本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬電力系統(tǒng)工況的備自投試驗(yàn)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，備自投裝置是保障供電連續(xù)性的關(guān)鍵設(shè)備。隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模擴(kuò)大和復(fù)雜性增加，特別是在極端環(huán)境（如高海拔、低氣壓地區(qū)）下，對(duì)備自投裝置的性能要求日益提高。然而，當(dāng)前針對(duì)備自投裝置的測(cè)試面臨諸多挑戰(zhàn)：

2、1.特殊環(huán)境適應(yīng)性差：傳統(tǒng)測(cè)試方法主要集中在常規(guī)工況下，未能充分考慮高海拔、低氣壓等極端環(huán)境對(duì)備自投裝置性能的影響。

3、2.物理模型構(gòu)建復(fù)雜：構(gòu)建與實(shí)際電力系統(tǒng)相似的物理模型需要大量的電氣設(shè)備連接，如多個(gè)真實(shí)電源、斷路器、繼電器及復(fù)雜的二次控制回路。這種搭建過(guò)程不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且容易因人為疏忽導(dǎo)致接線錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響測(cè)試的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，尤其是在模擬高海拔、低氣壓環(huán)境時(shí)更為明顯。

4、3.參數(shù)調(diào)整不便：全面評(píng)估備自投裝置的性能需要模擬各種故障情況和運(yùn)行工況，包括不同程度的電壓跌落、頻率變化、相位差以及不同類型的故障模式。但在高海拔、低氣壓環(huán)境下，現(xiàn)有測(cè)試手段難以精確調(diào)整這些參數(shù)，導(dǎo)致無(wú)法高效且全面地測(cè)試備自投裝置。

5、4.缺乏一體化測(cè)試設(shè)備：市場(chǎng)上缺乏專門針對(duì)備自投裝置的一體化測(cè)試設(shè)備，尤其在極端環(huán)境中表現(xiàn)尤為不足?，F(xiàn)有的測(cè)試設(shè)備要么只能針對(duì)單一功能測(cè)試，要么需要與其他儀器配合使用，使得測(cè)試過(guò)程繁瑣，不同儀器間的數(shù)據(jù)兼容性和同步性差，無(wú)法提供系統(tǒng)、全面的測(cè)試方案，難以滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)對(duì)高質(zhì)量測(cè)試的需求，尤其是在高海拔、低氣壓環(huán)境下的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服備自投試驗(yàn)方法可靠性差的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種模擬電力系統(tǒng)工況的備自投試驗(yàn)方法及系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種模擬電力系統(tǒng)工況的備自投試驗(yàn)方法，包括以下步驟：

3、s1：在高海拔、低氣壓環(huán)境下，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集備自投裝置的運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，并利用z-score方法進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)清洗、特征提取和標(biāo)準(zhǔn)化處理；運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)被分為關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)和輔助特征數(shù)據(jù)；所述關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)特指與潤(rùn)滑油粘度變化導(dǎo)致故障直接相關(guān)的參數(shù)，即備自投裝置響應(yīng)延遲和靈敏度降低；所述輔助特征數(shù)據(jù)為掩蓋潤(rùn)滑油粘度變化導(dǎo)致故障的因素，即環(huán)境溫度波動(dòng)數(shù)據(jù)、電力負(fù)載變化數(shù)據(jù)；

4、s2：使用數(shù)學(xué)模型和仿真工具，基于氣壓隨海拔高度變化公式和粘度變化公式，計(jì)算備自投裝置在高海拔、低氣壓環(huán)境下的潤(rùn)滑油粘度變化范圍，并定義為粘度基準(zhǔn)區(qū)間；通過(guò)數(shù)據(jù)分析算法從輔助特征數(shù)據(jù)中選取接近故障點(diǎn)的數(shù)據(jù)樣本，對(duì)樣本進(jìn)行詳細(xì)分析并與關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；

5、s3：構(gòu)建多層模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，包括基?zhǔn)層、特征選擇層和仿真層；所述基準(zhǔn)層定義了粘度基準(zhǔn)區(qū)間，所述特征選擇層用于選擇具有代表性的輔助特征數(shù)據(jù)樣本，所述仿真層則通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真和數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)對(duì)抽取數(shù)據(jù)與關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性比較，評(píng)估兩者之間的差異及其背后的原因。

