步骤s110至s130，确定的历史检测指标。
44.示例性地，历史检测指标和当前的检测指标是同一类别的指标。区别在于，历史检测指标和当前的检测指标的采集时间不同。基于历史检测指标所确定的检测工具可以对与历史检测指标同一类别的任意检测指标进行检测。
45.示例性地，检测工具是一种可以对检测指标进行筛选或者异常判定的依据。检测工具可以包括检测模型、检测标准、检测条件或者检测策略等。
46.示例性地，第一指标集合可以包括当前检测的每个检测指标的检测结果，该检测结果包括检测指标是正常指标或异常指标。第二指标集合可以包括当前检测的每个检测指标的检测结果。
47.示例性地，电路原理可以包括能量守恒定律、基尔霍夫电压或电流定律等，客观约束条件包括针对电压进行检测的电压约束条件、针对电流进行检测的电流约束条件、针对有功功率进行检测的有功功率约束条件、针对无功功率进行检测的无功功率约束条件等。
48.在本公开实施例中，基于电路检测目标的多个历史检测指标来确定一个检测工具，利用检测工具来确定当前的每个检测指标是否存在异常。针对被确定为正常指标，进一步采用基于电路原理设定的客观约束条件来验证这个指标是否为异常指标，从而可以准确地避免异常点漏检。
49.示例性地，上述检测工具可以包括检测标准，则在上述步骤s110中，基于电路检测目标的多个历史检测指标，确定检测目标的检测工具，可以包括：
50.基于电路检测目标的多个历史检测指标中的每个历史检测指标的时间特征，在多个历史检测指标中确定至少一个标准检测指标；
51.基于至少一个标准检测指标，确定电路检测目标的检测标准。
52.在本示例性中，基于时间特征在多个历史检测指标中筛选出一个或多个标准检测指标，利用这样的标准检测指标来确定检测标准，有利于提高异常检测的准确率。
53.在一些实施例中，在历史检测指标中可以选出具有第一时间特征的指标作为标准检测指标。例如，选择不同日期但时刻点相同的指标作为标准检测指标，或者选择不同日期但处于相同时刻范围内的指标作为标准检测指标。
54.示例性地，至少一个标准检测指标中的每个标准检测指标具有相同的时间特征。例如采集时刻均为上午9点到10点之间的检测指标，或者采集时刻为中午12点的检测指标。
55.在一些实施例中，由于检测标准是依赖于时间特征的，因此，在检测时，采用该检测标准，对具有相同特征的检测指标进行检测，可以进一步提高异常检测的准确率。
56.示例性地，上述步骤s120中，利用检测工具，对电路检测目标当前的每个检测指标进行检测，得到电路检测目标的第一指标集合，可以包括：
57.基于至少一个标准检测指标的时间特征，在电路检测目标当前的多个检测指标中确定至少一个目标检测指标；
58.基于检测标准，对至少一个目标检测指标中的每个目标检测指标进行检测，得到电路检测目标的第一指标集合。
59.在本示例中，基于标测标准所对应的时间特征来筛选目标检测指标，使得利用检测标准进行检测时更有针对性，提高异常检测的准确率。
60.例如，假设标准检测指标的时间特征为采集时间为当天的9点到10点，则目标检测指标的采集日期可以不同于标准检测指标但采集时刻为当天的9点到10点。
61.在检测时，如果目标检测指标不符合检测标准，则该目标检测指标在第一指标集合中标记为异常指标。如果目标检测指标符合检测标准，则该目标检测指标在第一指标集合中标记为正常指标。
62.在一些实施例中，检测工具可以包括检测模型，利用检测模型来对当前的检测指标进行检测。
63.示例性地，检测工具包括检测模型，上述步骤s110中，基于电路检测目标的多个历史检测指标，确定电路检测目标的检测工具，可以包括：
64.基于电路检测目标的多个历史检测指标以及多个历史检测指标中的每个历史检测指标对应的标注值，对设定的检测模型进行训练，得到电路检测目标的检测模型；其中，标注值表征历史检测指标为异常指标或正常指标。
65.在本示例中，利用多个历史检测指标对检测模型进行训练，可以得到精度满足要求的检测模型。从而，在利用这样的检测模型对当前的检测指标进行检测时，有利于提高异常检测的准确率。
66.在训练时，将历史检测指标输出检测模型，得到检测模型输出预测值，该预测值表征输入的历史检测指标为异常指标或正常指标。将预测值与输入的历史检测指标对应的标注值进行比较，如果他们之间的差异满足设定条件，则可以停止对检测模型的训练，如果他们之间的差异不满足设定条件，则返回训练步骤，继续对检测模型进行训练。
67.在得到训练好的检测模型之后，在上述步骤s120中，将当前的检测指标输入检测模型，得到当前的检测指标是异常指标还是正常指标的预测值。该预测值可以是二分类的数值，也可以一个概率数值。
68.在按照上述实施例提供的方法得到电路检测目标的第一指标集合之后，可以基于电路原理所设定的客观约束条件，进一步地对第一指标集合中的正常指标进行进一步的验证。
69.在一些实施例中，电路原理可以是能量守恒定律，基于能量守恒定律可以确定电路检测目标的有功功率约束条件。
70.示例性地，客观约束条件包括电路检测目标的两侧的有功功率之和为设定区间中的数值；
71.上述步骤s130中，采用基于电路原理设定的客观约束条件，对第一指标集合中的正常指标进行检测，得到电路检测目标的第二指标集合，包括：
72.在第一指标集合包括第一侧有功功率且第一侧有功功率为正常指标的情况下，确定电路检测目标的第二侧有功功率；
