技术领域
[0001] 本发明涉及变压器监测技术领域，具体涉及一种变压器智能化监测与故障预警系统及方法。
相关背景技术
[0002] 变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。变压器的主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。变压器是输配电的基础设备，广泛应用于工业、农业、交通、城市社区等领域。
[0003] 公告号为CN115268350B的中国专利公开了一种稳压变压器的故障预警方法及系统，基于故障现象聚类结果对故障因子集分组，生成故障因子分组结果，遍历配件故障因子集合生成故障概率列表并判断是否满足预设故障概率，将满足预设故障概率的故障因子排序，根据故障因子排序结果，匹配关联的故障现象聚类结果进行预警，但是现有技术中仅仅是将故障因子进行聚类，却并未提及如何针对变压器的不同检测项目进行详细的检查，导致不能快速筛选出故障情况最为严重的变压器。
具体实施方式
[0018] 实施例一，如图1所示，本发明提出的一种变压器智能化监测与故障预警方法，包括：S100，设置采集参数，根据采集参数分别采集多个变压器的不同的采集目标的工作数据；
S200，对所有的工作数据进行预处理，得到预处理数据；
S300，基于预处理数据计算每一个变压器的合格率，根据变压器的合格率筛选出异常变压器；
S400，计算每一个异常变压器的工作评分，并根据异常变压器的工作评分筛选出故障变压器。
[0019] 本发明中，通过设置采集参数，根据采集参数分别采集多个变压器的不同的采集目标的工作数据，并对所有的工作数据进行预处理，得到预处理数据，之后基于预处理数据计算每一个变压器的合格率，根据变压器的合格率筛选出异常变压器，最后计算每一个异常变压器的工作评分，并根据异常变压器的工作评分筛选出故障变压器，本申请可以同时对多个变压器进行检测，并基于变压器的工作评分从多个变压器中筛选出故障变压器，由于工作评分是基于变压器的不同检测项目计算得到的，且每一个检测项目均有对应的权重系数，所以本申请能够侧重于不同的检测项目及时筛选出故障变压器。
[0020] 在一个可选的实施例中，所述S100包括：S110，创建工作数据表；
S120，选取一个变压器，对变压器的每一个采集目标分别设置采集参数；所述采集目标包括变压器温度数据、变压器电压数据和变压器油质数据组，所述采集参数包括采集周期、采集频率；
具体地，变压器的采集目标的种类可以根据变压器的检测项目进行调节，每一个采集目标对应一种变压器的检测项目，变压器的检测项目越多，变压器的采集目标就越多；
S130，根据该变压器每一个采集目标的采集参数分别采集多个采集目标的工作数据，从而获得多个子数据组，将多个子数据组放入工作数据表；
具体地，由于每一个采集目标对应一种变压器的检测项目，所以每一个子数据组内包含的是同一种检测数据，即对于变压器A而言，若是变压器A包含子数据组A‑1、子数据组A‑2和子数据组A‑3，那么子数据组A‑1中包含的工作数据是不同采集节点的变压器温度数据，子数据组A‑2中包含的工作数据是不同采集节点的变压器电压数据，子数据组A‑3中包含的工作数据是不同采集节点的变压器油质数据；
S140，返回步骤S120，直至所有的变压器均被选取完成，得到每一个变压器的工作数据。
[0021] 需要说明的是，本申请是对输电线路上的多个变压器同时进行监测，因此在采集变压器数据时，需要同时采集多个变压器的工作数据，从而便于计算多个变压器的工作评分，最后根据变压器的工作评分筛选出故障变压器。
[0022] 为了保证多个变压器的工作数据具有足够的可信度，在设置采集参数时，应保证不同变压器之间对于同一个采集目标的采集参数尽量保持一致，以此确保不同变压器的相同采集目标的工作数据互相之间具有对比性，从而方便后续计算不同变压器的工作评分。
[0023] 在一个可选的实施例中，所述S200包括：S210，从工作数据表中随机选取一个变压器及该变压器的所有工作数据；
