一种充气高压开关柜状态监测方法与流程

本申请涉及电网调度，尤其涉及一种充气高压开关柜状态监测方法。

背景技术：

1、现有充气式高压开关柜状态监测技术通常在开关柜本体部署气体压力、气体微水含量、局部放电、机构特性、触头及母线温度等多类传感器，通过配电自动化站所终端对采集到的原始信号进行滤波、归一化等预处理，并借助本地或云端部署的机器学习模型对单台开关柜的历史及当前监测数据进行建模，输出该台开关柜当前的健康评分或未来一段时间内的故障概率，供运维人员制定检修计划参考。

2、上述现有技术中的健康预测模型仅以设备自身的历史及当前监测数据作为输入，输出结果是与具体调度操作无关的静态健康评分，无法反映该台开关柜在负荷转移、网络重构等具体调度动作执行后将产生何种响应；同时，现有技术对同一舱室、同一母线段或同一散热风道内多台开关柜之间客观存在的热量传导、电流分配传导、气流耦合等物理传导关系未予考虑，各台开关柜的健康评估相互独立进行，当调度侧候选方案同时涉及多台存在物理耦合关系的开关柜时，逐台独立评估的方式无法体现耦合叠加对整体响应的影响，容易低估候选方案的实际风险。

3、即便在健康预测模型中引入调度动作参数、并借助图卷积等方式建模多台开关柜之间的耦合传导关系，由于电网重构或负荷转移的候选方案数量庞大且逐候选方案所涉及的设备组合各不相同，若针对每一个候选方案都重新执行一次完整的图神经网络推理，计算开销将随候选方案数量的增加而迅速增长，难以满足调度决策通常要求的响应时效；若转而在设备物理耦合结构固定不变这一前提下，预先针对耦合单元离线求解一个可反复调用的降阶耦合响应算子以避免逐候选方案的重复推理，则由于候选方案通常只会激活耦合单元内的部分开关柜，而降阶耦合响应算子是针对整个耦合单元统一求解得到的，直接复用该算子时，对耦合单元内未被本次候选方案实际调度的开关柜，若按候选动作参数取值代入，会虚构其未曾发生的调度动作，若按零值代入，又会丢失该设备当前真实存在的运行工况，两种处理方式均会使耦合单元内其余设备的响应预测结果偏离设备实际物理状态，如何在复用预先求解的降阶耦合响应算子的同时，使部分设备被激活、部分设备未被激活这一现实调度场景下的响应预测结果与设备真实工况保持一致，成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种充气高压开关柜状态监测方法，要解决的技术问题是现有充气式高压开关柜状态监测方法中设备健康评估与电网调度决策相互割裂、且多设备耦合场景下候选调度方案的响应预测难以兼顾计算效率与设备真实工况一致性的问题；通过将设备物理耦合结构与动态调度决策相分离、预先求解可复用的降阶耦合响应算子并结合部分激活边界一致性代入，提高了候选调度方案健康风险评估结果与设备实际运行状态的吻合程度，同时提高了面向大规模候选方案的实时评估效率。

2、本申请提供了一种充气高压开关柜状态监测方法，所述充气高压开关柜状态监测方法包括：

3、步骤s1、对开关柜多维度状态监测数据进行耦合关系解析处理，得到耦合单元；

4、步骤s2、通过耦合响应预测模型对所述耦合单元进行响应预测处理，得到联合响应预测函数关系；

5、步骤s3、在所述耦合单元的当前工作点处对所述联合响应预测函数关系进行雅可比求解处理，得到降阶耦合算子和基线响应，根据候选调度方案中的候选调度动作参数，对所述耦合单元中未被所述候选调度方案激活的耦合设备代入实测基线取值，对所述降阶耦合算子进行部分激活边界一致性代入处理，得到所述候选调度方案对应的耦合单元联合响应预测值；

