基于电力电气控制的元件故障分析系统

摘要

本发明属于电力电气控制领域，涉及故障分析技术，用于解决现有的电力电气元件的故障分析系统对故障元件进行自动排查时只能确定一个出现故障几率最高的区域作为故障区域进行输出的问题，具体是基于电力电气控制的元件故障分析系统，包括故障分析平台，故障分析平台通信连接有范围缩进模块、维修推荐模块、特征分析模块以及存储模块；当出现电气元件故障时，范围缩进模块接收到警报信号，通过环境参数对出现故障元件的区域进行区域缩进分析；本发明可以对出现电气故障位置进行锁定并将锁定的区域标记为锁定区域，通过对子区域的环境系数确定一个锁定区域，以锁定区域为中心对剩余的子区域的环境系数的偏离情况进行分析。

说明书

技术领域

本发明属于电力电气控制领域，涉及故障分析技术，具体是基于电力电气控制的元件故障分析系统。

背景技术

电子元件是电子电路中的基本元素，并具有两个或以上的引线或金属接点，电子元件须相互连接以构成一个具有特定功能的电子电路，例如：放大器、无线电接收机、振荡器等，连接电子元件常见的方式之一是焊接到印刷电路板上，电子元件也许是单独的封装，或是各种不同复杂度的群组；

现有的电力电气元件的故障分析系统在接收到警报信号后对故障元件进行自动排查时，通常是采用环境分析比对的方式确定一个出现故障几率最高的区域作为故障区域进行输出，然而，当一个警报区域内存在多个故障区域时则无法通过这种排查检测方法对所有故障区域进行排查，导致没有排查到的故障元件无法得到快速维修，甚至在维修完成之后还因为存在漏查的故障元件影响电力电气系统的正常工作；

针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供基于电力电气控制的元件故障分析系统，用于解决现有的电力电气元件的故障分析系统对故障元件进行自动排查时只能确定一个出现故障几率最高的区域作为故障区域进行输出，导致排查完成后可能存在漏查的故障元件对维修进程与电力电气系统正常工作造成影响的问题。

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一个可以对警报区域的故障元件进行彻底、精准排查的电力电气元件故障分析系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于电力电气控制的元件故障分析系统，包括故障分析平台，所述故障分析平台通信连接有范围缩进模块、维修推荐模块、特征分析模块以及存储模块；

当出现电气元件故障时，范围缩进模块接收到警报信号，通过环境参数对出现故障元件的区域进行区域缩进分析，对出现电气故障位置进行锁定并将锁定的区域标记为锁定区域，环境参数包括温度数据与烟雾数据；

范围缩进模块将锁定区域的故障数据发送至故障分析平台，故障分析平台接收到锁定区域的故障数据后将锁定区域的故障数据发送至维修推荐模块，维修推荐模块接收到锁定区域的故障数据后对锁定区域进行维修工人推荐；

将锁定区域内的电气元件标记为故障元件，范围缩进模块将故障元件的运行数据发送至故障分析平台，故障分析平台接收到故障元件的运行数据后将故障元件的运行数据发送至特征分析模块，特征分析模块接收到故障元件的运行数据后对故障元件的影响参数进行判定，故障元件的运行数据包括故障元件的温度值与故障元件所在锁定区域的烟雾颗粒浓度值。

进一步地，范围缩进模块对出现电气故障的区域进行区域缩进分析的具体过程包括：将故障区域分割为若干个子区域，对子区域进行温度数据与烟雾数据的获取，子区域i的温度数据为子区域的空气温度值，子区域的烟雾数据为子区域i的烟雾颗粒浓度值；

通过对子区域的温度数据与烟雾数据进行分析计算得到子区域的环境系数，将环境系数数值最高的子区域标记为故障区域，将距离故障区域最远的子区域标记为偏离区域，以子区域距离故障区域的距离为横坐标，环境系数为纵坐标建立直角坐标系，在直角坐标系中作出一条线段，线段的两个端点坐标值分别为（0，故障区域的环境系数），（偏离区域与故障区域的距离，偏离区域的环境系数），将线段中各个子区域对应的环境系数数值标记为环境标准值，将环境系数与环境标准值的差值标记为子区域的环境偏离值。