S220，从该变压器的所有的工作数据中选取一个子数据组，判断该子数据组的每一个采集节点是否有对应的采集数据；
S230，若该子数据组存在采集节点下没有对应的采集数据，则将有对应的采集数据的采集节点前记为缺失节点；
S240，将缺失节点相邻的任一采集节点对应的采集数据复制到该缺失节点下，以填充缺失节点；
S250，若该子数据组每一个采集节点均有对应的采集数据，则返回步骤S220，直至该变压器的所有子数据组均被选取完成，得到该变压器的预处理数据；
S260，返回步骤S210，直至所有的变压器均被选取完成，得到所有变压器的预处理数据。
[0024] 需要说明的是，由于在采集变压器的工作数据的过程中可能会出现漏采的情况，从而导致工作数据缺失，若是不能及时补充缺失的数据可能会导致后续对于变压器的工作评分的计算出现影响。
[0025] 在一个可选的实施例中，在所述S230之后，还包括：S231，设置缺失阈值；
S232，判断该子数据组的缺失节点的数量是否大于或等于缺失阈值；
S233，若该子数据组的缺失节点的数量大于或等于缺失阈值，则该子数据组对应的变压器记为故障变压器。
[0026] 需要说明的是，若是一个子数据组出现多个缺失节点，可能是该子数据组对应的采集组件发生了损坏或者该子数据组对应的变压器发生了故障，不论是哪种情况，都需要对该变压器发出预警。
[0027] 在一个可选的实施例中，所述S300包括：S310，选取一个变压器及该变压器的所有预处理数据；
S320，选取一个子数据组，计算该子数据组的平均值；
S330，基于每一个子数据组的平均值设置合格范围；
S340，判断该子数据组的每一个工作数据是否均处于合格范围；
S350，若该子数据组的每一个工作数据均均处于合格范围，则该子数据组合格；
S360，返回选取一个子数据组，直至该变压器的所有子数据组均被选取完成，计算该变压器的子数据组的合格率；
S370，返回选取一个变压器及该变压器的所有预处理数据，直至所有的变压器均被选取完成，得到每一个变压器的合格率。
[0028] 需要说明的是，在执行步骤330时，可以以子数据组的平均值为基准，以偏离度20%作为偏差阈值，从而得到子数据组的合格范围，由于变压器在工作时的工作数据是一个较为平稳的状态，因此若是存在子数据组的工作数据不处于子数据组的合格范围内，就代表该子数据组对应的检测项目可能存在异常，而一个变压器若是存在多个子数据组对应的检测项目存在异常，就会导致该变压器的合格率较低，可以初步认定该变压器是异常变压器。
[0029] 在一个可选的实施例中，所述S300还包括：S380，选取所有的变压器；
S390，根据变压器的合格率从小到大对所有的变压器进行排序，筛选出位于前M个的变压器；将前M个变压器记为异常变压器。
[0030] 需要说明的是，所述M的值设置的越大，那么异常变压器的数量就越多；在计算出每一个变压器的合格率后，通过筛选出合格率较低的前M个变压器，由于这M个变压器的变压器合格率最低，因此这M个变压器出现问题的可能性就最大，所以将这些变压器标记为异常变压器，以方便通过后续步骤确定异常变压器是否真正发生了故障。
[0031] 在一个可选的实施例中，在所述S400之前，包括：K100，获取多个变压器的历史数据；每一个变压器的历史数据均包含多个历史子数据组；
K200，从多个变压器的历史数据中选取一个历史子数据组，计算该历史子数据组的平均值；
K300，返回从多个变压器的历史数据中选取一个历史子数据组，直至得到每一个历史子数据组的平均值；
K400，对所有的历史子数据组的平均值进行归一化处理，得到归一化后的平均值，将归一化后的平均值记为子数据组的评分；
具体地，归一化是将数据缩放到一个特定的范围内，通常是为了消除不同量级数据对模型训练和预测的影响。归一化可以提升模型的性能，加速模型的训练速度，并提高模型的精度。
[0032] 需要说明的是，在通过公式1计算变压器的工作评分之前，需要先确定变压器每一个采集目标的评分，之后才能结合采集目标的评分以及采集目标的权重系数计算变压器的工作评分，之所以选用采集目标的历史平均值作为采集目标的评分标准，是为了保证实时采集到的工作数据相对于历史工作数据是具有参考性的。
