一种电能量系统异常分析告警系统的制作方法

本发明涉及电能量系统异常分析，具体为一种电能量系统异常分析告警系统。

背景技术：

1、电能量系统是将电力从发电厂传输到用户的关键基础设施。它能够可靠地提供电力供应，满足人们生活、工业生产和商业运营的电能需求。大型厂区通常拥有复杂的电能量系统，包括高压配电系统、变压器、发电机、电动机等设备。异常情况如电压波动、负载过载、设备故障等可能对系统的安全和稳定性产生影响。通过部署异常分析告警系统，可以实时监测电能量数据，及时发现异常情况，采取措施避免或减少潜在的安全风险。

2、但是现在的自然现象的因素，如雷击、风暴、雨雪等对电能质量影响，使之发生供电事故，且大型厂区经常因业务需要引入新设备，也会导致电能量系统的结构和特性发生变化，但是一些厂区未能及时因为这些因素及时更新和调整，甚至导致过载导致设备停机和生产损失的潜在危险，降低了电能量系统的稳定性。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种电能量系统异常分析告警系统，通过综合分析实时综合系数zhx和实时气象系数qx，该系统可以提供综合的电能量系统状态评估。这有助于厂区进行维护决策，包括设备维护、系统优化等，以提高电能量系统的稳定性和可靠性；该电能量系统异常分析告警系统提供及时的异常检测和预警，数据分析与趋势监测，差异系数cy计算与阈值设定，帮助大型厂区应对自然现象因素和新设备引入所带来的挑战，提高电能量系统的稳定性和运营效率。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种电能量系统异常分析告警系统，包括划分模块、数据采集模块、数据建模模块、异常检测模块和告警模块；

5、划分模块用于将大型厂区设置为若干个区域；并对若干个区域作为x1、x2、x3、...、xn进行标记；

6、数据采集模块用于分布在大型厂区各个位置部署电能量采集终端和气象采集终端，用于实时采集电能量参数和气象数据，并采集历史数据；

7、数据建模模块，创建针对每个区域的电能量系统模型，用于接收每个区域的电能量参数和气象数据，计算获得若干个实时电能量系数nlx和相对应的实时气象系数qx，并将若干个实时电能量系数nlx和相对应的的实时气象系数qx相关联，获得相关联指数q和实时综合系数zhx；将若干个时间轴的实时电能量系数nlx分析其与历史数据的差异，计算其差异系数cy；所述差异系数cy通过以下公式进行计算：

8、

9、式中，nlx表示实时电能量系数，μ表示历史数据中相应时间范围内的平均值；σnlx_hist表示历史数据中的电能量系数；voltage_hist表示历史数据中的电压波动变化值；weather_factor_hist表示历史数据中的气象影响值；additional_load_hist表示历史数据中的额外负载数据；max()和min()分别表示取历史数据中的最大值和最小值；σ表示为调整因子，用于平衡各个参考参数的权重值，c表示为修正自然数；

10、并基于差异系数cy，设定的电压波动安全阈值e和负载安全阈值r；

11、异常检测模块，用于接收实时综合系数zhx和实时气象系数qx，并基于差异系数cy与设定的电压波动变化阈值e和负载阈值r进行对比，识别是否存在异常情况；当识别出有异常情况时，生成通知命令发送至告警模块发出告警通知。

12、优选的，所述划分模块用于根据厂区的功能和用电需求，将厂区划分若干个区域，包括生产车间、办公区、照明区和空调区，并在若干个区域中部署气象传感器、温湿度传感器、风力传感器和电能量采集终端。

13、优选的，所述数据电能量参数包括电压、电流、功率因数、频率值；所述气象数据包括温度、风力、湿度数据。

14、优选的，所述实时电能量系数nlx通过以下公式进行计算：

15、

16、

17、式中：y表示为电压值；u表示为电流值；i表示为功率因数；p表示为频率值；zlcs表示为电能质量系数；k1、k2、k3、k4、k5分别是电压值y、电流值u、功率因数i、频率值p、电能质量系数zlcs的权重系数；n表示为k1、k2、k3、k4和k5权重系数的总和，用于归一化计算结果；b表示为修正常数；

18、h2、h3、h5、h7分别表示2次、3次、5次和7次谐波的含量值；v1表示为电压骤降次数值；v2表示为电压闪变次数值，α、β、θ分别表示谐波含量值h、电压骤降次数值v1和电压闪变的次数值v2的权重系数。

19、优选的，所述数据建模模块包括数据处理单元和建模单元；

20、所述数据处理单元用于将接收的每个区域的电能量参数和气象数据，进行数据清洗、统一格式，去除异常数和重复数；

21、所述建模单元用于将处理过后的每个区域的电能量参数和气象数据进行计算，获得若干个实时电能量系数nlx和相对应的实时气象系数qx，并建立每个区域的电能量系统模型；

