一种基于GIL本体数据分析的管理系统及方法与流程

本发明涉及数据分析领域，具体为一种基于gil本体数据分析的管理系统及方法。

背景技术：

1、gil(gas insulated line)是一种高压输电线路，核心是在输电线路中使用特殊的绝缘气体，如硫化氢气体或氟化硫气体等，来替代空气作为绝缘介质，这些特殊气体具有较高的绝缘能力，使得输电线路可以在更高的电压下工作，从而实现更大的输电容量；内部局放是一种在气体绝缘输送线路内部发生的局部放电现象，会导致绝缘损坏，引发设备故障，影响电网运行的稳定性；

2、传统的输电线路管理系统，无法定位内部局放活动出现的具体位置以及内部局放活动的类型，无法为相关维修人员的故障排查工作及维修工作，提供精确的内部局放活动的信息；

3、因此，人们急需一种基于gil本体数据分析的管理系统来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于gil本体数据分析的管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于gil本体数据分析的管理方法，该方法包括以下步骤：

4、s1、设置时间长度，根据历史gil中内部局放活动的类型，采集gil正常工作时以及各类型的内部局放活动出现时，该时间长度的电磁信号；根据各电磁信号设置采样间隔，对各电磁信号进行采样，将采样后的各电磁信号进行离散傅里叶变换，获得各电磁信号的变换序列；

5、通过傅里叶变换，将信号从时域转换到频域，有去噪的作用，同时，清晰地展示信号的频率成分，以及在频域中不同频率成分的能量分布情况，便于提取信号的特征；

6、s2、根据各电磁信号的变换序列，计算各变换序列的能量谱密度，分析能量谱密度，获得gil正常工作时以及各类型的内部局放活动出现时，对应的综合能量谱密度；

7、s3、根据综合能量谱密度，分析gil各类型的内部局放活动出现时电磁信号的综合能量谱密度与gil正常工作时电磁信号的综合能量谱密度之间的不同，获得不同类型的内部局放活动的异常特征集合；

8、通过分析能量谱密度，提取不同类型的内部局放活动的异常特征，为后续的匹配提供理论基础；

9、s4、采集待监管线路的线路布局，建立线路地图，标记线路地图中的分支点，并在分支点的位置设置电磁传感器；

10、s5、根据线路地图，获取同线路中相邻两个分支点之间的实际距离，采集电磁传感器的有效监测半径，结合同线路中相邻两个分支点之间的实际距离，分析电磁传感器的增加量，并将增加的电磁传感器在线路地图中标记；

11、s6、通过电磁传感器监测待监管线路的电磁信号，若相邻两个电磁传感器监测到待监管线路中的电磁信号的辐射强度超出阈值，则表示出现内部局放活动；根据相邻两个电磁传感器监测到待监管线路中的电磁信号的辐射强度超出阈值的时刻，分析当前内部局放活动的出现位置；

12、s7、采集异常电磁信号，对异常电磁信号，进行处理，获得当前内部局放活动的异常特征集合；根据当前电磁信号的异常特征集合，与不同类型的内部局放活动的异常特征集合进行匹配，获得当前内部局放活动的类型。

13、根据上述技术方案，步骤s1中，采集电磁信号，进行离散傅里叶变换，获得各电磁信号的变换序列，具体过程如下：

14、s1-1、时间长度设置为t，采集m段gil正常工作时，时间长度为t的电磁信号；根据历史gil中内部局放活动的类型，从电磁信号的变化时刻开始，每种类型的内部局放活动，分别采集m段时间长度为t的电磁信号；其中，t和m均是预置的固定参数；

15、s1-2、根据各电磁信号，采集各电磁信号的最高频率，记为所述表示第i段电磁信号的最高频率，i∈[1，(i+1)m]，所述(i+1)m表示采集的电磁信号的总数，所述i表示内部局放活动的类型的数量；采样间隔设置为所述表示第i段电磁信号的采样间隔；