进一步地，对出现电气故障位置进行锁定的具体过程包括：通过存储模块获取到偏离阈值，将子区域的环境偏离值逐一与偏离阈值进行比较，若所有子区域的环境偏离值均小于偏离阈值，则判定出现电气故障的子区域数量为一个，同时将故障区域标记为锁定区域；若存在子区域的环境偏离值不小于偏离阈值，则判定出现电气故障的子区域数量为多个，将环境偏离值不小于偏离阈值的子区域与故障区域同时标记为锁定区域。

进一步地，维修推荐模块对锁定区域进行维修工人推荐的具体过程包括：以锁定区域的地理位置为圆心，r1为半径画圆，r1为设定半径值，单位为千米，将获得的圆形区域标记为筛选区域，将筛选区域内所有维修工人标记为初选工人；

获取初选人员的人员信息，初选人员的人员信息包括维修工人的姓名、年龄、手机号码、从业年限以及当前位置，通过对初选工人的工作年限、当前位置与故障位置的直线距离进行分析计算得到初选工人的推荐系数；

通过存储模块获取到推荐阈值，将初选工人的推荐系数与推荐阈值进行比较，通过比较结果对出现工人进行筛选得到推荐工人。

进一步地，初选工人的推荐系数与推荐阈值的比较过程包括：将推荐系数不小于推荐阈值的初选工人标记为推荐工人，维修推荐模块将推荐工人的人员信息发送至故障分析平台；若所有初选工人的推荐系数均小于推荐阈值，维修推荐模块向故障分析平台发送紧急分配信号，故障分析平台接收到紧急分配信号后将紧急分配信号发送至管理人员的手机终端。

进一步地，特征分析模块对故障元件的影响参数进行判定的具体过程包括：通过存储模块获取到故障元件在正常运行状态下的标准温度值与标准烟雾颗粒浓度值，对故障元件的运行数据、标准温度值与标准烟雾颗粒浓度值，通过存储模块获取到温度异常阈值与烟雾异常阈值；

将温度异常表现值、烟雾异常表现值分别与温度异常阈值、烟雾异常阈值进行比较，通过比较结果对故障元件的影响参数进行判定。

进一步地，温度异常表现值与温度异常阈值的比较过程包括：

若温度异常表现值＜温度异常阈值，则判定温度参数不是故障元件的影响参数；

若温度异常表现值≥温度异常阈值，则判定温度参数是故障元件的影响参数，特征分析模块向故障分析平台发送温度监控信号；

烟雾异常表现值与烟雾异常阈值的比较过程包括：

若烟雾异常表现值＜烟雾异常阈值，则判定烟雾参数不是故障元件的影响参数；

若烟雾异常表现值≥烟雾异常阈值，则判定烟雾参数是故障元件的影响参数，特征分析模块向故障分析平台发送烟雾监控信号。

进一步地，该基于电力电气控制的元件故障分析系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：当出现电气元件故障时，范围缩进模块接收到警报信号，将警报信号覆盖区域标记为故障区域，将故障区域分割为若干个子区域，对子区域进行环境参数分析得到故障区域的环境系数与环境偏离值，结合环境系数与环境偏离值对是否将子区域判定为锁定区域进行判定；

步骤二：范围缩进模块将锁定区域的故障数据通过故障分析平台发送至维修推荐模块，维修推荐模块接收到锁定区域的故障数据后结合维修人员的地理位置与从业年限筛选出推荐工人，维修推荐模块将推荐工人的人员信息发送至故障分析平台；

步骤三：将锁定区域内的电气元件标记为故障元件，范围缩进模块通过故障分析平台将故障元件的运行数据发送至特征分析模块，特征分析模块接收到故障元件的运行数据后对故障元件的影响参数进行分析判定。

本发明具备下述有益效果：

1、范围缩进模块通过环境参数对出现故障元件的区域进行区域缩进分析，对出现电气故障位置进行锁定并将锁定的区域标记为锁定区域，通过对子区域的环境系数确定一个锁定区域，以锁定区域为中心对剩余的子区域的环境系数的偏离情况进行分析，判定剩余区域中是否存在锁定区域，从而对出现故障元件的区域进行全方位的排查，避免出现漏查导致维修进程延缓，电力电器系统无法正常工作的现象；