6、步骤s4、根据所述耦合单元联合响应预测值对所述候选调度方案进行归一化融合处理，得到可调度健康因子，由所述可调度健康因子筛选获得调度决策方案。

7、本发明由于在对开关柜多维度状态监测数据进行耦合关系解析处理时，依据设备实际安装组网关系划分出耦合单元，使得后续通过耦合响应预测模型得到的联合响应预测函数关系不再是对单台开关柜孤立求得的响应，而是同一耦合单元内多台存在物理传导关系的开关柜相互作用后的联合响应，这就使得健康风险的评估结果能够真实反映候选调度方案对整片耦合区域产生的综合影响，而不会因为逐台独立评估而遗漏设备之间的应力传导。在充气式高压开关柜这一具体应用场景中，多台设备同舱布置、同段母线接入、同一风道散热是普遍存在的客观物理条件，若脱离这一场景特征去套用通用的单点健康预测模型，模型即便预测精度再高，也无法回答某台设备的调度动作会给相邻设备带来何种附加影响这一问题，因此耦合响应预测模型这一算法特征的价值不在于模型本身的拟合能力，而在于它把开关柜舱室、母线段、散热风道这些应用场景本身固有的物理耦合关系转化成了模型的输入结构，使算法真正贴合了充气式开关柜集中布置、耦合密切这一实际工况，这也是在类似应用场景中考虑引入此类算法时需要重点把握的地方，即模型结构必须与设备实际物理布局相互对应，脱离物理布局单纯堆叠特征维度并不能带来同等的贡献。

8、在此基础上，本发明通过在耦合单元当前工作点处对联合响应预测函数关系进行雅可比求解处理得到降阶耦合算子和基线响应，使得该算子可以在后续面对不同候选调度方案时被反复调用，不必对每一个候选方案都重新执行完整的模型推理，这一特征让健康风险评估具备了支撑大规模候选方案实时比选的基础能力，契合网络重构、负荷转移等调度决策场景对响应速度的现实需求。更进一步地，针对耦合单元内部分开关柜被候选方案激活、部分开关柜未被激活这一现实情况，本发明对未激活耦合设备代入其实测基线取值并对降阶耦合算子进行部分激活边界一致性代入处理，使联合响应预测值既能够体现被激活设备执行调度动作后的响应，又不会让未被选中的相邻设备凭空产生本不存在的响应偏差，这一处理正是算法特征与应用场景深度结合的体现，因为降阶耦合算子本身是一种通用的线性化数值处理手段，只有结合开关柜候选调度方案通常只涉及部分设备这一场景特点，才需要专门设计边界一致性代入这一环节，否则该算子在实际调度场景中直接套用会产生失真。最后，通过对耦合单元联合响应预测值进行归一化融合处理得到可调度健康因子，并以此筛选获得调度决策方案，使设备状态监测数据第一次以可直接参与调度决策比选的量化形式呈现，让算法输出与网络重构、负荷转移这一具体调度场景的决策变量形成了直接对应关系，而不是停留在设备运维层面的告警信息，这体现出评估算法只有落到调度决策可用的具体数值形式，才能真正在电网调度这一应用领域中发挥实际贡献。

1.一种充气高压开关柜状态监测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的充气高压开关柜状态监测方法，其特征在于，所述步骤s1，包括：

3.根据权利要求1所述的充气高压开关柜状态监测方法，其特征在于，所述步骤s2，包括：

4.根据权利要求1所述的充气高压开关柜状态监测方法，其特征在于，所述步骤s3中，在所述耦合单元的当前工作点处对所述联合响应预测函数关系进行雅可比求解处理，得到降阶耦合算子和基线响应，包括：

5.根据权利要求4所述的充气高压开关柜状态监测方法，其特征在于，所述步骤s3中，根据候选调度方案中的候选调度动作参数，对所述耦合单元中未被所述候选调度方案激活的耦合设备代入实测基线取值，包括：

6.根据权利要求5所述的充气高压开关柜状态监测方法，其特征在于，所述步骤s3中，对所述降阶耦合算子进行部分激活边界一致性代入处理，得到所述候选调度方案对应的耦合单元联合响应预测值，包括：

7.根据权利要求1所述的充气高压开关柜状态监测方法，其特征在于，所述步骤s4，包括：

8.根据权利要求7所述的充气高压开关柜状态监测方法，其特征在于，所述预设物理劣化限值根据所述开关柜多维度状态监测数据对应监测维度的设备技术规范限值和历史故障统计预警阈值确定。

9.根据权利要求7所述的充气高压开关柜状态监测方法，其特征在于，所述预设权重向量根据所述开关柜多维度状态监测数据对应监测维度的历史故障占比统计确定，所述预设权重向量中各分量之和为1。

10.根据权利要求7所述的充气高压开关柜状态监测方法，其特征在于，若所述可调度健康因子低于所述预设健康因子阈值，则对所述可调度健康因子对应的候选调度方案进行标记处理，得到高风险候选调度方案，根据所述高风险候选调度方案生成预防性检修指令。