16、s1-3、根据对各电磁信号进行采样，各电磁信号采样后的样本总数为所述ni表示第i段电磁信号的样本总数，表示对向下取整；

17、将采样后的各电磁信号进行离散傅里叶变换，获得各电磁信号的变换序列，公式如下：

18、

19、其中，所述xi[ki]表示第i段电磁信号对应的变换序列中的第ki个元素，所述xi[ni]表示第i段电磁信号对应的原始序列中的第ni个元素，所述是旋转因子，所述e表示自然对数的底，所述j为虚数单位，所述ki为频率参数且ki∈[0,ni-1]，所述ni为时间参数且ni∈[0,ni-1]。

20、根据上述技术方案，步骤s2中，获得综合能量谱密度，具体过程如下：

21、s2-1、根据下列公式，计算各变换序列的能量谱密度：

22、

23、

24、其中，所述表示第i段电磁信号对应的变换序列第ki个元素对应的频率，所述表示第i段电磁信号对应的变换序列中频率对应的能量谱密度，所述|xi[ki]|2表示xi[ki]的模的平方；

25、求取信号的能量谱密度，更直观的分辨信号中的频率的强弱，便于后续的的筛选，有利于信号的识别和分类；

26、s2-2、gil正常工作时的m段电磁信号，以及不同类型的内部局放活动出现时，分别对应的m段电磁信号；相同类别的电磁信号，进行频率匹配，筛选出m段相同类别的电磁信号中的共有频率，根据下列公式计算出综合能量谱密度：

27、

28、其中，所述表示第a个类别的电磁信号中的第ba个共有频率，所述类别包括1种gil正常工作时的电磁信号和i中gil出现内部局放活动时的电磁信号，所述表示第a个类别的电磁信号中频率的综合能量谱密度，所述表示第c段电磁信号中频率的能量谱密度，a∈[1，i+1]，ba∈[1，ma]，c∈[1，m]，所述ma表示第a个类别的电磁信号中共有频率的数量。

29、根据上述技术方案，步骤s3中，获得不同类型的内部局放活动的异常特征，具体过程如下：

30、s3-1、根据综合能量谱密度，筛选出gil出现内部局放活动时电磁信号具备但正常工作时电磁信号不具备的频率，以及gil正常工作与出现内部局放活动时电磁信号均具备但不满足如下关系的的频率：

31、

32、其中，所述表示在a个类别中代表gil出现内部局放活动时的电磁信号中的第ba(局放)个综合能量谱密度对应的频率，所述表示在a个类别中代表gil正常工作时的电磁信号中的第ba(正常)个综合能量谱密度对应的频率，所述表示gil正常工作时电磁信号中频率的综合能量谱密度的模，所述表示gil出现内部局放活动时电磁信号中频率的综合能量谱密度的模，且此时所述α表示预置的固定参数；

33、s3-2、筛选出不同类型的内部局放活动的频率，及频率对应的综合能量谱密度，形成i个综合能量谱密度的集合作为不同类型的内部局放活动的异常特征集合，记为集合ax，所述集合ax表示第x种类型的内部局放活动的异常特征集合，x∈[1，i]；

34、根据比较分析，获取不同类型的内部局放活动的异常特征，该特征包括信号的频率及能量特征，不同局放活动的异常特征不同。

35、根据上述技术方案，所述步骤s4，具体过程如下：

36、采集待监管线路的线路布局，建立线路地图，标记线路地图中的分支点，记为为pd，所述pd表示线路地图中第d个分支点，d∈[1，d]且d是正整数；

37、在pd位置设置电磁传感器。

38、根据上述技术方案，步骤s5中，分析电磁传感器的增加量，具体过程如下：

39、s5-1、根据线路地图，获取同线路中相邻两个分支点之间的实际距离，将pd与pd'之间的实际距离，记为ld'，所述pd'表示第d'个与pd相邻的分支点，d’∈[1，d’]且d’是正整数；采集电磁传感器的有效监测半径，记为r；pd与pd'之间的电磁传感器的增加量为所述表示对向上取整