2、维修推荐模块通过锁定区域的故障数据与工人的人员信息对维修工人进行推荐，结合工人的当前位置与工作年限计算得出初选工人的推荐系数，通过推荐系数的数值大小与推荐阈值的比较结果对初选工人进行筛选得到推荐工人，在筛选区域内没有筛选到推荐工人的情况下，通过维修推荐模块向故障分析平台发送紧急分配信号，保证故障元件可以快速得到维修；

3、特征分析模块对故障元件的影响参数进行判定，通过将故障元件的运行数据与正常状态下的参数数值进行比较，从而对故障元件的影响参数进行判定，在后续电力电气系统工作时，通过影响参数对电气元件的运行状态进行监控，在影响参数的数值出现异常时即时进行警报提醒，从而对电气元件的运行状态进行预警防控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，基于电力电气控制的元件故障分析系统，包括故障分析平台，故障分析平台通信连接有范围缩进模块、维修推荐模块、特征分析模块以及存储模块；

范围缩进模块用于通过环境参数对出现电气故障的区域进行区域缩进，对出现电气故障位置进行精确锁定，环境参数包括温度数据与烟雾数据，当出现电气元件故障时，范围缩进模块接收到警报信号，将警报信号覆盖区域标记为故障区域，将故障区域分割为若干个子区域i，i=1，2，…，n，n为正整数，对子区域i进行温度数据与烟雾数据的获取，子区域i的温度数据为子区域i的空气温度值，子区域i的烟雾数据为子区域i的烟雾颗粒浓度值，将子区域i的温度数据与烟雾数据分别标记为WDi与YWi；

通过公式HJi=（α1✖WDi+α2✖YWi）/（α1+α2）得到子区域i的环境系数HJi，其中α1与α2均为比例系数，且α1＞α2＞0，需要说明的是，环境系数HJi是一个反应子区域i内出现电气故障概率的数值，环境系数HJi的数值越高，则表示子区域i内出现电气故障的概率越高；

将环境系数数值最高的子区域标记为故障区域，将距离故障区域最远的子区域标记为偏离区域，以子区域距离故障区域的距离为横坐标，环境系数为纵坐标建立直角坐标系，在直角坐标系中作出一条线段，线段的两个端点坐标值分别为（0，故障区域的环境系数），（偏离区域与故障区域的距离，偏离区域的环境系数），将线段中各个子区域对应的环境系数数值标记为环境标准值HBi，在仅存在一个故障区域的情况下，子区域的环境系数与环境系数的差值在一定范围内浮动，因此当出现环境偏离值超过一定范围后，则表示警报区域存在一个以上的故障区域，将环境系数HJi与环境标准值HBi的差值标记为子区域i的环境偏离值HPi；

通过存储模块获取到偏离阈值HPmax，将子区域i的环境偏离值HPi逐一与偏离阈值HPmax进行比较，若所有子区域i的环境偏离值HPi均小于偏离阈值HPmax，则判定出现电气故障的子区域数量为一个，同时将故障区域标记为锁定区域；若存在子区域i的环境偏离值HPi不小于偏离阈值HPmax，则判定出现电气故障的子区域数量为多个，将环境偏离值HPi不小于偏离阈值HPmax的子区域与故障区域同时标记为锁定区域；

范围缩进模块将锁定区域的故障数据发送至故障分析平台，故障分析平台接收到锁定区域的故障数据后将锁定区域的故障数据发送至维修推荐模块，维修推荐模块接收到锁定区域的故障数据后对锁定区域进行维修工人推荐，锁定区域的故障数据包括锁定区域的地理位置、锁定区域的数量以及锁定区域的环境系数；

