一种电力设备大数据标签运行平台及方法与流程

1.本发明涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种电力设备大数据标签运行平台及方法。


背景技术：

2.网调控领域必须全面、及时、准确地把握电力系统的运行情况，以确保互联大电网的安全稳定运行。电力设备是电网中的关键枢纽，对其运行状态的掌控是智能电网调控系统对全电网的监视控制、分析决策、计划市场等应用的前提与基础。因此，亟待建立完备的面向电力大数据的数据处理体系与应用平台，以提升电力设备状态智能监控的分析效率，从而实现电网设备监控与管理业务更新。
3.在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种电力设备大数据标签运行平台及方法，以数据标签的形式从海量、离散的电力数据中实现对有效数据的快速识别和提取，在帮助调控人员实现对电力设备情况作出多维判断的同时，为后续电力数据挖掘建模提供可靠依据。该多维度电力设备标签体系运行平台的构建，为实现电网智能化监控业务奠定良好基础。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.本发明的一种电力设备大数据标签运行平台包括，
7.电力设备状态感知层，其配置成电力数据的采集与接入、处理与提取，其包括，
8.传感器，其实时采集电力设备的多种状态量并将其转换为电信号，
9.监测单元，其连接所述传感器以接收所述电信号，所述监测单元处理提取所述电信号以生成输出信号；
10.边缘物联代理层，其连接所述电力设备状态感知层以基于所述输出信号生成并发送控制指令到所述监测单元，所述边缘物联代理层包括，
11.网关模块，其提供物联网关以物联管理，其包括，
12.数据融合计算模块，其连接所述网关模块以基于所述输出信号提取数据特征；
13.边缘计算模块，其连接所述数据融合计算模块以基于数据特征形成大数据标签；
14.网络传输层，其实现边缘物联代理与企业平台间的网络通信，所述网络传输层包括安全隔离网关、电力光纤网及电力专网；
15.数据标签中心，其连接所述网络传输层实现电力设备管理、大数据标签接入管理、大数据标签应用管理，所述数据标签中心包括前台、后台和中台。
16.而且，所述的一种电力设备大数据标签运行平台中，所述电力设备包括变压器。
17.而且，所述的一种电力设备大数据标签运行平台中，传感器包括设在变电站内独立部署的带有数据接口的状态传感器以及与监测单元集成一体的传感器。
18.而且，所述的一种电力设备大数据标签运行平台中，所述监测单元包括信号调理电路、模数转换器、处理器和通讯模块，其中，电信号接入监测单元后经过信号调理转变为状态模拟量，然后被模数转换器转换为数字量并送至处理器，经过处理器的存储、处理与特征提取得到所述输出信号，并通过所述通讯模块上传至边缘物联代理层。
19.而且，所述的一种电力设备大数据标签运行平台中，所述监测单元接收来自边缘物联代理层发出的控制指令，以实现对其监测模式及运行状态的更改与控制。
20.而且，所述的一种电力设备大数据标签运行平台中，监测单元将所述输出信号上传至网关模块，所述监测单元接收来自网关模块发出的控制指令。
21.而且，所述的一种电力设备大数据标签运行平台中，所述输出信号为数据集。
22.而且，所述的一种电力设备大数据标签运行平台中，所述监测单元与网关模块间的通讯方式包括有线通讯协议以及无线通讯协议。
23.而且，所述的一种电力设备大数据标签运行平台中，数据融合计算模块包括多源数据融合单元，其分析所述输出信号以建立输出信号之间的关联规则与事件触发器，基于关联规则与事件触发器提取数据特征。
24.而且，所述的一种电力设备大数据标签运行平台中，所述边缘计算模块基于逆向匹配法形成大数据标签。
25.一种电力设备大数据标签运行方法，包括以下步骤：
26.步骤1、电力设备状态感知层完成电力数据的采集与接入、处理与提取；
27.所述步骤1的具体方法为：传感器实时采集电力设备的多种状态量并将其转换为电信号，监测单元连接所述传感器以接收所述电信号，所述监测单元处理提取所述电信号以生成输出信号；
28.步骤2、边缘物联代理层连接电力设备状态感知层以基于所述输出信号生成并发送控制指令到所述监测单元；
29.所述步骤2的具体方法为：网关模块提供物联网关以物联管理；数据融合计算模块连接所述网关模块以基于所述输出信号提取数据特征；边缘计算模块连接所述数据融合计算模块以基于数据特征形成大数据标签；
30.步骤3、网络传输层实现边缘物联代理与企业平台间的网络通信；
