本發(fā)明涉及電力設(shè)備制造，尤其涉及一種基于大數(shù)據(jù)分析的變壓器生產(chǎn)故障管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和智能化水平的不斷提升，變壓器作為電力傳輸?shù)年P(guān)鍵設(shè)備，其穩(wěn)定性和可靠性顯得尤為重要。變壓器的生產(chǎn)過程復(fù)雜，涉及眾多精密部件的組裝和測試，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏漏都可能導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障，進(jìn)而影響整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，變壓器生產(chǎn)故障的管理主要依賴于傳統(tǒng)的質(zhì)量控制和故障排查方法，首先，通過制定嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保變壓器在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量可控，其次，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過人工巡檢、設(shè)備檢測和數(shù)據(jù)分析等手段，對故障進(jìn)行定位和排查。最后，根據(jù)故障類型和原因，采取相應(yīng)的維修措施，恢復(fù)變壓器的正常運(yùn)行。

3、但是其在實(shí)際使用時(shí)，仍舊存在一些缺點(diǎn)，首先，故障排查和維修通常需要人工參與，且對故障數(shù)據(jù)的分析能力有限，導(dǎo)致故障處理不及時(shí)，可能對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅；其次，定期維護(hù)雖保險(xiǎn)，但往往導(dǎo)致過度維護(hù)或維護(hù)不足，不僅增加了維護(hù)成本，還可能因?yàn)槲醇皶r(shí)發(fā)現(xiàn)隱患而引發(fā)更嚴(yán)重的故障；此外，故障識別和診斷的過程繁瑣、耗時(shí)，無法滿足對故障快速響應(yīng)和處理的需求，并且難以對復(fù)雜、隱蔽的故障進(jìn)行準(zhǔn)確識別和診斷，可能導(dǎo)致故障處理不及時(shí)，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于大數(shù)據(jù)分析的變壓器生產(chǎn)故障管理系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于大數(shù)據(jù)分析的變壓器生產(chǎn)故障管理系統(tǒng)，包括區(qū)域劃分模塊、變壓器數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、變壓器功率數(shù)據(jù)分析模塊、變壓器繞組溫度數(shù)據(jù)分析模塊、生產(chǎn)設(shè)備健康數(shù)據(jù)分析模塊、變壓器綜合分析模塊、變壓器故障判斷模塊、變壓器故障預(yù)警模塊，以及ar顯示終端模塊。

3、區(qū)域劃分模塊：用于將變壓器生產(chǎn)線確定為目標(biāo)區(qū)域，按照等時(shí)間劃分的方式將目標(biāo)區(qū)域劃分為各監(jiān)控子區(qū)域，并將各監(jiān)控子區(qū)域依次編號為1，2，...，i，...，n；

4、變壓器數(shù)據(jù)采集模塊：用于采集各監(jiān)控子區(qū)域的變壓器綜合參數(shù)，并將采集到的變壓器綜合參數(shù)傳輸至數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；

5、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊：用于將所述變壓器數(shù)據(jù)采集模塊采集的變壓器綜合參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，并將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)分別傳輸至變壓器功率數(shù)據(jù)分析模塊、變壓器繞組溫度數(shù)據(jù)分析模塊，以及生產(chǎn)設(shè)備健康數(shù)據(jù)分析模塊；

6、變壓器功率數(shù)據(jù)分析模塊：用于將所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊預(yù)處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到變壓器功率異常系數(shù)的數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算出各監(jiān)控子區(qū)域的變壓器功率異常系數(shù)，并傳輸至變壓器綜合分析模塊；

7、變壓器繞組溫度數(shù)據(jù)分析模塊：用于將所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊預(yù)處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到變壓器繞組溫度偏差系數(shù)的數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算出各監(jiān)控子區(qū)域的變壓器繞組溫度偏差系數(shù)，并傳輸至變壓器綜合分析模塊；

8、生產(chǎn)設(shè)備健康數(shù)據(jù)分析模塊：用于將所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊預(yù)處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到變壓器生產(chǎn)設(shè)備健康系數(shù)的數(shù)學(xué)模型中，計(jì)算出各監(jiān)控子區(qū)域的變壓器生產(chǎn)設(shè)備健康系數(shù)，并傳輸至變壓器綜合分析模塊；

9、變壓器綜合分析模塊：用于建立綜合分析模型，將變壓器功率數(shù)據(jù)分析模塊、變壓器繞組溫度數(shù)據(jù)分析模塊，以及生產(chǎn)設(shè)備健康數(shù)據(jù)分析模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)導(dǎo)入綜合分析模型中，計(jì)算出目標(biāo)區(qū)域變壓器生產(chǎn)故障綜合指數(shù)，并傳輸至變壓器故障判斷模塊；

10、變壓器故障判斷模塊：用于將所述變壓器綜合分析模塊計(jì)算得到的變壓器生產(chǎn)故障綜合指數(shù)與變壓器生產(chǎn)故障綜合指數(shù)閾值進(jìn)行對比，得出判斷結(jié)果，并將判斷結(jié)果傳輸至變壓器故障預(yù)警模塊；

11、變壓器故障預(yù)警模塊：根據(jù)所述變壓器故障判斷模塊的分析判斷結(jié)果，對變壓器生產(chǎn)故障進(jìn)行預(yù)警，并生成故障處理建議；

12、ar顯示終端模塊：用于接收并顯示變壓器生產(chǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和變壓器故障分析報(bào)告，并形成直觀的三維可視化界面，供作業(yè)人員或管理人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、決策與指導(dǎo)。

13、優(yōu)選的，所述各個(gè)監(jiān)控子區(qū)域配置的變壓器生產(chǎn)設(shè)備均采用統(tǒng)一的設(shè)備型號，生產(chǎn)線生產(chǎn)的變壓器均為統(tǒng)一參數(shù)型號。