[0033] 在一个可选的实施例中，所述S400包括：S410，选取一个异常变压器及该异常变压器的所有预处理数据；
S420，对预处理数据包含的每一个子数据组设置对应的权重系数；
S430，结合子数据组的权重系数通过公式1计算该异常变压器的工作评分；
公式1；
其中， 是异常变压器的工作评分， 是异常变压器的第i个子数据组的评分，是异常变压器的第i个子数据组的历史评分， 是异常第i个子数据组的权重系数， 是子数据组的总数量；
具体地，在计算异常变压器的第i个子数据组的评分时，同样是先计算该子数据组的平均值，再进行归一化，从而得到子数据组的评分；
由于权重系数是可以自由调节的，因此可以通过调节权重系数的大小来调节变压器故障检测的重点检测项目，采集目标对应的权重系数越大，则越侧重于该采集目标对应的检测项目；
S440，返回步骤S410，直至得到所有异常变压器的工作评分。
[0034] 需要说明的是，通过前述实施例从多个变压器中确定了M个合格率较低的异常变压器，为了进一步从异常变压器中寻找到发生故障的故障变压器，通过公式1计算每一个异常变压器的工作评分，并将工作评分作为评价异常变压器是否正常的依据。
[0035] 工作评分是由变压器的每一个子数据组的评分组成的，因此工作评分能够反映出变压器是否在正常工作，工作评分越高则证明异常变压器越远离变压器正常工作的状态，即出现故障的可能性更大。
[0036] 由于可以对每一个子数据组设置对应的权重系数，因此赋予了不同的采集目标不同的权重，使得在检查变压器故障时，可以侧重于不同的检测项目，例如变压器的采集目标分别为变压器温度数据、变压器电压数据和变压器油质数据，且每一个采集目标依次对应的权重分别为1.0、1.0和2.0，那么就可以看出，在本次的变压器故障检查中主要针对的是变压器油质数据这一采集目标，由于变压器油质数据对应的权重系数较高，只要变压器油质数据出现一点异常值就会导致变压器的工作评分快速升高，从而能够更容易地发现变压器油质数据出现故障的变压器。
[0037] 在一个可选的实施例中，所述S400还包括：S450，根据工作评分从大到小的顺序对所有的异常变压器进行排序，筛选出位于前N个的异常变压器；将前N个异常变压器记为故障变压器；
S460，暂停故障变压器的工作并发出预警。
[0038] 需要说明的是，通过公式1计算出了每一个异常变压器的工作评分，由于工作评分越大，则该异常变压器在本次检测中出现问题的概率就越大，因此筛选出工作评分较高的N个异常变压器，将这N个异常变压器标记为故障变压器，并暂停故障变压器的工作。
[0039] 本申请通过先检测每一个变压器的合格率，从而在多个变压器中初步筛选出合格率较低的M个异常变压器，之后再计算M个异常变压器的工作评分，以工作评分作为变压器是否正常工作的判断标准，从而筛选区出工作评分较高的N个故障变压器，在检测到故障变压器后暂停故障变压器的工作并发出预警，通过对变压器进行双重检测，从而减少在变压器检测时发生漏判、误判的可能性。
[0040] 本申请还提供一种变压器智能化监测与故障预警系统，包括采集组件100和处理组件200。
[0041] 通过所述采集组件100采集变压器的工作数据，所述处理组件200包括处理单元201和数据单元202，通过数据单元202对变压器的工作数据进行处理，并通过所述处理单元
201结合处理结果对变压器执行实施例一所述的变压器智能化监测与故障预警方法；
具体地，本申请是同时对多个变压器进行检测，因此每一个变压器均设置有至少一个对应的采集组件100。
[0042] 需要说明的是，通过采集组件100采集多个变压器的工作数据，由于采集组件100与处理组件通信连接，所以可以将采集到的工作数据传输至处理组件200，之后通过处理组件200结合多个变压器的工作数据筛选出故障变压器并发出预警。
[0043] 上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。