73.在第一侧有功功率与第二侧有功功率之和不是设定区间中的数值的情况下，确定电路检测目标的第二指标集合中的第一侧有功功率为异常。
74.在本示例性中，利用电路检测目标的两侧的有功功率之和为设定区间中的数值这一客观约束条件，对第一指标集合中的正常指标进行再次验证，可以有效地避免漏检。
75.在理想情况下，电路检测目标的两侧的有功功率为之和为零。在实际应用中，有功功率在转换成具体形式的能量时，是有损耗的。因此，电路检测目标的两侧的有功功率为之和是一个接近零的区间或者范围。
76.示例性地，第一侧有功功率可以是电路检测目标的输入侧的有功功率，第二侧有功功率是电路检测目标的输出侧的有功功率。或者，这两者也可以反过来。
77.图2是本公开另一个实施例的电路数据检测方法的示意图。如图2所示，该方法包括以下步骤：
78.第一步，信息采集。利用传感器或者检测设备对电路中的检测目标的指标进行采集，得到检测目标的每个时刻的指标。
79.第二步，基于以下四种检测策略，对每个检测指标进行异常检测，得到每个检测策略对应的异常指标集合。
80.第一种检测策略：基于强规则的策略。
81.将当前的检测指标与上一时刻的检测指标进行比较，根据比较结果与设定的检测标准，确定当前的检测指标是否为异常指标。
82.检测标准包括：
83.在当前的检测指标比上一时刻的检测指标大于或小于设定的比例的情况下，将当前的检测指标确定为异常指标；
84.在当前的检测指标与上一时刻的检测指标之间的差值的绝对值大于设定的阈值的情况下，将当前的检测指标确定为异常指标；
85.上一时刻的检测指标不能为异常指标。
86.第二种检测策略：基于统计学的策略。
87.基于3-sigma原则和箱型图的原理，检测每个检测指标是否为异常指标。需要注意的是，在电网这个场景中，需要确定这两种原理的上限值和下限值的取值，而他们的取值是基于设定时间范围内的数据来确定的。不能直接利用任意的数据来确定。这是因为电网的检测指标的数值与时间具有较强的关联性。例如对于同一个用电设备，同一天早上9点和晚上9点的有功功率可能有较大的差异。因此，在采用第二种检测策略对检测指标进行异常检测时，需要基于具有相同时间特征的数据确定3-sigma原则和箱型图的上限和下限的限值。例如，将每天9点到10点之间的检测指标组成一个集合，基于这个集合计算出9点到10点之间的检测指标的正常取值范围。然后基于这个正常取值范围评估9点到10点之间采集的每个检测指标是否为异常指标。如果这个检测指标不在这个正常取值范围内，则将这个检测指标确定为异常指标。同样的，对其他时刻的数据也可以采用这样的方式来检测。
88.第三种检测策略：基于电网约束条件的策略。
89.在电网运行过程中，有一些客观存在的约束条件，例如，在检测目标的有功功率包
括高压侧、中压侧和低压侧这三者的情况下，他们的有功功率之和是一个接近零的数值。
90.针对某一时刻的高压侧有功功率，获取该高压有功功率对应的中压侧有功功率和低压侧有功功率；在高压侧有功功率、中压侧有功功率和低压侧有功功率之和与零值之间的差值在设定的范围内的情况下，将该高压侧有功功率确定为正常指标，反之确定为异常指标。例如，差值比较大，则很有可能是异常点。
91.第四种检测策略：基于模型的策略。
92.有用无监督的模型对未标注的多个历史检测指标学习，得到相应的模型。然后，利用模型对输入的检测指标进行检测，得到该检测指标是否为异常指标的检测结果。
93.无监督模型可以包括孤立森林、主成分分析模型(pca)、局部离群点检测算法(local outlier factor，lof)等。
94.第三步，基于上述四种检测策略得到四个异常指标集合，基于四个异常指标集合的交集、并值和差值，确定检测目标的最终异常点列表。
95.在本示例中，可以采用多种策略对电网中的检测指标进行异常检测，减少漏检的情况。
96.图3是本公开一个实施例的电路数据检测装置的结构框图。
97.如图3所示，该电路数据检测装置，可以包括：
98.检测工具确定模块310，用于基于电路检测目标的多个历史检测指标，确定所述电路检测目标的检测工具；
99.第一检测模块320，用于利用所述检测工具，对所述电路检测目标当前的每个检测指标进行检测，得到所述电路检测目标的第一指标集合；
100.第二检测模块330，用于采用基于电路原理设定的客观约束条件，对所述第一指标集合中的每个正常指标进行检测，得到所述电路检测目标的第二指标集合。
101.图4是本公开另一个实施例的电路数据检测装置的结构框图。如图4所示，该电路数据检测装置包括的检测工具确定模块410、第一检测模块420和第二检测模块430与上述实施例中的检测工具确定模块310、第一检测模块320和第二检测模块330的功能相同，在此不详述。
102.示例性地，如图4所示，所述检测工具包括检测标准，所述检测工具确定模块410包括：
103.标准指标确定单元411，用于基于电路检测目标的多个历史检测指标中的每个历史检测指标的时间特征，在所述多个历史检测指标中确定至少一个标准检测指标；
104.检测标准确定单元412，用于基于所述至少一个标准检测指标，确定所述检测目标的检测标准。
105.示例性地，所述至少一个标准检测指标中的每个标准检测指标具有相同的时间特征。
