本发明涉及电力设备监控，具体涉及一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法及系统。
背景技术：
1、电流与电压是电网重要量测信息，其蕴含了丰富的设备状态信息。但当前对电网设备三相电流、电压的分析应用主要集中在越限告警和继电保护等方面。越限告警需要设定明确的阈值，当电流和电压值超过或者低于阈值时，发出告警。当电网设备发生故障时，若电流、电压满足继电保护动作值要求，继而发生跳闸。以上两种分析应用情况均存在严格而明确的阈值和判断规则，且主要是事中和事后行为。
2、实际情况是，电网设备在发生故障前的数小时内，电流、电压值不一定满足越限告警阈值要求或跳闸的动作要求，但往往会在三相电流不平衡、三相电压不平衡方面表现出一些异常特征。利用三相电流、电压的不平衡特征进行设备异常预警，目前还缺乏统一标准。如何在事前提取这些异常特征，提前发现设备可能存在的缺陷隐患并发出告警，以便监控、运维及检修等专业人员做好预案，尽可能减小设备故障造成的检修成本与停电损失，具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于三相电流、电压不平衡分析的设备异常预警方法及系统，通过设备三相电流、电压的不平衡分析，发现设备缺陷隐患恶化或即将发生故障前的特征，从而发出预警，为设备监控、运维、检修人员提供技术支持，该分析预警方法可作为在线监测、带电检测及现场巡视等设备状态评估手段的有力补充。
2、本发明通过下述技术方案实现：
3、一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法，包括：
4、s1、采集初始三相电流和初始三相电压；
5、s2、根据所述初始三相电流和初始三相电压确定设备类型；
6、s3、从所述初始三相电流和初始三相电压中除去在断路器/隔离开关操作期间会改变的三相电流和三相电压以及任何时段内数值为0和为负的电流和三相电压，所述最终三相电流由三个最终相电流组成，所述最终三相电压由三个最终相电压组成；
7、s4、基于所述最终三相电流和最终三相电压分别计算每个设备的不平衡度一、不平衡度二、不平衡度三以及偏差度；
8、s5、根据所述不平衡度一、不平衡度二、不平衡度三基于设定异常判断规则判断所述最终三相电流和/或最终三相电压是否有异常，若是，判定所述最终三相电流和/或最终三相电压的异常等级并定向输出异常的所述最终三相电流和/或最终三相电压以及异常的所述最终三相电流和/或最终三相电压对应的时间范围，然后根据异常的所述最终三相电流和/或最终三相电压的偏差度识别可能存在异常的相别，然后返回s1，否则，直接返回s1，持续对设备进行监控。
9、作为优化，所述不平衡度一、不平衡度二、不平衡度三以及偏差度包括电流不平衡度一、电流不平衡度二、电流不平衡度三、电流偏差度以及电压不平衡度一、电压不平衡度二、电压不平衡度三、电压偏差度。
10、作为优化，同一时刻的所述电流不平衡度一ib1的具体公式为：
11、ib1＝(maxii-minii)/maxii；
12、其中，i∈[a，b，c]，maxii表示所述最终三相电流中最大的相电流，minii表示所述最终三相电流中最小的相电流，且maxii和minii属于同一个所述最终三相电流，ii表示所述最终三相电流中第i相电流；
13、同一时刻的所述电流不平衡度二ib2的具体公式为：
14、
15、其中，表示最终三相电流中三个相电流的算术平均值，即三相平均电流，ii表示所述最终三相电流中第i相电流，i∈[a，b，c]；
16、同一时刻的所述电流不平衡度三ib3的具体公式为：
17、
18、第i相最终相电流的电流偏差度idi的具体公式为：
19、
20、idi表示第i相的最终相电流的电流偏差度，j∈[a，b，c]且j≠i；
21、同一时刻的所述电压不平衡度一vb1的具体公式为：