以锁定区域的地理位置为圆心，r1为半径画圆，r1为设定半径值，单位为千米，将获得的圆形区域标记为筛选区域，将筛选区域内所有维修工人标记为初选工人，获取初选人员的人员信息，初选人员的人员信息包括维修工人的姓名、年龄、手机号码、从业年限以及当前位置，将初选人员的从业年限标记为NX，将初选人员的当前位置与锁定区域的地理位置之间的直线距离标记为ZL，单位为千米，通过公式TJ=NX/ZL得到初选工人的推荐系数TJ，需要说明的是，推荐系数是一个表示初选工人参与本次维修任务的适宜程度的数值，推荐系数的数值越高则表示对应的初选工人越适宜参与本次维修任务，通过存储模块获取到推荐阈值TJmax，将推荐系数TJ不小于推荐阈值TJmax的初选工人标记为推荐工人，维修推荐模块将推荐工人的人员信息发送至故障分析平台；若所有初选工人的推荐系数TJ均小于推荐阈值TJmax，维修推荐模块向故障分析平台发送紧急分配信号，故障分析平台接收到紧急分配信号后将紧急分配信号发送至管理人员的手机终端。

将锁定区域内的电气元件标记为故障元件，范围缩进模块将故障元件的运行数据发送至故障分析平台，故障分析平台接收到故障元件的运行数据后将故障元件的运行数据发送至特征分析模块，故障元件的运行数据包括故障元件的温度值与故障元件所在锁定区域的烟雾颗粒浓度值，特征分析模块接收到故障元件的运行数据后对故障元件进行故障特征分析；

将故障元件的温度值与故障元件所在锁定区域的烟雾颗粒浓度值分别标记为GW与GY，通过存储模块获取到故障元件在正常运行状态下的标准温度值BW与标准烟雾颗粒浓度值BY，通过公式WY=（GW-BW）/β1得到故障元件的温度异常表现值WY，通过公式YY=（GY-BY）/β2得到故障元件的烟雾异常表现值YY，通过存储模块获取到温度异常阈值WYmin与烟雾异常阈值YYmin；

将温度异常表现值WY与温度异常阈值WYmin进行比较：

若温度异常表现值WY＜温度异常阈值WYmin，则判定温度参数不是故障元件的影响参数；

若温度异常表现值WY≥温度异常阈值WYmin，则判定温度参数是故障元件的影响参数，特征分析模块向故障分析平台发送温度监控信号；

将烟雾异常表现值YY与烟雾异常阈值YYmin进行比较：

若烟雾异常表现值YY＜烟雾异常阈值YYmin，则判定烟雾参数不是故障元件的影响参数；

若烟雾异常表现值YY≥烟雾异常阈值YYmin，则判定烟雾参数是故障元件的影响参数，特征分析模块向故障分析平台发送烟雾监控信号。

基于电力电气控制的元件故障分析系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：当出现电气元件故障时，范围缩进模块接收到警报信号，将警报信号覆盖区域标记为故障区域，将故障区域分割为若干个子区域，对子区域进行环境参数分析得到故障区域的环境系数与环境偏离值，结合环境系数与环境偏离值对是否将子区域判定为锁定区域进行判定；

步骤二：范围缩进模块将锁定区域的故障数据通过故障分析平台发送至维修推荐模块，维修推荐模块接收到锁定区域的故障数据后结合维修人员的地理位置与从业年限筛选出推荐工人，维修推荐模块将推荐工人的人员信息发送至故障分析平台；

步骤三：将锁定区域内的电气元件标记为故障元件，范围缩进模块通过故障分析平台将故障元件的运行数据发送至特征分析模块，特征分析模块接收到故障元件的运行数据后对故障元件的影响参数进行分析判定。

基于电力电气控制的元件故障分析系统，当出现电气元件故障时，范围缩进模块接收到警报信号，将警报信号覆盖区域标记为故障区域，将故障区域分割为若干个子区域，对子区域进行环境参数分析得到故障区域的环境系数与环境偏离值，将环境系数最高以及环境偏离值不小于偏离阈值的所有子区域均标记为锁定区域，维修推荐模块对锁定区域进行维修工人推荐，特征分析模块对故障元件进行故障特征分析。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；如：公式HJi=（α1✖WDi+α2✖YWi）/（α1+α2）；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的环境系数；将设定的环境系数和采集的样本数据代入公式，任意两个公式构成二元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1与α2的取值分别为1.96和1.47；

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的环境系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可，如环境系数与空气温度值的数值成正比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。