22、所述实时气象系数qx通过以下公式进行计算获得：

23、

24、式中，wd表示为实时温度值，sd表示为实时湿度值，(f，x)表示为实时风向角度和风力级数，qy表示为实时气压值；w1、w2、w3和w4分别是实时温度值wd、实时湿度值sd、实时风向角度和风力级数(f，x)和实时气压值qy的权重系数，且w1+w2+w3+w4＝1.0；d表示为修正常数。

25、优选的，所述数据建模模块还包括关联单元，所述关联单元用于将若干个实时电能量系数nlx和相对应的实时气象系数qx相关联，获得相关联指数q和实时综合系数zhx；

26、所述相关联指数q通过以下公式获得：

27、q＝σ(nlx*qx)

28、所述实时综合系数zhx通过以下公式获得：

29、

30、所述实时综合系数zhx根据相关联指数q进行归一化处理，将q除以若干个实时电能量系数nlx的数量m，再加上修正因子a，所述修正因子a用于对不同区域的特性进行差异性修正，由用户调整设置。

31、优选的，所述数据建模模块还包括阈值设置单元和判断单元；

32、所述阈值设置单元用于依据基于差异系数cy，设定的电压波动安全阈值e和负载安全阈值r；

33、所述判断单元用于判断实时气象系数qx是否属于极端天气，将获取的历史数据与当前的实时气象系数qx进行对比分析，检查历史数据中是否存在与极端天气事件相关的异常情况，包括电压波动过大和负载变化明显情况，基于异常情况评估当前设定的电压波动安全阈值e和负载安全阈值r的合理性；获得评估结果pg，若历史数据中的异常情况的评估结果pg与极端天气事件有较强的相关性，则需要调整电压波动安全阈值e和负载安全阈值r以提高系统的安全性和鲁棒性。

34、优选的，所述数据建模模块还包括动态阈值调整单元，所述动态阈值调整单元用于在获取实时气象系数qx和评估结果pg，采用自适应算法，更新电压波动安全阈值e和负载安全阈值r。

35、优选的，所述告警模块用于获取异常情况，及时触发告警机制，生成通知命令，采用anomaly_detection函数接收实时综合系数zhx、实时气象系数qx、差异系数cy、电压波动变化阈值e和负载阈值r作为输入参数；根据差异系数cy与阈值的比较结果，判断是否存在电压波动或负载异常，并通过send_alert函数发送相应的告警通知。

36、优选的，所述告警模块还包括方案单元，所述方案单元用于提供相应的应急措施方案，应急措施方案包括调整负载分配，备用电源切换和启动应急预案，来保证电能量系统安全运行。

37、(三)有益效果

38、本发明提供了一种电能量系统异常分析告警系统。具备以下有益效果：

39、(1)该系统及时检测和识别电能量系统中的异常情况，包括电压波动、负载变化等，以及受到自然现象因素的影响。当系统检测到异常时，会生成通知命令并发送至告警模块，实现快速的告警通知，帮助厂区及时采取措施防止供电事故和生产损失；

40、通过综合分析实时综合系数zhx和实时气象系数qx，该系统可以提供综合的电能量系统状态评估。这有助于厂区进行维护决策，包括设备维护、系统优化等，以提高电能量系统的稳定性和可差异系数cy计算与阈值设定靠性；该电能量系统异常分析告警系统提供及时的异常检测和预警，数据分析与趋势监测，，帮助大型厂区应对自然现象因素和新设备引入所带来的挑战，提高电能量系统的稳定性和运营效率。

41、(2)将厂区划分为不同的区域可以实现对电能量系统的精细化监测和管理。通过在每个区域部署电能量采集终端和传感器，可以实时采集和监测各区域的电能量数据、温湿度、风力等气象数据。这有助于了解不同区域的能耗情况、环境状况和电能量系统运行状态，从而实现针对性的管理和优化；通过在各个区域部署电能量采集终端，可以准确地获取每个区域的电能消耗情况。这有助于厂区进行能源消耗的优化和管理。通过分析不同区域的能耗数据，可以发现能源浪费和低效率的问题，并采取相应的措施进行节能和优化，降低能源成本。

42、(3)通过计算实时电能量系数nlx，可以综合评估电能量系统的状态和质量，考虑谐波含量、电压骤降和电压闪变等因素，并通过权重系数的调整和归一化，实现全面的电能量系统评估和分析。这有助于发现异常情况、优化电能量系统的运行，并提高电能量系统的稳定性和可靠性。

43、(4)数据建模模块的数据处理单元、建模单元和关联单元的应用可以带来数据清洗与格式统一、实时电能量系数nlx和实时气象系数qx计算、相关联指数q和实时综合系数zhx计算、差异性修正和参数调整。这有助于全面评估和分析电能量系统的状态和性能，并为后续的决策和控制提供有价值的数据支持；阈值设置单元、判断单元和动态阈值调整单元的应用可以带来设置合适的阈值、评估阈值合理性和动态调整阈值。这有助于确保电能量系统在面对自然现象和新设备引入等变化时保持稳定，并提高系统的安全性、鲁棒性和适应性。