一种变电站在线操作智能防误方法及装置与流程

本发明涉及电气安全，具体涉及一种变电站在线操作智能防误方法及装置。

背景技术：

1、变电站在线操作智能防误系统是指在变电站中利用智能系统，防止操作人员在进行电力设备操作时发生错误。这个系统通过实时监测和分析操作流程，提供智能化的提示和警告，确保操作人员按照正确的步骤和顺序执行任务，避免误操作导致的事故和设备损坏。具体来说，智能防误系统可以自动识别操作步骤的正确性，检测操作环境和设备状态，并在操作人员即将进行可能错误的操作时，发出警报或阻止操作。此外，系统还可以记录操作过程，便于事后审查和分析，提高变电站的整体安全性和可靠性。

2、在变电站在线操作智能防误系统中，现有技术使用微机防误闭锁系统对操作任务进行模拟预演并将通过的操作序列下发到电脑钥匙。这一步骤的作用是提前验证操作流程的正确性和安全性，通过预演模拟真实操作环境，确保操作步骤符合预定的安全规范，避免潜在的误操作风险。预演通过后，将验证后的操作序列下发到电脑钥匙，使其在实际操作时能够严格按照已验证的步骤执行，确保操作的准确性和安全性。

3、然而，模拟预演和实际操作时的电网运行状态可能不同，如果电网运行状态在实际操作过程中发生负载变化，预演时验证的操作序列可能不再适用，这些负载变化会影响电流、电压的分布和电网的整体平衡，操作序列未能及时调整以适应这些变化，可能导致错误的开关操作、变压器调整或保护装置误动作，从而引发误操作和安全事故，危及电力系统的可靠性和稳定性。

4、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种变电站在线操作智能防误方法及装置，通过在实际操作前对电网运行状态进行实时监测和数据对比分析，确保操作序列与实际负载变化的匹配度。预先获取模拟预演的瞬时负载数据，并在实际操作前实时采集电网运行时的瞬时负载数据，通过时间对齐和预处理生成负载变化曲线进行对比分析，确认操作序列的适用性，避免因负载变化导致的误操作，提高操作的准确性和安全性。此外，通过建立安全监控机制和预警系统，实时识别电网运行中的潜在变化异常，并及时发出预警提示，确保操作人员能够及时响应和处理，增强电力系统的整体稳定性和可靠性，避免潜在安全事故，保障电力系统的持续稳定运行，以解决上述背景技术中的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种变电站在线操作智能防误方法，包括以下步骤：

3、预先利用监测系统获取模拟预演过程的瞬时负载数据；

4、在实际操作之前，再次利用监测系统实时采集电网运行时的瞬时负载数据；

5、对采集到的实时数据和预演数据进行预处理，对预处理后的数据进行时间对齐，确保两组数据在同一时间基准上进行比较；

6、利用预处理后的实时数据生成电网运行时的实时瞬时负载变化曲线，利用预处理后的预演数据生成预演瞬时负载变化曲线；

7、将生成的实时瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线进行对比分析，初步判断电网运行时的瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线是否一致；

8、当瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线一致时，按照操作序列进行实际操作，并在实际操作过程对电网的运行状态建立安全监控机制，识别电网运行时的潜在变化异常，并对电网运行时的潜在变化异常发出异常预警提示。

9、优选的，利用监测系统获取模拟预演过程的瞬时负载数据，具体的步骤如下：

10、s101、在电网的关键节点和设备上通过电力监测仪表和数据采集系统，测量和记录瞬时负载数据；

11、s102、初始化数据采集系统，设置数据采集频率和时间间隔，捕捉瞬时负载数据的变化；

12、s103、在控制中心或仿真环境中启动电网的模拟预演过程，按照预定的操作步骤和负载变化场景，运行模拟预演程序；

13、s104、在模拟预演过程中，利用监测系统实时采集瞬时负载数据，将采集到的瞬时负载数据实时记录到数据库中。

14、优选的，利用监测系统实时采集电网运行时的瞬时负载数据，具体的步骤如下：

15、s201、实施步骤s101-s102；

16、s202、实时采集电网运行时的瞬时负载数据，记录每个时间点的实时负载需求；

17、s203、实施步骤s104。

18、优选的，初步判断电网运行时的瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线是否一致的具体步骤为：