6、優(yōu)選地，所述在高海拔、低氣壓環(huán)境下，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集備自投裝置的運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，并利用z-score方法進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)清洗、特征提取和標(biāo)準(zhǔn)化處理，包括：收集在不同海拔、氣壓環(huán)境下備自投裝置的運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)，提取潤(rùn)滑油粘度變化數(shù)據(jù)和備自投裝置故障數(shù)據(jù)；基于嶺回歸算法分析備自投裝置故障數(shù)據(jù)的嚴(yán)重程度和潤(rùn)滑油粘度變化數(shù)據(jù)的波動(dòng)程度，獲得不同海拔、氣壓環(huán)境下備自投裝置故障與潤(rùn)滑油粘度變化的關(guān)系。

7、優(yōu)選地，所述運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)被分為關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)和輔助特征數(shù)據(jù)，包括：首先，通過(guò)計(jì)算每個(gè)特征與潤(rùn)滑油粘度變化之間的相關(guān)性，確定關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)集，其中，為關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)集，為潤(rùn)滑油粘度變化參數(shù)，為特征與之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，為設(shè)定的相關(guān)閾值；輔助特征數(shù)據(jù)集確定如下，其中，為輔助特征數(shù)據(jù)集，為從所有運(yùn)行參數(shù)數(shù)據(jù)集中去除關(guān)鍵特征后的剩余特征，為特征與故障標(biāo)簽之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，為設(shè)定的故障相關(guān)閾值。

8、優(yōu)選地，所述基于氣壓隨海拔高度變化公式和粘度變化公式，計(jì)算備自投裝置在高海拔、低氣壓環(huán)境下的潤(rùn)滑油粘度變化范圍，并定義為粘度基準(zhǔn)區(qū)間，包括：利用氣壓隨海拔高度變化公式獲得氣壓值，利用粘度變化公式獲得潤(rùn)滑油粘度變化范圍；氣壓隨海拔高度變化公式如下，其中，為計(jì)算出的氣壓值，為海拔高度，為空氣分子量，為重力加速度，為海平面溫度。

9、優(yōu)選地，所述利用粘度變化公式獲得潤(rùn)滑油粘度變化范圍，包括：粘度變化公式如下，其中，為潤(rùn)滑油在溫度和氣壓下的粘度，為預(yù)指數(shù)因子，為活化能，為理想氣體常數(shù)，為絕對(duì)溫度，為當(dāng)前氣壓，為參考?xì)鈮?，為?jīng)驗(yàn)常數(shù)，取決于潤(rùn)滑油類型。

10、優(yōu)選地，所述通過(guò)數(shù)據(jù)分析算法從輔助特征數(shù)據(jù)中選取接近故障點(diǎn)的數(shù)據(jù)樣本，對(duì)樣本進(jìn)行詳細(xì)分析并與關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，包括：

11、通過(guò)線性相關(guān)性分析，初步篩選備自投裝置故障與潤(rùn)滑油粘度變化的關(guān)系并定義為第一關(guān)系；

12、基于初步篩選的結(jié)果，利用增強(qiáng)線性相關(guān)性分析放大備自投裝置故障與輔助特征數(shù)據(jù)的關(guān)系并定義為第二關(guān)系；

13、利用非線性分析方法獲得備自投裝置故障與輔助特征數(shù)據(jù)的關(guān)系并定義為第三關(guān)系；

14、對(duì)第一關(guān)系、第二關(guān)系、第三關(guān)系進(jìn)行對(duì)比。

15、優(yōu)選地，所述對(duì)第一關(guān)系、第二關(guān)系、第三關(guān)系進(jìn)行對(duì)比，包括：

16、選取第三關(guān)系中的輔助特征數(shù)據(jù)，用于與第一關(guān)系中不符合備自投裝置故障的關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；

17、選取第二關(guān)系中的輔助特征數(shù)據(jù)，用于與第一關(guān)系中符合備自投裝置故障的關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

18、優(yōu)選地，所述構(gòu)建多層模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，包括基?zhǔn)層、特征選擇層和仿真層，包括：

19、獲取第三關(guān)系中輔助特征數(shù)據(jù)與第一關(guān)系中不符合備自投裝置故障的關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)的對(duì)比結(jié)果，若對(duì)比結(jié)果表明輔助特征數(shù)據(jù)掩蓋了潤(rùn)滑油粘度變化導(dǎo)致備自投裝置發(fā)生故障，則動(dòng)態(tài)調(diào)整粘度基準(zhǔn)區(qū)間，提取潤(rùn)滑油粘度變化區(qū)間作為粘度基準(zhǔn)區(qū)間的第一縮小范圍；