22、vb1＝(maxvi-minvi)/maxvi；
23、其中，i∈[a，b，c]，maxvi表示所述最终三相电压中最大的相电压，minvi表示所述最终三相电压中最小的相电压，且maxvii和minvi属于同一个所述最终三相电压，vi表示所述最终三相电压中第i相电压；
24、同一时刻的所述电压不平衡度二vb2的具体公式为：
25、
26、其中，表示最终三相电压中三个相电压的算术平均值，即三相平均电压，vi表示所述最终三相电压中第i相电压，i∈[a，b，c]；
27、同一时刻的所述电压不平衡度三ib3的具体公式为：
28、
29、第i相最终相电压的电压偏差度vdi的具体公式为：
30、
31、其中，vdi表示第i相的最终相电压的电压偏差度，j∈[a，b，c]且j≠i。
32、作为优化，所述异常判断规则包括阈值超限预警类型判断规则，具体为：
33、若所述电流不平衡度一ib1、电流不平衡度二ib2、电流不平衡度三ib3任一超过电流预警阈值，则判定所述最终三相电流异常，发出三相电流不平衡阈值超限预警；
34、若所述电压不平衡度一vb1、电压不平衡度二vb2、电压不平衡度三vb3任一超过电压预警阈值，则判定所述最终三相电压异常，发出三相电压不平衡阈值超限预警。
35、作为优化，所述异常判断规则包括近期突增预警类型判断规则，具体为：
36、若所述电流不平衡度一ib1、电流不平衡度二ib2、电流不平衡度三ib3中任意一个电流不平衡度从第一在先时刻到当前时刻的累计平均值与第二在先时刻到第一在先时刻中对应的电流不平衡度的累计平均值的相对差值不小于第一电流差值阈值，令该相对差值为第一电流相对差值，且从第一在先时刻到当前时刻的所述电流不平衡度一ib1、电流不平衡度二ib2、电流不平衡度三ib3中任意一个电流不平衡度大于第二在先时刻到第一在先时刻的对应的电流不平衡度的累计平均值，则判定所述最终三相电流异常，发出近期突增预警，其中，所述第一在先时刻在当前时刻之前，所述第二在先时刻在所述第一在先时刻之前，且所述第一在先时刻与当前时刻的时间差的绝对值小于等于24个小时，所述第二在先时刻与第一在先时刻的时间差的绝对值大于等于24小时小于等于72小时，所述第一电流相对差值＝(从第一在先时刻到当前时刻的电流不平衡度的累计平均值-从第二在先时刻到第一在先时刻的电流不平衡度的累计平均值)/从第二在先时刻到第一在先时刻的电流不平衡度的累计平均值*100％；
37、若所述电压不平衡度一vb1、电压不平衡度二vb2、电压不平衡度三vb3中任意一个电压不平衡度从第一在先时刻到当前时刻的累计平均值与第二在先时刻到第一在先时刻中对应的电压不平衡度的累计平均值的相对差值不小于第一电压差值阈值，令该相对差值为第一电压相对差值，且从第一在先时刻到当前时刻的所述电压不平衡度一vb1、电压不平衡度二vb2、电压不平衡度三vb3中任意一个电压不平衡度大于第二在先时刻到第一在先时刻的对应的电压不平衡度的累计平均值，则判定所述最终三相电压异常，发出近期突增预警，其中，所述第一在先时刻在当前时刻之前，所述第二在先时刻在所述第一在先时刻之前，且所述第一在先时刻与当前时刻的时间差的绝对值小于等于24个小时，所述第二在先时刻与第一在先时刻的时间差的绝对值大于等于24小时小于等于72小时，所述第一电压相对差值＝(从第一在先时刻到当前时刻的电压不平衡度的累计平均值-从第二在先时刻到第一在先时刻的电压不平衡度的累计平均值)/从第二在先时刻到第一在先时刻的电压不平衡度的累计平均值*100％。
38、作为优化，所述异常判断规则包括历史均值超限预警类型判断规则，具体为：