19、s301、计算实时瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线之间的余弦相似度，具体的步骤为：

20、s3011、从数据库中提取预处理后的实时瞬时负载数据和预演瞬时负载数据，将实时瞬时负载变化曲线和预演瞬时负载变化曲线分别用向量表示，具体表示为：，，其中，x是实时瞬时负载变化曲线的向量表示，表示在第k个时间点上的实时瞬时负载值，y是预演瞬时负载变化曲线的向量表示，表示在第k个时间点上的预演瞬时负载值，n表示时间点的数量；

21、s3012、计算实时瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线之间的余弦相似度，即向量x和向量y之间的余弦相似度，计算的表达式为：，其中，表示向量x和y的点积，，表示向量x和向量y之间的余弦相似度，和分别表示向量x和y的模，，；

22、s302、通过向量x和向量y之间的余弦相似度计算出相似度评估系数，通过相似度评估系数表示向量x和向量y之间的相似度情况，相似度评估系数的计算表达式为：，式中，为相似度评估系数，为平均模，表示实时瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线的平均负载水平，为模差异，表示实时瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线的负载水平差异，、、分别为余弦相似度、平均模以及模差异的权重系数；

23、s303、将相似度评估系数与预先设定的相似度评估系数参考阈值进行比对分析，若相似度评估系数大于等于相似度评估系数参考阈值，则生成一致信号，初步判断电网运行时的瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线一致，若相似度评估系数小于相似度评估系数参考阈值，则生成非一致信号，并对非一致信号发出非一致预警提示。

24、优选的，当初步瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线一致时，获取实际操作过程中电网运行时的瞬时负载数据，其中包括电力系统中的谐波含量信息和三相电力系统中的各相负载信息，对电力系统中的谐波含量信息和三相电力系统中的各相负载信息进行异常分析后，分别生成谐波含量异常增量指数和三相负载不平衡指数，基于谐波含量异常增量指数和三相负载不平衡指数建立安全监控机制生成潜在风险系数，通过潜在风险系数识别电网运行时的潜在变化异常。

25、优选的，获取实际操作过程中电力系统中的谐波含量信息，对电力系统中的谐波含量信息进行分析后生成谐波含量异常增量指数的逻辑如下：

26、在检测窗口下，利用电力系统中的谐波监测设备，实时采集电流和电压的谐波含量数据，并将谐波含量数据表示为：，为t时刻各次谐波的幅值，表示第y次谐波在t时刻的幅值，y=1、2、3、…、n；

27、在正常运行条件下，统计一段时间内的谐波含量，计算各次谐波的平均值和标准差，计算的表达式为：，，是第y次谐波的平均值，表示基准谐波含量，是第y次谐波的标准差，表示基准谐波含量的波动范围，t是用于计算基准的时间段长度；

28、对实时采集到的谐波含量进行标准化处理，计算各次谐波的标准化异常值，计算的表达式为：，是第y次谐波在t时刻的标准化异常值，表示当前谐波含量偏离基准值的程度；

29、计算t时刻的谐波含量异常增量，计算的表达式为：，是t时刻的谐波含量异常增量，表示综合的谐波异常程度，是第y次谐波的权重系数，是相对异常增量，表示当前谐波含量相对于基准值的相对变化；

30、在检测窗口下，计算谐波含量异常增量指数，计算的表达式为：，式中，，是预设的异常增量参考阈值，表示谐波含量的正常波动范围，和分别表示检测窗口下的起始时间和终点时间，表示谐波含量异常增量指数。

