【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及微電網(wǎng)安全，具體涉及一種新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)、裝置及存儲介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，新能源微電網(wǎng)作為一種高效、環(huán)保的能源利用方式，受到廣泛關(guān)注。新能源微電網(wǎng)主要由可再生能源發(fā)電單元、儲能單元、負載單元和控制系統(tǒng)組成，具有分布式、自治、可擴展等突出特點。然而，在新能源微電網(wǎng)的運行過程中，同樣存在著多種故障類型，如電壓異常、電流異常、功率異常等，嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。因此，如何有效地監(jiān)控新能源微電網(wǎng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理故障，成為亟待解決的問題?，F(xiàn)有的新能源微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通常具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與分析、報警等模塊，然而現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)所配置的故障診斷方法往往依賴于專家經(jīng)驗，難以適應(yīng)復(fù)雜的微電網(wǎng)運行環(huán)境；同時，現(xiàn)有的經(jīng)驗預(yù)測模型難以準(zhǔn)確預(yù)測故障的發(fā)生，導(dǎo)致維護人員在運維中無法及時發(fā)現(xiàn)故障并采取應(yīng)對措施。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、專利技術(shù)目的：本專利技術(shù)的目的是提供一種能夠快速、準(zhǔn)確識別故障的新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)、裝置及存儲介質(zhì)。
2、技術(shù)方案：一種新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊和報警模塊，數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理與分析模塊連接，報警模塊與數(shù)據(jù)處理與分析模塊連接；數(shù)據(jù)采集模塊用于收集新能源微電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)，并傳輸至數(shù)據(jù)處理與分析模塊；數(shù)據(jù)處理與分析模塊包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)分析單元及故障診斷單元，數(shù)據(jù)存儲單元用于存儲數(shù)據(jù)預(yù)處理單元預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，并為數(shù)據(jù)分
3、優(yōu)選的，安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)還包括用戶界面模塊和日志管理模塊，用戶界面模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、報警模塊和日志管理模塊連接，用于顯示從數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊和報警模塊接受到的信息，并提供用戶操作界面；日志管理模塊用于從數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、報警模塊和用戶界面模塊接收日志信息，并進行日志信息的記錄、存儲、查詢、分析和備份。
4、具體的，數(shù)據(jù)采集模塊包括電壓傳感器、電流傳感器、功率傳感器和頻率傳感器。
5、具體的，數(shù)據(jù)預(yù)處理單元用于對新能源微電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)分數(shù)計算。
6、具體的，數(shù)據(jù)分析單元用于計算預(yù)處理后的數(shù)據(jù)的均值、中位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。
7、具體的，故障診斷單元包括特征提取子單元和模型建立子單元，特征提取子單元用于提取新能源微電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)的時域特征和頻域特征；模型建立子單元用于對新能源微電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)的時域、頻域特征采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練，得到輸出結(jié)果。
8、具體的，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括輸入層、隱藏層和輸出層，輸入層的神經(jīng)元數(shù)量與時域特征和頻域特征的總數(shù)量相同，輸出層的神經(jīng)元數(shù)量與故障類型的數(shù)量相同。
9、具體的，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練包括以下步驟：
10、(1)初始化模型參數(shù)：隨機初始化權(quán)重和偏置；
11、(2)前向傳播：輸入時域特征和頻域特征的參數(shù)，計算隱藏層和輸出層的激活值，前向傳播公式為：
12、
13、式中：是第l層的第j個神經(jīng)元的激活值，是第l-1層的第i個神經(jīng)元到第l層的第j個神經(jīng)元的權(quán)重，是第l層的第j個神經(jīng)元的偏置，σ是激活函數(shù)，nl-1是第l-1層的神經(jīng)元數(shù)量；
14、(3)計算損失函數(shù)：計算輸出層的激活值與實際故障類型的差異，損失函數(shù)公式為：
15、
16、式中：是損失函數(shù)，是第i個樣本的實際故障類型的獨立編碼，表示第i個樣本的輸出層的激活值，m為樣本數(shù)量，nout是輸出層的神經(jīng)元數(shù)量；
17、(4)反向傳播：計算損失函數(shù)對權(quán)重和偏置的梯度，并更新權(quán)重和偏置，反向傳播公式為：
18、
19、式中：是損失函數(shù)對權(quán)重的梯度，是第l層的第j個神經(jīng)元的誤差，是第l-1層的第j個神經(jīng)元的激活值。
20、本專利技術(shù)還提供一種新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警裝置，包括存儲器、處理器以及存儲在存儲器中并可在上述處理器上運行的計算機程序，處理器執(zhí)行計算機程序時實現(xiàn)上述新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)的功能。
21、本專利技術(shù)還提供一種可讀存儲介質(zhì)，可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)的功能。
22、有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的顯著效果是：本專利技術(shù)通過配備有多種傳感器的數(shù)據(jù)采集模塊實時監(jiān)測新能源微電網(wǎng)的各項電力參數(shù)，為數(shù)據(jù)處理與分析模塊提供高精度的實時數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)處理與分析模塊配置有多個功能單元，其中故障診斷單元通過對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行特征提取，輸入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練，相較于傳統(tǒng)方式通過專家經(jīng)驗進行故障診斷，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型可以不斷優(yōu)化提高對故障的識別能力，根據(jù)輸出層的激活值來快速準(zhǔn)確地確定故障類型和故障概率，對新能源微電網(wǎng)運行故障進行及時有效的報警，為維護人員提供了高度可信的指導(dǎo)。
