[发明专利]一种基于矩阵分解的电力故障分析方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于矩阵分解的电力故障分析方法及系统，电力故障分析方法步骤包括：输入电能数据矩阵、电能数据矩阵的最大秩和异常数据个数，求解的矩阵分解问题得到低秩数据矩阵，求解异常检测问题得到异常数据矩阵；判断是否满足收敛条件，如果不满足则跳转执行求解。否则输出正常数据矩阵和异常数据矩阵。电力故障分析系统包括前述步骤对应的程序单元。本发明通过充分利用采集得到的电力数据之间所具有的特性，通过矩阵分解等机器学习算法进行异常检测，从而实现对异常数据的及时发现进而针对故障元件的进行排查与维修，这种方法不同于现有的人工排查、设备监控等方式，充分利用电能数据对发生的故障元件进行智能地、及时地检测与预警。

技术领域

本发明涉及电力故障分析技术，具体涉及一种基于矩阵分解的电力故障分析方法及系统。

背景技术

电能是现代社会中最重要、最方便的能源。电能具有许多优点，可以方便地转化为别种形式的能，如机械能、热能、光能、化学能等；它的输送和分配易于实现；它的应用规模也很灵活。因此，电能被极其广泛地应用于工农业、交通运输业、商业贸易、通信以及人民的日常生活中。现有的电力系统具有自动化的特点，自动化的定义是采用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置并通过信号系统和数据传输系统对电力系统各个元件、局部系统或全系统进行就地，或远方的自动监视、协调、调节和控制，以保证电力系统安全经济运行和具有合格的电能质量。其中，电量采集与计费系统是电力市场运营支持系统的一个重要的子系统。本发明的基于矩阵分解的电力故障分析方法及系统即针对电量采集与计费系统研究设计。电量采集与计费系统是电力市场运营支持系统的子系统，其应用先进的计算机网络技术、通信技术和控制技术，采用分层、分布、开放式结构，由主站系统、厂站系统、通信网络三部分组成，主要实现对电网电能量数据的远程自动采集、分时段存储、传送、电能量数据处理、统计计算分析、报表生成和信息发布等功能。所采集的电能量包括关口电量、二次变电量、电厂上网电量、大用户电量等，某省实际运行的电量采集与计费系统结构如图1所示。

参见图1，多个电能表(PMU)分别通过相同或不同的采集终端汇聚至控制中心。电量采集与计费系统是电力市场运营支持系统的子系统，主要实现对电网电能量数据的远程自动采集、存储、传送和统计、计费等功能，是电网经济运行、科学调度和考核结算的基础。如果电量采集与计费系统出现故障，将在经济效益和电网调度管理等方面带来不良后果。因此，电力故障诊断是电力科研领域的一个重要课题。目前，相关研究人员除了在电力系统自身理论体系中寻找故障诊断的方法之外，也在积极向其它学科寻找方法，计算机科学正是其努力的一个重要方向。基于以上两方面的因素，将数据挖掘技术应用于电力故障诊断成为近年来理论界的一个热点。

电力是国民经济发展的命脉，是社会生产生活的支撑力量。电网肩负着将发电单位提供的电能，通过输电、变电、配电系统，送达用电单位和千家万户的重任，是电力系统运行和电力市场运营的枢纽。电量采集与计费系统是电力市场运营支持系统的子系统，属于电网二次系统的重要组成部分。该系统主要实现对电网电能量数据的远程自动采集、存储、传送和统计、计费等功能，是电网经济运行、科学调度和考核结算的基础。如果电量采集与计费系统出现故障，将在经济效益、调度决策等方面带来不良后果。同时，由于电量采集与计费系统自身软硬件体系结构的复杂性以及外界因素的不确定性，故障是不可避免的。对电量采集与计费系统故障的处理具有很大的现实需要并亟待解决。故障处理可以分为前期和后期两个阶段，前期包括故障监控、预警、诊断，后期是故障解除、补救。由于电力系统的实时性和重要性，使得故障监控、预警和诊断的及时性和可靠性尤为重要，故障诊断得越快速、越准确，越能降低故障带来的经济损失；如果前期能做到一定程度的预警则可及时排除隐患，从而避免一些故障的发生，是电量采集与计费系统故障处理的重点。