智能化运行数据分析与专家系统的研发探索 CNR218-146

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了智能化运行数据分析与专家系统的研发探索，有效提升了作业效率与安全水平。继电保护设备在长期运行中积累了大量开关量监测数据，这些数据记录了设备保压性能的变化过程。传统模式下，这些数据主要依靠人工翻阅和逐条比对，分析手段有限，大量历史信息处于闲置状态。随着设备规模扩大，数据量持续增长，人工分析已无法适应设备状态评估的实际需要。

保压性能的劣化通常表现为渐进过程，早期特征隐蔽，不易通过常规巡视发现。开关量数据中蕴含着反映设备健康状态的关键信息，但缺乏有效的分析工具，导致部分隐形缺陷未能及时识别。同时，设备排查工作中存在重复检索、时段划分不合理等问题，消耗了大量人力。

基于上述情况，本项目提出研发智能化运行数据分析与专家系统，利用计算机手段对海量开关量数据进行自动分析，实现设备状态趋势判断和异常定位，为设备管理提供技术支撑。

存在问题

• 数据量大但分析手段匮乏。历史开关量数据持续累积，人工逐条分析不现实，大量数据未被有效利用，设备状态评估缺乏数据支撑。
• 隐形缺陷发现困难。保压性能劣化初期特征不明显，常规监测手段难以捕捉趋势变化，缺陷往往发展到较严重阶段才被发现。
• 纠错方式缺乏针对性。传统纠错按固定流程执行，未根据出错概率进行差异化处理，效率不高，重复劳动多。
• 异常数据定位不直观。数据以表格形式呈现，异常点需要人工比对判断，定位过程耗时且容易遗漏。
• 排查工作重复耗时。“三未”设备排查需人工检索，分时段执行时存在重复操作，单次排查耗时较长。

创新目标

研发一套智能化运行数据分析与专家系统，实现对历史开关量数据的自动监测与趋势分析，准确把握保压性能变化；依据出错概率进行差异化纠错，提高纠错效率；采用概率密度等手段自动定位异常数据，提高可视化程度；模拟人工检索，自适应分时段不重复执行“三未”设备排查，将排查时间大幅压缩。

技术方案

系统采用MATLAB与其他语言混合编程的方式建立。MATLAB承担核心计算与可视化任务，利用其在数值分析和图形绘制方面的优势，对开关量历史数据进行概率密度分析、趋势拟合和异常检测。其他语言负责数据接口、流程控制和任务调度，两者通过混合编程接口协同工作。

操作流程上，系统首先读取历史开关量数据，按设备和时间维度建立索引。随后对保压性能相关参数进行趋势分析，依据出错概率对数据进行差异化纠错处理。分析结果以可视化图表形式输出，异常数据点自动标注定位。排查模块模拟人工检索逻辑，自适应划分时段并记录已检索范围，避免重复执行。

整个分析过程由计算机自动完成，单项分析仅需一人承担，耗时显著缩短，分析的数据量较过去大幅提高，结果可视化程度明显提高。

创新亮点

• 趋势准确把握：通过监测历史开关量，实现对保压性能趋势的精准把握，有效发现隐形缺陷，改变了以往依赖人工经验判断的局面。
• 差异化纠错：依据出错概率进行差异化纠错，将纠错资源集中到高概率问题区域，明显提高纠错效率。
• 自动异常定位：采用概率密度等手段自动定位异常数据，提升数据可视化程度，使问题定位更加直观准确。
• 混合编程架构：实现MATLAB与其他语言混合编程，充分发挥MATLAB在计算和可视化方面的优势，兼顾数据处理效率与展示效果。
• 自适应排查：模拟人工检索，自适应分时段不重复执行“三未”设备排查，将原本需要1～2个工作日的任务压缩至计算机半小时完成。

落地应用效果

系统投入应用后，结束了分析海量开关量数据缺乏有效手段的历史。单项分析由一人承担即可完成，耗时仅为过去的二分之一，而分析的数据量可达过去的十万倍以上，结果可视化程度更高。保压性能趋势分析能够及时发现隐形缺陷，为设备维护提供依据。

“三未”设备排查工作由计算机自动执行，原本需要1～2个工作日完成的排查任务，现在半小时即可完成，工作效率大幅提升。系统运行稳定，分析结果与实际设备状态吻合，为设备管理和维护提供了有力的技术支持。

产出物：智能化运行数据分析与专家系统软件一套，含趋势分析、差异化纠错、异常定位和自适应排查功能模块。

适用场景：继电保护设备保压性能趋势分析、历史开关量数据挖掘、隐形缺陷排查、“三未”设备自动检索等设备管理场景。

常见问题

Q：系统分析的数据来源是什么？

A：数据来源为设备运行过程中积累的历史开关量监测数据，系统按设备和时间维度建立索引后进行分析。

Q：系统能否替代人工判断？

A：系统提供趋势分析和异常定位结果，辅助人工决策，不替代人工判断。分析结果以可视化形式呈现，便于技术人员快速掌握设备状态。

Q：排查任务为何能大幅缩短时间？

A：系统模拟人工检索逻辑，自适应分时段执行且不重复检索，由计算机自动完成，因此耗时明显缩短。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。