《电子技术应用》
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面向智能变电站的设备状态监控单元采样值异常检测技术
电子技术应用
加依达尔·金格斯1,王开科1,舒斐1,周杰1,张彦军2
1.国网新疆电力有限公司电力科学研究院;2.国网新疆电力有限公司
摘要: 在设备状态监控单元采样值异常测定过程中,若仅通过挖掘单个特征目标进行检测,则无法同步关联区间内的检测对象,导致输出结果的精准度降低。为此提出对面向智能变电站设备状态监控单元采样值异常检测技术的分析与研究。采用自回归拟合对监控单元的采样值进行量化处理,剔除非均匀错误数值后,输出回归处理结果。构建异常响应机制,以自回归结果作为引导,在正态响应分布区间之内对关联采样异常特征挖掘,同步采样检测对象,确定具体的异常目标。根据输出的异常目标进行告警识别及定位,结合检测偏差进行回溯补偿和修正,确保变电站设备恢复至预期的运行状态。实验结果表明,所提方法的误检率在0.8%~1.4%之间,初始时段最高,达到1.4%,后续时段逐渐平稳,控制在1.0%~1.1%之间,无明显波动,表明检测精准度和有效性有所提升,性能优越可靠。
中图分类号:TP301 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257181
中文引用格式: 加依达尔·金格斯,王开科,舒斐,等. 面向智能变电站的设备状态监控单元采样值异常检测技术[J]. 电子技术应用,2026,52(9):94-99.
英文引用格式: Jiayidaer·Jingesi ,Wang Kaike,Shu Fei,et al. Abnormal detection technology for sampling values of equipment status monitoring units for intelligent substations[J]. Application of Electronic Technique,2026,52(9):94-99.
Abnormal detection technology for sampling values of equipment status monitoring units for intelligent substations
Jiayidaer·Jingesi1,Wang Kaike1,Shu Fei1,Zhou Jie1,Zhang Yanjun2
1.Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co., Ltd.;2.State Grid Xinjiang Electric Power Co., Ltd.
Abstract: During the process of abnormal sampling value determination in the equipment status monitoring unit, if detection is only carried out by mining a single feature target, it is impossible to synchronously associate the detection objects within the interval, resulting in a decrease in the accuracy of the output results. For this purpose, an analysis and research on the abnormal detection technology of sampling values for the equipment condition monitoring unit of intelligent substations is proposed. The sampling values of the monitoring unit are quantified by using autoregressive fitting. After eliminating the non-uniform error values, the regression processing results are output. An abnormal response mechanism is established, using the autoregressive results as guidance, to mine the abnormal features of associated sampling within the normal response distribution interval, synchronously sample the detection objects, and determine the specific abnormal targets. Based on the abnormal targets output, alarm identification and location are carried out. Combined with the detection deviation, backtracking compensation and correction are conducted to ensure that the substation equipment is restored to the expected operating state. The experimental results show that the false detection rate of the proposed method is between 0.8% and 1.4%. It is the highest in the initial period, reaching 1.4%, and gradually stabilizes in the subsequent periods, controlled between 1.0% and 1.1%, without significant fluctuations. This indicates that the detection accuracy and effectiveness have improved, and the performance is superior and reliable.
Key words : intelligent substation;equipment status;monitoring unit;abnormal sampling values;testing technology;equipment scheduling

引言

变电站设备的状态监测多与设备核验、日常巡检、定期采样等环节存在直接联系,尤其是采样部分,针对各区域设备的温度、振动、压力、电流等实时数值变化,分析识别运行过程中是否存在偏离预期范围和区间的行为,以此来捕捉异常行为,确定异常点位,判断异常状态。较为常见的采样值检测方法主要包括定点采样和覆盖采样。在复杂环境下,这些方法虽然能够实现预期的检测目的,但难以满足现代电网设备对可靠性、经济性和智能化的需求。同时,在检测过程中还需要对异常感知缺陷进行修正和调整,以保证设备的稳定运行,这无形中增加了电网的运行压力。基于上述问题,部分专家提出了应对性的策略,形成实践执行方案。

谢宇轩等设计的基于Hampel滤波的海洋磁测数据异常值检测方法[1]通过动态调整数据点权重,识别和去除海洋磁测数据中的异常值,过程中融合自回归模型、孤立森林及自编码器等机制,以加权Hampel滤波器检测并去除全局异常值和上下文异常值,以此来保留数据的原始特征,完成动态化监测。由实验结果可知,该方法针对海量数据及信息,进行的采样值覆盖监测效果较好,综合效率有所提升,输出结果真实可靠。但是加权Hampel滤波器仅针对单区间的异常值进行检测,存在重复计算的情况,影响最终检测结果的精准度。邢鹏等人结合先验聚类原理设计的机电设备环境参数异常检测算法[2]改用历史数据构建先验聚类,在确保聚类中心先验处理的可靠性时,按照聚类区域对采样值数据检测对比,对比时持续更新机电设备的实时数据及信息,按照预设的标准逐步实现动态化先验聚类匹配,对匹配之后的目标与测算结果进行标记,保证在后续的分析中成为参考。实验结果表明,该算法在机电设备环境参数的异常检测方面检测率高,复杂环境下参数异常检测效果大幅度提升,具有良好的性能。但是聚类匹配的定向检测范围较大,不用时段和区间所捕捉的检测目标不一致,导致无法识别具体的检测对象,造成最终输出结构的不可靠。廖栋森等设计的基于分层的体域网异常数据检测方法[3]主要根据时间相关性利用Hampel滤波器进行异常数据点的获取,在同周期对比过程中,保证数据的连续性,使用改进滑动时间窗DBSCAN算法对连续数据进行实时对比与周期异常覆盖检测。分层检测的方式具有更强的针对性和稳定性,能够准确标注出异常数据集,具有空间复杂度小的优势。实验结果表明,该方法以Hampel滤波器进行异常数据的分类及定向检测,极大地缩短了检测耗时,且检测的目标存在关联性,整体的处理效率有所提升。但是分层检测和时间窗DBSCAN计算的对比标准不一致,再加上Hampel滤波器的滑动检测,难以达成一致,促使异常检测结果形成偏差,准确率整体下降。钟化兰等设计的基于IEC61850的智能变电站设备运行状态数据实时监测方法[4]使用IEC61850作为电子设备分层数据检测的标准,依据不同接口持续更新的数据和运行信息,以集成调度与监测的方式,展开针对性分析及比对,明确异常位置的同时,完成数据的定向的监测研究。实验结果可知,该方法具有较高效的通信功能和较短的通信时间,实行电力设备运行状态监测时执行效率较高,重复检测概率较低。但是集成式的检测方式无法与持续标保持同步,执行的目标重叠,造成检测结果错误,影响检测精准性。

针对上述方案应用时的特征及模式,以智慧变电站为目标,设计设备状态监控单元采样值异常检测技术。通过设定电流、电压等参数的上下限,并利用机器学习模型对历史数据进行持续更新和训练,在过程中按照检测要求捕捉多维参数,并分析参数变化时的隐性关联,从而判断具体的异常位置和实际情况。这在一定程度上打破了初始异常检测结构的限制,为提升电网设备状态监控的智能化水平提供了理论支撑和技术方案。


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作者信息:

加依达尔·金格斯1,王开科1,舒斐1,周杰1,张彦军2

(1.国网新疆电力有限公司电力科学研究院,新疆 乌鲁木齐 830000;

2.国网新疆电力有限公司,新疆 乌鲁木齐 830000)

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