31.所述步骤3的具体方法为：数据标签中心连接所述网络传输层实现电力设备管理、大数据标签接入管理、大数据标签应用管理，所述数据标签中心包括前台、后台和中台。
32.在上述技术方案中，本发明提供的一种电力设备大数据标签运行平台及方法，具有以下有益效果：边缘物联代理层利用边缘计算从数据源头对海量、离散化的电力数据展开处理具有实时、高效的特点，并利用改进textrank算法，提升计算速度，所获取的大数据标签具有短文本、语义化、指向明确等特性，为电力数据的规范化和高效率萃取提供了一种便利手段，方便机器学习、数据挖掘算法应用。
附图说明
33.图1是电力设备大数据标签运行平台的交互示意图；
34.图2是电力设备大数据标签运行平台的大数据标签体系示意图。
具体实施方式
35.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
36.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
37.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
42.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
43.在一个实施例中，如图1
‑
2所示，电力设备大数据标签运行平台包括，
44.电力设备状态感知层，其配置成电力数据的采集与接入、处理与提取，其包括，
45.传感器，其实时采集电力设备的多种状态量并将其转换为电信号，
46.监测单元，其连接所述传感器以接收所述电信号，所述监测单元处理提取所述电信号以生成输出信号；
47.边缘物联代理层，其连接所述电力设备状态感知层以基于所述输出信号生成并发送控制指令到所述监测单元，所述边缘物联代理层包括，
48.网关模块，其提供物联网关以物联管理，其包括，
49.数据融合计算模块，其连接所述网关模块以基于所述输出信号提取数据特征；
50.边缘计算模块，其连接所述数据融合计算模块以基于数据特征形成大数据标签；
51.网络传输层，其实现边缘物联代理与企业平台间的网络通信，所述网络传输层包括安全隔离网关、电力光纤网及电力专网；
52.数据标签中心，其连接所述网络传输层实现电力设备管理、大数据标签接入管理、大数据标签应用管理，所述数据标签中心包括前台、后台和中台。
53.电网运行所产生的电力数据分散在不同的业务系统中，需要将电力系统中的监控系统、调度管理系统和输变电在线监测中的数据实现统一接入和编码id逻辑关联，本发明针对电力设备基本信息、状态信息、运行信息三个维度的特征进行分析形成基础数据标签，对这些离散的多维标签汇总并存储进数据标签中心。该数据标签体系为电网传统的管理与决策提供了数据供需对接匹配支撑，针对基本信息、运行数据和状态数据实现针对性处理和有效调用，实现多源数据的互联互通与分配管理。
54.所述的一种电力设备大数据标签运行平台的优选实施例中，所述电力设备包括变压器。
55.所述的一种电力设备大数据标签运行平台的优选实施例中，传感器包括设在变电站内独立部署的带有数据接口的状态传感器以及与监测单元集成一体的传感器。
56.所述的一种电力设备大数据标签运行平台的优选实施例中，所述监测单元包括信号调理电路、模数转换器、处理器和通讯模块，其中，电信号接入监测单元后经过信号调理转变为状态模拟量，然后被模数转换器转换为数字量并送至处理器，经过处理器的存储、处理与特征提取得到所述输出信号，并通过所述通讯模块上传至边缘物联代理层。
57.所述的一种电力设备大数据标签运行平台的优选实施例中，所述监测单元接收来自边缘物联代理层发出的控制指令，以实现对其监测模式及运行状态的更改与控制。
58.所述的一种电力设备大数据标签运行平台的优选实施例中，监测单元将所述输出信号上传至网关模块，所述监测单元接收来自网关模块发出的控制指令。
59.所述的一种电力设备大数据标签运行平台的优选实施例中，所述输出信号为数据集。
60.所述的一种电力设备大数据标签运行平台的优选实施例中，所述监测单元与网关模块间的通讯方式包括有线通讯协议以及无线通讯协议。
61.所述的一种电力设备大数据标签运行平台的优选实施例中，数据融合计算模块包括多源数据融合单元，其分析所述输出信号以建立输出信号之间的关联规则与事件触发器，基于关联规则与事件触发器提取数据特征。
62.所述的一种电力设备大数据标签运行平台的优选实施例中，所述边缘计算模块基于逆向匹配法形成大数据标签。
63.在一个实施例中，运行平台包含电力设备状态感知层、边缘物联代理层、网络传输层以及数据标签中心，电力设备状态感知层包括电力设备的多种状态传感器以及监测单元。传感器用于实时感知变压器的多种状态量并将其转换为电信号；监测单元用于对传感
