用于對表示網格異常狀態嚴重性的原位傳感器響應數據模式分類的系統及方法技術方案

本發明專利技術涉及用于表征傳感器和開發用于公共設施網格上傳感器響應的分類器的方法和系統。通過選擇性地變化公共設施網格參數和觀察公共設施網格對該變化的響應來進行實驗。然后本發明專利技術的方法和系統基于其中網格參數中的變化可影響傳感器響應的空間區域和時間周期的知識將公共設施網格傳感器的特定響應與網格參數中的具體變化相關聯。然后將該相關聯的數據用于更新網格響應模型。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
技術介紹
公共設施網格的性能——它們的可靠性、安全性和效率——可通過感測關鍵參數并且使用那些結果以通過識別故障、引導適當的響應和實現主動管理諸如將可再生源并入到電網中同時維持電力質量以引導網格的操作和維修來徹底改善。傳感器網絡常常用于監測公共設施網格。這些傳感器網絡可包括位于網格末端處的智能儀表、位于網格節點處的傳感器以及在公共設施線路上或周圍的傳感器，這些傳感器測量網格參數諸如水網中的流速、電網中的電力質量或公共設施網格中的壓力。這些傳感器為通常輸出表示所測量的特性的模擬信號的換能器。這些輸出需要被表征以映射到那些特性的具體值，并且/或者被分類以便它們可表示世界的特定狀態諸如需要調查的潛在泄露，或當將可再生源并入到電網中時對相位差的識別。通常通過臺架測試做出傳感器的表征，同時傳感器可具有在圍繞它們的環境中的各種干擾；對公共設施網格監測網絡上的傳感器的原位表征將為優選的，但對于用于監測公共設施網格的大量傳感器是困難的。分析傳感器數據和引導響應上的趨勢為“大數據”，其使用大量的網格歷史數據來建立用于分類和引導響應的模型。然而，這些大數據模型局限于相關性，因為它們開采歷史數據以建立模型，從而限制了其主動引導處理或做出微調的有效性。另外，這些大數據模型通常需要防止對在特定網格節點或位置處的網格狀況的高度顆粒化理解或可在長時間操作之后僅僅實現此類顆粒度的大量數據；一些已經應用了機器學習技術并且改善了模型以提高速度和顆粒度，但即使這些途徑仍舊依賴于來自被動采集的歷史數據的相關性。信號注入已用于突出網格故障，諸如發現其中從AC電網中非法提取電力的節點；這些技術依賴于已經表征的高質量傳感器諸如“智能儀表”并且為偶然的、全網格的單獨動作，不被協調為同時或順序進行。信號注入也已用于測試在高等級網格中諸如在HVDC分配等級下的大變化的全網格響應。那些信號注入為大的、單獨的和人介入的，不易受自動操作、較小范圍的本地測試或者同時或順序實施測試的影響。偶然的全網格的且幾乎必須人引導的信號注入不太適合于表征在各種背景中沿著網格放置的各種不同的傳感器的擴展網絡，因為它們僅僅可生成小的樣本大小并且不可足夠廣泛地變化以被定制成傳感器位置的單獨狀況和特質。公共設施網格管理將極大地受益于對傳感器響應的實時因果理解以克服大數據智能網格途徑的問題，并且允許實時顆粒化精調網格監測和管理以更充分利用智能網格的潛能，從而通過在這些高度變化的系統的更本地等級處啟用此類優化來優化網格參數和響應。
技術實現思路
本專利技術針對通過實施對網格參數的改變、計算網格參數的那些改變的空間范圍和時間范圍、觀察網格傳感器處的響應、基于響應的時間和位置將網格傳感器處的響應與對網格參數所實施的改變相關聯，并且基于所實施的改變及其相關聯的響應更新網格響應模型來表征傳感器和開發用于公共設施網格上傳感器響應的分類器。本專利技術的系統包括信號注入引向器、信號注入控制器、多個采集網格數據的傳感器、相關聯模塊、分析模塊和模型存儲器。附圖說明圖1為本專利技術的方法的步驟的流程圖。圖2為關于本專利技術的實施例的公共設施網格、其相關聯的傳感器網絡以及信號注入的空間范圍的標測圖。圖3為本專利技術的系統的系統圖。圖4為本專利技術的系統的各種組件間的信息流的數據流圖。圖5為用于將傳感器響應與信號注入相關聯的實施例方法的流程圖。圖6為用于更新傳感器響應模型的實施例方法的流程圖。圖7為示出系統實施方案的架構以及它們與公共設施網格的交互作用的圖表。具體實施方式自動測試對特定輸入的傳感器響應以及所得的基于因果知識的傳感器的表征需要將傳感器數據與同時和順序做出并且在空間上彼此靠近的特定信號注入相關聯的自動裝置，尤其是在其中期望增加潛在樣本大小并且迅速學習傳感器和網格對注入信號的響應的大網絡上。對信號注入的這些響應可表示可用于管理公共設施網格、自動操作網格對特定狀況的響應、改善效率、識別和補救網格故障或最佳安排所需維修和重調動作的網格事件。對于正確使用響應于信號注入而采集的傳感器數據以改善用于將原始傳感器輸出轉換成物理變量等級或傳感器處潛在情況的分類并因此改善公共設施網格傳感器的靈敏性和可辨性，以及基于傳感器響應的高度時間和空間顆粒化模型和網格行為來提供傳感器輸出的原位分類或表征，該相關聯是必需的。圖1為示出本專利技術的方法的實施例的流程圖。在步驟100向網格提供一個或多個信號注入。信號注入各自具有在步驟102所計算的空間范圍和在步驟104所計算的時間范圍。在步驟106做出網格特征的測量。可彼此獨立地采取這些步驟中的一些或者連續地執行這些步驟中的一些，諸如步驟106的測量。