20、獲取第二關(guān)系中的輔助特征數(shù)據(jù)與第一關(guān)系中符合備自投裝置故障的關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)的對(duì)比結(jié)果，若對(duì)比結(jié)果表明輔助特征數(shù)據(jù)未掩蓋潤(rùn)滑油粘度變化導(dǎo)致備自投裝置發(fā)生故障，則動(dòng)態(tài)調(diào)整粘度基準(zhǔn)區(qū)間，提取潤(rùn)滑油粘度變化區(qū)間作為粘度基準(zhǔn)區(qū)間的第一擴(kuò)大范圍。

21、優(yōu)選地，所述動(dòng)態(tài)調(diào)整粘度基準(zhǔn)區(qū)間，包括：

22、將第一縮小范圍和第一擴(kuò)大范圍內(nèi)的輔助特征數(shù)據(jù)作為模擬電力系統(tǒng)工況的第一模擬數(shù)據(jù)；

23、將第一縮小范圍和第一擴(kuò)大范圍內(nèi)的關(guān)鍵特征數(shù)據(jù)作為模擬電力系統(tǒng)工況的第二模擬數(shù)據(jù)；

24、選取第一縮小范圍內(nèi)輔助特征數(shù)據(jù)與第一擴(kuò)大范圍內(nèi)輔助特征數(shù)據(jù)，若連續(xù)模擬電力系統(tǒng)工況過(guò)程中，第一縮小范圍內(nèi)輔助特征數(shù)據(jù)連續(xù)出現(xiàn)，第一擴(kuò)大范圍內(nèi)輔助特征數(shù)據(jù)間斷出現(xiàn)，則選取剩余輔助特征數(shù)據(jù)中波動(dòng)程度與潤(rùn)滑油粘度相近的輔助特征數(shù)據(jù)作為第一模擬數(shù)據(jù)；所述第一模擬數(shù)據(jù)為輔助特征數(shù)據(jù)集中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，作為模擬電力系統(tǒng)工況中優(yōu)選選擇模擬的數(shù)據(jù)。

25、一種模擬電力系統(tǒng)工況的備自投試驗(yàn)系統(tǒng)，包括有：

26、數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理模塊，收集高海拔運(yùn)行參數(shù)，分類并標(biāo)記關(guān)鍵和輔助特征數(shù)據(jù)；

27、數(shù)學(xué)建模與數(shù)據(jù)分析模塊，計(jì)算粘度變化范圍，定義基準(zhǔn)區(qū)間，分析故障樣本；

28、關(guān)系分析與對(duì)比模塊，分析三種關(guān)系，對(duì)比選取合適特征，優(yōu)化模擬數(shù)據(jù)；

29、多層模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建模塊，構(gòu)建三層模型，評(píng)估差異，優(yōu)化第一模擬數(shù)據(jù)選擇；

30、動(dòng)態(tài)調(diào)整與驗(yàn)證模塊，動(dòng)態(tài)調(diào)整粘度基準(zhǔn)區(qū)間，優(yōu)化實(shí)際工況適應(yīng)性。

31、有益效果：本發(fā)明通過(guò)全面的數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。針對(duì)高海拔、低氣壓環(huán)境對(duì)備自投裝置性能的影響，利用精確的環(huán)境適應(yīng)性建模，基于氣壓和粘度變化公式，準(zhǔn)確計(jì)算潤(rùn)滑油粘度變化范圍，定義粘度基準(zhǔn)區(qū)間，顯著增強(qiáng)了測(cè)試結(jié)果的實(shí)用性和可信度。

32、進(jìn)一步地，構(gòu)建多層模擬試驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑥亩鄬哟卧u(píng)估數(shù)據(jù)差異及其原因，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整粘度基準(zhǔn)區(qū)間，實(shí)時(shí)響應(yīng)不同工況變化，提升了故障預(yù)測(cè)的可靠性和全面性。

33、引入第一縮小范圍和第一擴(kuò)大范圍內(nèi)的輔助特征數(shù)據(jù)作為模擬數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)選擇，關(guān)注輔助特征數(shù)據(jù)的連續(xù)性和間斷性，提高了模擬的準(zhǔn)確性和可靠性。

34、最終，通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整與驗(yàn)證機(jī)制，實(shí)時(shí)優(yōu)化粘度基準(zhǔn)區(qū)間，增強(qiáng)了模型的適應(yīng)性和魯棒性，確保系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。方法顯著提高了備自投裝置在復(fù)雜環(huán)境下的性能評(píng)估和故障預(yù)測(cè)能力，降低了設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。