器输出的感知信号进行调理、采集、处理以及结果的传输。边缘物联代理层通过智能网关接收所属不同系统的状态监测单元的输出信号，并向监测单元下达控制指令。智能网关的功能包括数据传输、数据管理、边缘计算(多源数据融合、数据标签形成)以及远程配置功能，可远程对监测单元进行配置、调试以及软件升级。边缘计算主要对电网中文本类数据预处理和数值类数据在预处理的基础上实现融合。文本类信息通过基于统计模型的关键词提取技术可形成大数据标签；数值类信息可以采用异常检测算法将异常值形成大数据标签，体现于电力设备标签体系中。网络传输层包括安全隔离网关、电力光纤网及电力专网等，能够支持《dl/t 860变电站通信网络和系统》标准实现边缘物联代理与企业平台间的网络通信。数据标签中心包括前台、后台、中台，可以实现包括电力设备管理、数据标签接入管理、数据标签应用管理等物联管理功能，以及包括数据存储、智能聚类、主动推荐等功能。
64.在一个实施例中，运行平台包含电力设备状态感知层、边缘物联代理层、网络传输层以及数据标签中心，涵盖了电力数据的采集与接入、处理与提取、分类与存储和关联与推送的过程，可实现对电力设备监测数据的标准化、统一化与类别化。电力设备状态感知层包括电力设备的多种状态传感器以及监测单元。传感器用于实时感知变压器的多种状态量并将其转换为电信号；监测单元用于对传感器输出的感知信号进行调理、采集、处理以及结果的传输。
65.边缘物联代理层通过智能网关接收所属不同系统的状态监测单元的输出信号，并向监测单元下达控制指令。智能网关的功能包括数据传输、数据管理、边缘计算(多源数据融合、数据标签形成)以及远程配置功能，可远程对监测单元进行配置、调试以及软件升级。边缘计算主要对电网中文本类数据预处理和数值类数据在预处理的基础上实现融合。文本类信息通过基于统计模型的关键词提取技术可形成大数据标签；数值类信息可以采用异常检测算法将异常值形成大数据标签，体现于电力设备标签体系中。
66.网络传输层包括安全隔离网关、电力光纤网及电力专网等，能够支持《dl/t 860变电站通信网络和系统》标准实现边缘物联代理与企业平台间的网络通信。
67.数据标签中心包括前台、后台、中台，可以实现包括电力设备管理、数据标签接入管理、数据标签应用管理等物联管理功能，以及包括数据存储、智能聚类、主动推荐等功能。
68.在一个实施例中，所述的监测单元包括信号调理电路、模数转换器、处理器与通讯模块等部分：状态量首先被传感器转换为电信号，电信号接入监测单元后经过信号调理转变为状态模拟量，然后被模数转换器(adc)转换为数字量并送至处理器，经过处理器的存储、处理与特征提取得到监测单元输出信号(如精简数据集)，并通过通讯模块上传至智能网关；此外，监测模块接收来自智能网关发出的控制指令，以实现对其监测模式及运行状态的更改与控制。
69.在一个实施例中，所述的边缘物联代理层的智能网关对接入的数据可直接开展边缘计算，在实现多源数据融合的基础上，利用自然语言处理中逆向匹配法形成数据标签。
70.在一个实施例中，所述监测单元与智能网关间的通讯方式包括modbus以及hart等有线通讯协议以及wifi、lorawan(nb
‑
iot，lora等)以及4g/5g等无线通讯协议。
71.在一个实施例中，所述数据标签中心支持海量运算的分布式计算服务、在线实时查询的关系型数据库服务和上亿维度的分析型数据库服务，以提供大数据标签聚类计算平台和协同式信息主动推荐服务。
72.为进一步说明电力设备大数据标签体系在调控领域中的实用性能，以天津米兰站2号主变压器的相关电力数据接入为例，实现了最近一次告警信息为主的大数据标签体系构建，具体将结合图2进行说明。
73.该电力设备为2009年于米兰站投运的信芯式油浸式220kv变压器，编号为t2。该变压器历史大修次数为1次，曾于2020年6月8日发生油温高警告，告警发生前油泵出现反复动作复归、负载率激增的情况。经深度标签化数据挖掘可知，该设备故障概率为0.072％，负载率增加15％
‑
20％时，易引发缺陷暴露。可见大数据标签体系可随时间推移不断扩充丰富。
74.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
75.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
76.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
77.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。