31、优选的，获取实际操作过程中三相电力系统中的各相负载信息，对三相电力系统中的各相负载信息进行异常分析后生成三相负载不平衡指数的逻辑如下：

32、利用电流传感器采集三相系统中的各相电流，分别用、、进行表示，其中，、、分别表示在t时刻a相、b相、c相的电流，利用电压传感器采集检测窗口内的三相系统中各相电压，分别用、、进行表示，其中，、、分别表示在t时刻a相、b相、c相的电压；

33、在检测窗口下计算各相的平均功率，计算的表达式为：，，，式中，、、分别表示检测窗口r内a相、b相、c相的平均功率；

34、计算三相负载不平衡指数，计算的表达式为：，、、分别表示a相、b相、c相的功率偏差，反映各相功率与总平均功率的差异，，，，表示检测窗口内三相系统的总平均功率，，表示三相负载不平衡指数。

35、优选的，将实际操作过程中电网运行时在检测窗口下生成的潜在风险系数与预先设定的潜在风险系数参考阈值进行比对分析，比对分析的结果如下：

36、若潜在风险系数大于等于潜在风险系数参考阈值，则生成潜在异常信号，表明电网运行时存在着潜在变化异常，并对电网运行时的潜在异常信号发出预警提示，通知相关操作人员知晓，并实施应急响应计划；

37、若潜在风险系数大于等于潜在风险系数参考阈值，则生成稳定运行信号，表明电网在稳定地运行，不对电网运行时的稳定运行信号发出预警提示。

38、一种变电站在线操作智能防误装置，包括模拟预演数据采集模块、实时数据采集模块、数据预处理与对齐模块、负载变化曲线生成模块、曲线对比分析模块以及安全监控与预警模块；

39、模拟预演数据采集模块，预先利用监测系统获取模拟预演过程的瞬时负载数据；

40、实时数据采集模块，在实际操作之前，再次利用监测系统实时采集电网运行时的瞬时负载数据；

41、数据预处理与对齐模块，对采集到的实时数据和预演数据进行预处理，对预处理后的数据进行时间对齐，确保两组数据在同一时间基准上进行比较；

42、负载变化曲线生成模块，利用预处理后的实时数据生成电网运行时的实时瞬时负载变化曲线，利用预处理后的预演数据生成预演瞬时负载变化曲线；

43、曲线对比分析模块，将生成的实时瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线进行对比分析，初步判断电网运行时的瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线是否一致；

44、安全监控与预警模块，当瞬时负载变化曲线与预演瞬时负载变化曲线一致时，按照操作序列进行实际操作，并在实际操作过程对电网的运行状态建立安全监控机制，识别电网运行时的潜在变化异常，并对电网运行时的潜在变化异常发出异常预警提示。

45、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

46、本发明通过在实际操作前对电网运行状态进行实时监测和数据对比分析，确保了操作序列与实际负载变化的匹配度。预先获取模拟预演过程中的瞬时负载数据，并在实际操作前再次实时采集电网运行时的瞬时负载数据，确保两组数据的时间对齐和预处理，使得生成的实时负载变化曲线和预演负载变化曲线能够精确对比。通过对比分析，初步判断两条负载变化曲线是否一致，从而确认操作序列的适用性，避免因负载变化导致的误操作，有效地提高了操作序列的适用性，确保了操作的准确性和安全性，减少了因负载变化引发的误操作和安全事故；

47、本发明通过建立安全监控机制和预警系统，实时识别电网运行时的潜在变化异常，并及时发出预警提示。通过对电网运行状态的持续监控，可以迅速识别异常变化，并通知相关操作人员，确保他们能够及时响应和处理。这种实时监控和预警机制不仅提高了电网操作的安全性，还增强了电力系统的整体稳定性和可靠性。操作人员能够在第一时间获得异常预警信息，采取必要的应急措施，避免因异常变化引发的误操作和潜在安全事故，从而保障电力系统的持续稳定运行。