39、若所述电流不平衡度一ib1、电流不平衡度二ib2、电流不平衡度三ib3中任意一个电流不平衡度从第一在先时刻到当前时刻的累计平均值与该第三在先时刻到当前时刻中对应的电流不平衡度的累计平均值的相对差值不小于第二电流差值阈值，令该相对差值为第二电流相对差值，其中，所述第一在先时刻在当前时刻之前，所述第三在先时刻在所述第一在先时刻之前，且所述第一在先时刻与当前时刻的时间差的绝对值小于等于24个小时，所述第三在先时刻与当前时刻的时间差的绝对值的范围为180～366天，则判定所述最终三相电流异常，发出历史均值超限预警，所述第二电流相对差值＝(从第一在先时刻到当前时刻的电压不平衡度的累计平均值-从第三在先时刻到当前时刻的电压不平衡度的累计平均值)/从第三在先时刻到当前时刻的电压不平衡度的累计平均值*100％；
40、若所述电压不平衡度一vb1、电压不平衡度二vb2、电压不平衡度三vb3中任意一个电压不平衡度从第一在先时刻到当前时刻的累计平均值与该第三在先时刻到当前时刻中对应的电压不平衡度的累计平均值的相对差值不小于第二电压差值阈值，令该相对差值为第二电压相对差值，其中，所述第一在先时刻在当前时刻之前，所述第三在先时刻在所述第一在先时刻之前，且所述第一在先时刻与当前时刻的时间差的绝对值小于等于24个小时，所述第三在先时刻与当前时刻的时间差的绝对值的范围为180～366天，则判定所述最终三相电压异常，发出历史均值超限预警，所述第二电压相对差值＝(从第一在先时刻到当前时刻的电压不平衡度的累计平均值-从第三在先时刻到当前时刻的电压不平衡度的累计平均值)/从第三在先时刻到当前时刻的电压不平衡度的累计平均值*100％。
41、作为优化，所述异常判断规则包括长期连续增长预警类型判断规则，具体为：
42、若所述电流不平衡度一ib1、电流不平衡度二ib2、电流不平衡度三ib3中任意一个电流不平衡度在距离当前时刻近m天的电流不平衡度日均值呈连续增长趋势，则判定所述最终三相电流异常，发出电流长期连续增长预警，m为正整数；
43、若所述电压不平衡度一vb1、电压不平衡度二vb2、电压不平衡度三vb3中任意一个电压不平衡度在距离当前时刻近m天的电压不平衡度日均值呈连续增长趋势，则判定所述最终三相电压异常，发出电压长期连续增长预警。
44、作为优化，所述异常判断规则包括短期连续增长预警类型判断规则，具体为：
45、若所述电流不平衡度一ib1、电流不平衡度二ib2、电流不平衡度三ib3中任意一个电流不平衡度在以n分钟为时间间隔、距离当前时刻近p小时的r个时长区间的电流不平衡度的平均值沿时间轴呈连续增长趋势，且离当前时刻最近的时长区间的电流不平衡度的平均值是离当前时刻最远的时长区间的电流不平衡度的平均值的至少1.5倍，则判定所述最终三相电流异常，发出电流短期连续增长预警，p、n、r为正整数；
46、若所述电压不平衡度一vb1、电压不平衡度二vb2、电压不平衡度三vb3中任意一个电压不平衡度在以n分钟为时间间隔、距离当前时刻近p小时的r个时长区间的电压不平衡度的平均值沿时间轴呈连续增长趋势，且离当前时刻最近的时长区间的电压不平衡度的平均值是离当前时刻最远的时长区间的电压不平衡度的平均值的至少1.5倍，则判定所述最终三相电压异常，发出电压短期连续增长预警，p、n、r为正整数。
47、作为优化，s5中，根据异常的所述最终三相电流和/或最终三相电压的偏差度识别可能存在异常的相别的具体过程为：
48、比较异常的所述最终三相电流和/或最终三相电压的三个偏差度，取偏差度的绝对值最大的相别的电流和/或电压为异常相，且若该偏差度为负值，则该异常相的电流和/或电压为偏小的电流和/或电压，若该偏差度为正值，则该异常相的电流和/或电压为偏大的电流和/或电压。
49、本发明还公开了一种基于三相电流、电压不平衡分析的设备异常预警系统，包括：
50、采集模块，用于采集初始三相电流和初始三相电压；
51、设备分类模块，根据所述初始三相电流和初始三相电压确定对应设备类型；
52、筛选模块，用于从所述初始三相电流和初始三相电压中除去在断路器/隔离开关操作期间会改变的三相电流和三相电压以及任何时段内数值为0和为负的三相电流和三相电压，得到最终三相电流和最终三相电压，所述最终三相电流由三个最终相电流组成，所述最终三相电压由三个最终相电压组成；
