基于时空特征关联的低压表箱运行风险评估系统的制作方法

本发明属于低压配电运行监测，具体为基于时空特征关联的低压表箱运行风险评估系统。

背景技术：

1、低压表箱是低压配电系统中连接配电台区、分支回路和终端用户的重要设备，其运行状态直接关系到低压供电安全、用电可靠性和现场运维效率。在实际运行过程中，低压表箱可能受到负荷波动、接触电阻升高、箱内温升异常、剩余电流异常、环境湿度变化、雨水侵入以及分支回路扰动等因素影响，从而产生局部发热、漏电风险、相别负荷不平衡、开关异常或邻域连锁异常等问题。

2、现有低压表箱运行风险评估方式通常依赖单个测量量的阈值判断、历史告警统计或人工巡检经验，例如根据电流越限、剩余电流超限、温度超限或电压异常判断表箱是否存在风险。上述方式虽然能够识别部分明显异常，但在复杂低压台区场景下仍存在不足：一方面，表箱运行数据、电力业务系统数据、空间位置数据、历史告警数据和环境数据来源分散，难以在统一时间基准和统一表箱对象下进行融合分析；另一方面，电压波动、箱内温升和剩余电流变化可能由正常负荷变化、环境温度变化或采样误差引起，单纯依据阈值容易造成误报或漏报。

3、此外，低压表箱并非孤立运行设备，同一台区、同一分支回路、同一相别或相邻安装区域内的多个表箱之间可能存在电气连接关系、空间邻近关系和相别关联关系。当上游分支回路存在扰动、某一相别负荷失衡或某一表箱局部异常向邻域扩散时，风险往往表现为多个表箱在不同时间窗口内出现关联变化。现有方法难以区分单箱局部异常、同分支共性扰动、相别范围异常和邻域风险传播，导致风险来源识别不清、运维优先级排序不准确。

4、因此，有必要提出一种能够融合多源运行数据、空间拓扑关系、物理约束特征和风险传播关系的低压表箱运行风险评估系统。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明采取的技术方案如下：本发明提供的基于时空特征关联的低压表箱运行风险评估系统，包括表箱多源运行数据采集模块、表箱空间拓扑建模模块、时序运行状态特征提取模块、风险传播分析模块和表箱运行风险分级评估模块；

2、所述表箱多源运行数据采集模块，用于表箱多源运行数据采集，通过表箱多源运行数据采集，得到表箱多源运行状态数据，并将所述表箱多源运行状态数据发送至所述表箱空间拓扑建模模块和所述时序运行状态特征提取模块；

3、所述表箱空间拓扑建模模块，用于表箱空间拓扑建模，通过表箱空间拓扑建模，得到表箱空间拓扑网络数据，并将所述表箱空间拓扑网络数据发送至所述时序运行状态特征提取模块和所述风险传播分析模块；

4、所述时序运行状态特征提取模块，用于时序运行状态特征提取，通过时序运行状态特征提取，得到物理约束时空运行特征数据，并将所述物理约束时空运行特征数据发送至所述风险传播分析模块和所述表箱运行风险分级评估模块；

5、所述风险传播分析模块，用于风险传播分析，通过风险传播分析，得到表箱风险传播特征数据，并将所述表箱风险传播特征数据发送至所述表箱运行风险分级评估模块；

6、所述表箱运行风险分级评估模块，用于表箱运行风险分级评估，通过表箱运行风险分级评估，得到表箱运行风险分级评估数据。

7、进一步地，所述表箱多源运行数据采集，用于获取低压表箱运行风险评估所需的表箱运行相关数据，具体为从表箱相关数据来源中获取表箱运行相关数据，并对所述表箱运行相关数据进行数据预处理，得到表箱多源运行状态数据；

8、其中，所述表箱相关数据来源包括现场采集设备、电力业务系统和外部环境数据接口；

9、所述表箱运行相关数据包括运行测量数据、数据标识数据、空间归属数据、历史事件数据和环境数据；

10、所述数据预处理包括时间基准处理、格式统一处理和数据质量处理。

11、进一步地，所述表箱空间拓扑建模，用于建立低压表箱之间的表箱关联关系，具体为根据表箱拓扑基础资料确定低压表箱在配电连接、安装位置和相别配置上的关联状态，并将低压表箱作为图节点，将表箱关联关系作为图边，根据所述表箱关联关系的关系类型和关系强度设置图边邻接权重，得到表箱空间拓扑网络数据；

12、其中，所述表箱拓扑基础资料包括配电连接资料、安装位置资料和相别配置资料；所述表箱关联关系包括电气连接关系、空间邻近关系和相别关联关系。

13、进一步地，所述时序运行状态特征提取，用于获得表征低压表箱运行状态变化和邻域协同变化的时空特征，具体为按照预设滑动时间窗口对表箱多源运行状态数据进行分段处理，提取各表箱节点的表箱时序运行特征，并根据表箱空间拓扑网络数据提取目标表箱与邻接表箱之间的空间关联变化特征；