106.示例性地，如图4所示，所述第一检测模块420包括：
107.目标指标确定单元421，用于基于所述至少一个标准检测指标的时间特征，在所述电路检测目标当前的多个检测指标中确定至少一个目标检测指标；
108.第一异常检测单元422，用于基于所述检测标准，对所述至少一个目标检测指标中的每个目标检测指标进行检测，得到所述电路检测目标的第一指标集合。
109.示例性地，如图4所示，所述检测工具包括检测模型，所述检测工具确定模块410包括：
110.检测模型确定单元413，用于基于电路检测目标的多个历史检测指标以及所述多个历史检测指标中的每个历史检测指标对应的标注值，对设定的检测模型进行训练，得到所述电路检测目标的检测模型；其中，所述标注值表征所述历史检测指标为异常指标或正常指标。
111.示例性地，所述客观约束条件包括所述电路检测目标的两侧的有功功率之和为设定区间中的数值；
112.所述第二检测模块430包括：
113.功率获取单元431，用于在所述第一指标集合包括第一侧有功功率且所述第一侧有功功率为正常指标的情况下，确定所述电路检测目标的第二侧有功功率；
114.第二异常检测单元432，用于在所述第一侧有功功率与所述第二侧有功功率之和不是所述设定区间中的数值的情况下，确定所述电路检测目标的第二指标集合中的第一侧有功功率为异常。
115.本公开实施例各装置中的各单元、模块或子模块的功能可以参见上述方法实施例中的对应描述，在此不再赘述。
116.根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
117.图5示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备500的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或要求的本公开的实现。
118.如图5所示，电子设备500包括计算单元501，其可以根据存储在只读存储器(rom)502中的计算机程序或者从存储单元508加载到随机访问存储器(ram)503中的计算机程序来执行各种适当的动作和处理。在ram 503中，还可存储电子设备500操作所需的各种程序和数据。计算单元501、rom 502以及ram 503通过总线504彼此相连。输入输出(i/o)接口505也连接至总线504。
119.电子设备500中的多个部件连接至i/o接口505，包括：输入单元506，例如键盘、鼠标等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许电子设备500通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
120.计算单元501可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元501的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元501执行上文所描述的各个方法和处理，例如电路数据检测方法。例如，在一些实施例中，电路数据检测方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元508。在一些实施例中，计算机程序的
部分或者全部可以经由rom 102和/或通信单元509而被载入和/或安装到电子设备500上。当计算机程序加载到ram 503并由计算单元501执行时，可以执行上文描述的电路数据检测方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元501可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行电路数据检测方法。
121.本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、复杂可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
122.用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程的电路数据检测装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
123.在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
124.为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入、或者触觉输入来接收来自用户的输入。
125.可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)和互联网。
126.计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
127.应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
128.上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。