53、计算模块，用于基于所述最终三相电流和最终三相电压分别计算每个设备的不平衡度一、不平衡度二、不平衡度三以及偏差度；
54、判定显示模块，用于根据所述不平衡度一、不平衡度二、不平衡度三基于设定异常判断规则判断所述最终三相电流和最终三相电压是否有异常，若是，判定所述最终三相电流和最终三相电压的异常等级并输出异常的所述最终三相电流和最终三相电压以及异常的所述最终三相电流和最终三相电压对应的时间范围，然后根据异常的所述最终三相电流和最终三相电压的偏差度识别可能存在异常的相别；
55、权限配置模块，用于进行对用户的权限进行差异化配置；
56、设置模块，用于设定电流预警阈值、电压预警阈值、第一电流差值阈值、第一电压差值阈值、第二电流差值阈值、第二电压差值阈值。
57、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
58、通过本发明中的预警方法，可对存在异常的设备提前发出预警，提醒相关专业人员加强关注，防患于未然，同时利用开发的预警模块/系统，可以做到准实时监控预警与信息推送。
59、本发明通过对阈值超限、近期突增预警、历史均值超限、长期连续增长、短期连续增长5种预警类型的判断实施，能够尽可能地覆盖不同表现形式的三相电流、电压不平衡异常，利用开发的预警模块/系统，可以做到准实时监控预警与预警信息推送，预示设备可能存在潜伏性缺陷或电网存在局部异常工况，提醒监控、运维和检修人员加强关注与复核确认，防患于未然，一定程度上减少电网事故发生或减小经济损失和人身伤害损失。
1.一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法，其特征在于，所述不平衡度一、不平衡度二、不平衡度三以及偏差度包括电流不平衡度一、电流不平衡度二、电流不平衡度三、电流偏差度以及电压不平衡度一、电压不平衡度二、电压不平衡度三、电压偏差度。
3.根据权利要求2所述的一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法，其特征在于，同一时刻的所述电流不平衡度一ib1的具体公式为：
4.根据权利要求3所述的一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法，其特征在于，所述异常判断规则包括阈值超限预警类型判断规则，具体为：
5.根据权利要求4所述的一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法，其特征在于，所述异常判断规则包括近期突增预警类型判断规则，具体为：
6.根据权利要求4所述的一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法，其特征在于，所述异常判断规则包括历史均值超限预警类型判断规则，具体为：
7.根据权利要求1所述的一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法，其特征在于，所述异常判断规则包括长期连续增长预警类型判断规则，具体为：
8.根据权利要求1所述的一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法，其特征在于，所述异常判断规则包括短期连续增长预警类型判断规则，具体为：
9.根据权利要求1所述的一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警方法，其特征在于，s5中，根据异常的所述最终三相电流和最终三相电压的偏差度识别可能存在异常的相别的具体过程为：
10.一种基于三相电流、电压不平衡的设备异常预警系统，其特征在于，包括：