14、優(yōu)選的，所述變壓器綜合參數(shù)包括變壓器功率參數(shù)、變壓器繞組溫度參數(shù)，以及變壓器生產(chǎn)設(shè)備參數(shù)；其中，所述變壓器功率參數(shù)包括鐵芯材料的單位損耗、鐵芯質(zhì)量、電流密度、導(dǎo)線質(zhì)量、空載電流、變壓器額定容量，以及變壓器短路電壓；所述變壓器繞組溫度參數(shù)包括環(huán)境溫度、負(fù)載電流、變壓器繞組電阻，以及變壓器鐵心損耗熱量；所述變壓器生產(chǎn)設(shè)備參數(shù)包括變壓器生產(chǎn)設(shè)備振動(dòng)幅值、變壓器平均負(fù)荷值、變壓器額定容量、變壓器初始溫度，以及經(jīng)過運(yùn)行時(shí)間t后的變壓器溫度。

15、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理方式具體為通過現(xiàn)有的濾波技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理、識別缺失值和異常值、異常值檢測，以及異常值處理。

16、優(yōu)選的，所述各監(jiān)控子區(qū)域的變壓器功率異常系數(shù)的計(jì)算步驟如下：

17、步驟s01：計(jì)算變壓器的空載損耗，計(jì)算模型如下：

18、p0i＝kc×pci×gci，其中，p0i表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器的空載損耗，kc表示為工藝系數(shù)，pci表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的鐵芯材料的單位損耗，gc表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的鐵芯質(zhì)量；

19、步驟s02：計(jì)算變壓器的負(fù)載損耗，計(jì)算模型如下：

20、pki＝km×ji2×gmi，其中，pki表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器的負(fù)載損耗，km表示為導(dǎo)電率系數(shù)，ji表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的電流密度，gmi表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的導(dǎo)線質(zhì)量；

21、步驟s03：計(jì)算變壓器在空載試驗(yàn)時(shí)電源側(cè)的無功功率，計(jì)算模型如下：

22、其中，q0i表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器空載時(shí)的無功功率，i0i表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的空載電流，i0i％表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的空載電流百分比，sn表示為變壓器額定容量，p0i表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器的空載損耗；

23、步驟s04：計(jì)算變壓器功率異常系數(shù)，計(jì)算模型如下：

24、其中，tpci表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器功率異常系數(shù)，q0i表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器空載時(shí)的無功功率，uki表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器短路電壓，uki％表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的短踏電壓百分比，sn表示為變壓器額定容量，pki表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器的負(fù)載損耗。

25、優(yōu)選的，所述各監(jiān)控子區(qū)域的變壓器繞組溫度偏差系數(shù)的計(jì)算模型如下：

26、其中，wtdci表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器繞組溫度偏差系數(shù)，teni表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的環(huán)境溫度，iloi表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的負(fù)載電流，rwi表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器繞組電阻，q_lossi表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器鐵心損耗熱量，wt_ideal表示為變壓器繞組理想溫度，k表示為散熱系數(shù)。

27、優(yōu)選的，所述各監(jiān)控子區(qū)域的變壓器生產(chǎn)設(shè)備健康系數(shù)的計(jì)算模型具體如下：

28、其中，epeci表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器生產(chǎn)設(shè)備健康系數(shù)，vai表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器生產(chǎn)設(shè)備振動(dòng)幅值，vamax表示為變壓器生產(chǎn)設(shè)備振動(dòng)幅值允許的最大值，tali表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器平均負(fù)荷值，trci表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器額定容量，tai表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器初始溫度，tti表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的經(jīng)過運(yùn)行時(shí)間t后的變壓器溫度。

29、優(yōu)選的，所述目標(biāo)區(qū)域變壓器生產(chǎn)故障綜合指數(shù)計(jì)算模型如下：

30、其中，pmci表示為目標(biāo)區(qū)域變壓器生產(chǎn)故障綜合指數(shù)，tpci表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器功率異常系數(shù)，wtdci表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器繞組溫度偏差系數(shù)，epeci表示為第i個(gè)監(jiān)控子區(qū)域的變壓器生產(chǎn)設(shè)備健康系數(shù)，k1、k2和k3表示常數(shù)。

31、優(yōu)選的，所述變壓器生產(chǎn)故障綜合指數(shù)閾值表示為λ，當(dāng)pmci＞λ時(shí)，表示目標(biāo)區(qū)域變壓器生產(chǎn)故障綜合指數(shù)大于變壓器生產(chǎn)故障綜合指數(shù)閾值，說明變壓器生產(chǎn)無異常，當(dāng)pmci＜λ時(shí)，表示目標(biāo)區(qū)域變壓器生產(chǎn)故障綜合指數(shù)小于變壓器生產(chǎn)故障綜合指數(shù)閾值，說明變壓器生產(chǎn)存在異常，則將變壓器生產(chǎn)異常數(shù)據(jù)生成分析報(bào)告并發(fā)出預(yù)警信號。

32、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

33、1、本發(fā)明通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，系統(tǒng)能夠全面收集變壓器生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行深度挖掘和分析，從而實(shí)現(xiàn)對故障的精準(zhǔn)識別，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，降低故障對生產(chǎn)的影響；

34、2、本發(fā)明通過自動(dòng)化和智能化的故障管理，能夠顯著減少人工巡檢和故障排查的工作量，降低運(yùn)維成本，同時(shí)，由于故障處理效率和準(zhǔn)確性的提高，也可以減少因故障導(dǎo)致的生產(chǎn)損失和維修成本；

35、3、本發(fā)明能夠提供可視化管理界面，直觀展示各類故障分析結(jié)果，輔助管理層做出更加精準(zhǔn)高效的決策。