40、s5-2、若为1，则不在pd与pd'之间之间增加电磁传感器，此时与pd位置的电磁传感器相邻的电磁传感器是pd'位置的电磁传感器；

41、若不为1，则在pd与pd'之间之间增加电磁传感器，并将增加的电磁传感器在线路标记，记为pg，此时与pd位置的电磁传感器相邻的电磁传感器是pg位置的电磁传感器；

42、pd位置的电磁传感器与相邻的电磁传感器之间的相邻距离，记为

43、根据上述技术方案，步骤s6中，分析当前内部局放活动的出现位置，具体过程如下：

44、s6-1、通过电磁传感器监测待监管线路的电磁信号，采集正常工作时，各电磁传感器监测的电磁信号的辐射强度，取平均值，记为e，预置电磁信号的辐射强度的阈值为e+β，所述β为预置的固定参数；

45、若pd位置以及与其相邻位置的电磁传感器监测的电磁信号的辐射强度超出e+β，则表明出现内部局放活动；

46、s6-2、pd位置的电磁传感器监测到待监管线路中的电磁信号的辐射强度超出e+β的时刻，记为t0时刻；与pd位置的电磁传感器相邻的电磁传感器监测到待监管线路中的电磁信号的辐射强度超出e+β的时刻，记为t1时刻，根据下列公式计算当前内部局放活动的出现位置与pd位置的电磁传感器之间的距离：

47、

48、其中，所述l表示当前内部局放活动的出现位置与pd位置的电磁传感器之间的距离，所述v光表示光速；

49、s6-3、根据l，获得当前内部局放活动的出现位置，在pd位置及其相邻位置的电磁传感器之间与pd位置的电磁传感器距离为l。

50、根据上述技术方案，步骤s7中，获得当前内部局放活动的类型，具体过程如下：

51、s7-1、根据pd位置的电磁传感器，从t0时刻开始采集时间长度为t的电磁信号作为异常电磁信号，对异常电磁信号，进行处理，获得当前内部局放活动的异常特征集合，记为集合a异；

52、s7-2、根据集合a异，分别与集合ax进行匹配；

53、筛选集合a异与集合ax中满足的频率条件的元素，所述表示第x种类型的内部局放活动的异常特征集合中的第个元素的频率，所述表示当前内部局放活动的异常特征集合中的第个元素的频率，所述γ为预置的固定参数，x∈[1，i]，所述表示集合ax中的元素数，所述表示集合a异的元素数；

54、将筛选出的元素，根据下列公式计算：

55、

56、其中，所述ηx表示集合a异与集合ax的相似度；所述表示筛选出的第bx个频率，且集合ax中集合a异中所述表示集合a异中频率对应的综合能量谱密度的模；所述表示集合ax中频率对应的综合能量谱密度的模；所述qx表示筛选出的频率数量；bx∈[1，qx]；

57、根据计算结果，选出ηx最接近1时对应的内部局放活动的类型，作为当前内部局放活动的类型。

58、一种基于gil本体数据分析的管理系统，该系统包括信息采集模块、信息处理模块和信息显示模块；

59、所述信息采集模块用于采集系统所需的各项信息；所述信息处理模块用于存储、分析及传输各模块的各项信息；所述信息显示模块用于显示信息处理模块的各项信息。

60、根据上述技术方案，所述信息采集模块包括历史信息单元和当前信息单元；所述信息处理模块包括信息存储单元、信息分析单元和信息传输单元；所述信息显示模块包括报警单元和远程显示单元；

61、所述历史信息单元用于采集gil的历史数据信息，所述当前信息单元用于采集待监管线路的当前数据信息；

62、所述信息存储单元用于存储信息采集模块获取的各项信息；所述信息分析单元用于分析信息采集模块获取的各项信息；所述信息传输单元用于系统中各个模块的信息传输；

63、所述报警单元用于在出现内部局放活动时发出提醒信息，所述远程显示单元用于显示待监管线路的内部局放活动的位置及类型。

64、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

65、本发明通过对gil本体中的电磁信号进行分析，不仅实现了对gil本体出现的内部局放活动进行了定位，而且实现了内部局放活动的类型识别，为相关维修人员的故障排查工作及维修工作，提供精确的信息。