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1.一種新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊和報警模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理與分析模塊連接，所述報警模塊與數(shù)據(jù)處理與分析模塊連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于收集新能源微電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)，并傳輸至數(shù)據(jù)處理與分析模塊；所述數(shù)據(jù)處理與分析模塊包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)分析單元及故障診斷單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元用于存儲數(shù)據(jù)預(yù)處理單元預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，并為數(shù)據(jù)分析單元提供數(shù)據(jù)訪問接口，所述數(shù)據(jù)分析單元用于對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到數(shù)據(jù)分布結(jié)果，所述故障診斷單元用于對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行故障檢測和診斷結(jié)果輸出；所述報警單元用于接收數(shù)據(jù)處理與分析模塊的診斷結(jié)果，進行告警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于：所述安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)還包括用戶界面模塊和日志管理模塊，所述用戶界面模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、報警模塊和日志管理模塊連接，用于顯示從數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊和報警模塊接受到的信息，并提供用戶操作界面；所述日志管理模塊用于從數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集模塊包括電壓傳感器、電流傳感器、功率傳感器和頻率傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)預(yù)處理單元用于對新能源微電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)分數(shù)計算。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)分析單元用于計算預(yù)處理后的數(shù)據(jù)的均值、中位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于：所述故障診斷單元包括特征提取子單元和模型建立子單元，所述特征提取子單元用于提取新能源微電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)的時域特征和頻域特征；所述模型建立子單元用于對新能源微電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)的時域、頻域特征采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練，得到輸出結(jié)果。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于：所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型包括輸入層、隱藏層和輸出層，所述輸入層的神經(jīng)元數(shù)量與時域特征和頻域特征的總數(shù)量相同，所述輸出層的神經(jīng)元數(shù)量與故障類型的數(shù)量相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于：所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練包括以下步驟：
9.一種新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警裝置，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器中并可在上述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至8中任意一項所述新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)的功能。
10.一種可讀存儲介質(zhì)，其特征在于：所述可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至8任一項所述新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)的功能。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種新能源微電網(wǎng)的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊和報警模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)處理與分析模塊連接，所述報警模塊與數(shù)據(jù)處理與分析模塊連接；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于收集新能源微電網(wǎng)運行的數(shù)據(jù)，并傳輸至數(shù)據(jù)處理與分析模塊；所述數(shù)據(jù)處理與分析模塊包括數(shù)據(jù)預(yù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲單元、數(shù)據(jù)分析單元及故障診斷單元，所述數(shù)據(jù)存儲單元用于存儲數(shù)據(jù)預(yù)處理單元預(yù)處理后的數(shù)據(jù)，并為數(shù)據(jù)分析單元提供數(shù)據(jù)訪問接口，所述數(shù)據(jù)分析單元用于對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到數(shù)據(jù)分布結(jié)果，所述故障診斷單元用于對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行故障檢測和診斷結(jié)果輸出；所述報警單元用于接收數(shù)據(jù)處理與分析模塊的診斷結(jié)果，進行告警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于：所述安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)還包括用戶界面模塊和日志管理模塊，所述用戶界面模塊與數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、報警模塊和日志管理模塊連接，用于顯示從數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊和報警模塊接受到的信息，并提供用戶操作界面；所述日志管理模塊用于從數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理與分析模塊、報警模塊和用戶界面模塊接收日志信息，并進行日志信息的記錄、存儲、查詢、分析和備份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集模塊包括電壓傳感器、電流傳感器、功率傳感器和頻率傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全運行監(jiān)控報警系統(tǒng)，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：袁濤，劉文松，潘明，盧文華，孫國銘，朱寧，姚彥良，陳涵博，孫厚眩，胡飛，張勇，劉斌斌，徐夢瀟，朱愷之，劉毅，
申請(專利權(quán))人：江蘇宏源電氣有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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