14、同时，采用基于物理约束的时空特征建模方法，将低压配电运行过程中的物理约束关系引入时空特征建模过程，基于实测状态与物理预期状态之间的物理残差以及物理可信门控对候选时序特征进行修正，得到物理约束时空运行特征数据；

15、其中，所述表箱时序运行特征包括电气量变化特征、温度变化特征和相别运行特征，所述物理约束关系包括电压降关系、电流平衡关系、电流热效应关系和温度惯性关系；

16、所述基于物理约束的时空特征建模方法，包括以下步骤：滑动窗口状态整理、物理预期状态计算、物理残差特征生成、物理可信门控计算、时空特征修正和特征质量标识输出；

17、所述滑动窗口状态整理，用于构建低压表箱的时间窗口样本，具体为按照预设滑动时间窗口提取各表箱节点的运行测量数据、环境数据和邻接表箱运行数据，得到窗口化表箱状态数据；

18、所述物理预期状态计算，用于确定低压表箱在正常配电运行机理下的预期状态，具体为根据电压降关系、电流平衡关系、电流热效应关系和温度惯性关系，计算各表箱节点的物理预期电压变化、物理预期温度变化和相别电流平衡状态，得到物理预期状态数据；

19、所述物理残差特征生成，用于提取实测状态与物理预期状态之间的不可解释偏差，具体为将实测运行状态与物理预期状态进行比较，并按照对应物理量的基准尺度进行归一化处理，得到物理残差特征数据；

20、所述物理可信门控计算，用于确定物理约束对不同表箱节点和不同时间窗口的约束强度，具体为根据数据质量标识、拓扑连接可信度、环境数据完整性和物理残差稳定性计算物理可信门控系数，得到物理可信门控数据；

21、所述时空特征修正，用于对候选时空特征进行物理约束处理，具体为根据物理可信门控数据对物理残差特征的可信程度进行调节，并将候选时序特征与经物理可信门控后的物理残差特征进行组合，同时融合邻接表箱的物理残差状态，得到物理约束节点特征和邻域残差聚合特征；

22、所述特征质量标识输出，用于为后续风险传播分析提供可信输入，具体为将物理约束节点特征、邻域残差聚合特征和对应的数据质量标识进行组合，得到物理约束时空运行特征数据。

23、进一步地，所述风险传播分析，用于识别低压表箱运行风险在表箱空间拓扑网络中的风险传播关系，具体为基于表箱空间拓扑网络数据构建图结构输入，基于物理约束时空运行特征数据构建节点时序特征输入，并将所述图结构输入和节点时序特征输入，输入至风险传播分析模型，通过所述风险传播分析模型学习表箱节点之间的风险传播关系；

24、所述风险传播分析模型包括时序特征编码层、空间关联聚合层、风险传播解码层和不确定性输出层，得到表箱风险传播特征数据；

25、其中，所述风险传播关系包括异常传递关系、时滞响应关系和邻域风险扩散关系。

26、进一步地，所述表箱运行风险分级评估，用于输出低压表箱的运行风险等级、风险来源和运维优先级，具体为根据物理约束时空运行特征数据和表箱风险传播特征数据确定表箱综合风险指标，并根据所述表箱综合风险指标对低压表箱进行风险等级划分，得到表箱运行风险分级评估数据；其中，所述表箱综合风险指标包括表箱自身异常指标、邻域风险影响指标、风险源传播指标和风险评估可信度指标。

27、采用上述方案本发明取得的有益效果如下：

28、（1）针对在已有的低压表箱运行风险评估中，存在着多源数据、拓扑资料、历史告警和环境信息分散，难以形成统一风险判断的技术问题，本方案创造性地采用多源运行数据采集、空间拓扑建模、时空特征提取、风险传播分析和分级评估的连续处理架构，提高了低压表箱风险评估的完整性和可解释性。

29、（2）针对在已有的低压表箱状态特征提取中，存在着电压波动、温度升高等异常特征容易与正常负荷变化、环境温度变化或数据缺失相混淆的技术问题，本方案创造性地采用基于物理约束的时空特征建模方法，引入电压降关系、电流平衡关系、电流热效应关系和温度惯性关系，并通过物理残差特征和物理可信门控系数修正候选特征，降低误报并提高异常识别可靠性。

30、（3）针对在已有的低压表箱风险分析中，存在着难以区分单箱局部异常、同分支共性扰动和邻域风险扩散的技术问题，本方案创造性地采用基于表箱空间拓扑网络和物理约束时空运行特征的风险传播分析方法，通过时序特征编码、空间关联聚合、风险传播解码和不确定性输出学习异常传递关系，提高运维优先级排序的准确性和风险扩散抑制能力。