在步驟108，使用在步驟102和步驟104中計算的空間范圍和時間范圍將來自步驟106的傳感器數據與特定信號注入相關聯。在步驟108與信號注入相關聯的數據可用于表征傳感器響應或者可用于表征用于實施到網格中的信號注入的控制裝置的效應。在表征傳感器響應的實施方案中，然后在步驟110，來自步驟108的相關聯的數據用于更新傳感器響應的一種或多種模型。更新的傳感器響應模型可用于基于它們的原始讀數來檢測傳感器處的事件并且對傳感器處的事件分類，從而引起更準確地感測和校準傳感器以對照本領域中其正常讀數的基線來檢測網格操作者感興趣的事件。可反復地進行這些方法以改進和定期更新傳感器響應模型，從而允許定期原位校準網格傳感器并且說明基線狀況或傳感器響應特性的改變。信號注入100為作用在網格組件上以將特定狀況引入到公共設施網格諸如配水網、電網或配氣網中的改變。這可通過操縱現有的網格控制裝置以及選擇并且實施在該網格控制裝置的容許狀態范圍內的一個特定狀態，例如選擇有載抽頭變換器在變壓器處的特定位置或電容器組在配電網絡中的開關狀態來進行。該信號注入100可為簡單的、操縱一個位置處的變量或者復雜的并且涉及多個變量并且/或者在多個位置處實施。在水網中簡單的信號注入100的示例可為增加通過在一個位置處的閥的流量。在氣網中步驟100的復雜的信號注入的示例可為增加一個點處的壓力同時關閉緊隨該點之后的閥以引導大部分壓力沿著一個特定路徑增加。在電網中步驟100的復雜的信號注入的示例可為以特定次序和具體定時使多種可再生源上線，諸如連接用于分布式光伏發電源和數分鐘之后調節附近變電站處的有載抽頭變換器。步驟100的信號注入可通過自動裝置或人介入的裝置來實施。信號注入為網格參數的受控改變，例如，電網中的電信號注入，諸如通過致動網格控制裝置引起的電流、電壓或功率因數的增大或減小。信號注入可被協調成在它們空間范圍和時間范圍上隔開。在氣網中，可通過例如改變通過管道的氣體的路線以增大或減小某些點處的壓力來注入。對這些信號的響應可為在由圍繞網格管道的傳感器網絡檢測的泄漏的數量和/或嚴重性上的增大或減小，或者在連接到被驅動為高壓或低壓的區域的下游壓力上的改變。在人介入的情況下可通過在分配給執行這些調節的維修人員的計劃表的引導下手動調節各種閥和開關來實現這些信號注入；這些計劃表可采取各種形式，諸如維修隊列、附加任務，并且可通過各種電子方法諸如電子郵件、文本消息、在計算機、平板計算機、智能電話或其它便攜式計算設備上的日歷提醒來分配。在這些人介入的情況下，可通過使用聯網設備使維修人員登記以記錄實際實施改變的時間來決算這些調節本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于確定信號注入對傳感器響應的效應的方法，所述方法包括：在公共設施網格上實施信號注入；接收傳感器數據；接收所述信號注入的空間范圍；接收所述信號注入的時間范圍；使用處理器將所述空間范圍內和所述時間范圍內的所述傳感器數據與所述信號注入相關聯。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.07.17 US 62/025,6171.一種用于確定信號注入對傳感器響應的效應的方法，所述方法包括：在公共設施網格上實施信號注入；接收傳感器數據；接收所述信號注入的空間范圍；接收所述信號注入的時間范圍；使用處理器將所述空間范圍內和所述時間范圍內的所述傳感器數據與所述信號注入相關聯。2.根據權利要求1所述的方法，所述方法還包括基于所述相關聯的傳感器數據和所述信號注入來更新傳感器響應模型。3.根據權利要求2所述的方法，其中更新傳感器響應模型包括：使用傳感器響應模型預測對所述信號注入的所述傳感器響應；將所述相關聯的數據與所述預測的傳感器響應進行比較；對其中所述預測的傳感器響應偏離所述相關聯的數據的傳感器響應模型證偽。4.根據權利要求2所述的方法，其中更新傳感器響應模型包括：用所述相關聯的傳感器數據更新對信號注入的傳感器響應的數據庫；基于對信號注入的傳感器響應的所述更新的數據庫來計算傳感器響應與受所述信號注入影響的網格參數之間的關系。5.根據權利要求2所述的方法，其中更新傳感器響應模型包括基于數據的使用期和包含周期從所述模型中移除所述數據。6.根據權利要求2所述的方法，其中所述傳感器響應模型為警報閾值。7.根據權利要求2所述的方法，其中所述傳感器響應模型為分類器。8.根據權利要求1所述的方法，其中所述傳感器數據為電測量值。9.根據權利要求1所述的方法，其中所述傳感器數據為甲烷濃度測量值。10.根據權利要求1所述的方法，其中所述信號注入為網格控制狀態上的改變。11.根據權利要求1所述的方法，所述方法還包括：在所述公共設施網格上實施第二信號注入；接收第二信號注入的第二空間范圍；接收第二信號注入的第二時間范圍；將所述第二空間范圍內和所述第二時間范圍內的傳感器數據與所述第二信號注入相關聯。12.根據權利要求11所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：布賴恩·E·布魯克斯，陸揚，安德魯·T·蒂奧，吉勒·J·伯努瓦，
申請(專利權)人：三M創新有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US