[发明专利]一种电网设备故障快速检测与维护的系统及方法

权利要求书

1.一种电网设备故障快速检测与维护的方法，其特征在于：将各种电网设备所需要的故障检测模型及其数据的计算规则事先封装成Docker镜像上传到相应的Docker镜像池，设备在接入平台时可以根据需要下载相应的Docker镜像运行并完成相关配置；并根据设备的数据量及边缘节点的状态，利用优化算法，选择最优的边缘节点组合，迅速对设备数据进行处理获得诊断结果，并基于结果给出最佳维修方案；

具体如下：

步骤1：智能电网设备向网关发送网关可识别的登陆报文，报文中包含：设备的唯一标识符，设备的实时传感器数据；

步骤2：网关对报文信息进行解析、分类、整理，将电网设备传感器数据发送至资源和状态信息统计和分析模块，同时将设备的唯一标识符记录在设备表中；

步骤3：边缘节点向网关发送网关可识别的登录报文，报文中包括：节点的计算能力、节点的功耗能力、节点的网络状态是否空闲信息，网关将信息发送到资源和状态信息统计和分析模块；

步骤4：节点协同优化模块使用多目标优化算法，针对设备传感器数据量的大小以及边缘节点自身的计算、网络资源，通过功耗低、耗时少这两个目标得到一组最佳的边缘节点组合；

步骤5：云平台根据设备表中记录的设备的唯一标识符与标识库进行比对查找，若设备已注册则直接根据标识符使用关联规则，在Docker镜像池中下载相应设备的计算规则、故障检测模型以及各种维修方案，并通过网关配置到步骤4中选中的相关节点；

步骤6：若设备未在标识库中注册信息，则通知工作人员及设备制造商完善相关信息，并补充Docker镜像池；

步骤7：边缘节点根据下载配置的相应设备的计算规则，对智能电网设备传感数据进行数据清洗、归一化；将处理后的数据代入到相关故障诊断模型中生成故障诊断报告；

步骤8：边缘节点依据故障诊断报告，提取相应特征通过关联规则，在通过云平台下载的解决方案中寻找远程维护方案，若存在则通过网关与设备进行交互，进行远程维护；若不存在则通知工作人员赶往故障地点并向其发送故障诊断报告，进行维修；

步骤4具体如下：

步骤4.1：基于功耗低、耗时少这两个指标建立数学模型，分析问题的复杂度；首先使用S＝{s₁，s₂，s₃，…}及B＝{b₁，b₂，b₃，…}分别表示有k个边缘服务器及n个终端设备；对于设备端的传感器数据发送到某个边缘服务器中进行处理时，使用A_i＝{a_i，1，a_i，2，a_i，3，…}来表示，a_i,j表示在边缘服务器s_i上计算处理设备b_j的传感器数据，对于每个a_i,j处理过程，都有r_i,j来表示它运行时所占用的资源，R_k表示边缘服务器s_k上的总资源数；第一个指标为能耗，能耗主要产生在数据传输过程中及数据处理过程中，能耗本身的多少与边缘服务器本身的CPU、内存硬件使用及数据传输时数据量的大小有关；使用e_i,j表示边缘服务器s_i计算处理设备b_j的传感器数据时的能耗，使用er_i,j表示数据传输时所带来的能量消耗；第二个指标为耗时，不同边缘服务器因其硬件设施的区别导致其在处理数据时的能力强弱不一，使用t_i,j表示边缘服务器s_i上计算处理设备b_j的传感器数据所需的时间多少，并用d_i,j来表示设备b_j的传感器数据传递到边缘服务器s_i上的总时延；最后设定一个变量x_i,j，x_i,j表示边缘服务器s_i是否空闲，设备b_j的传感器数据能否传递到边缘服务器s_i，当边缘服务器s_i闲置可用于处理设备b_j的传感器数据时等于1，其他等于0；

为了提高模型的合理性，使结果更具有可行性，建立如公式1所示的多目标优化模型；

步骤4.2：考虑到多目标之间存在冲突，不可能使得所有的目标同时达到最优；通过文献调查法或利用强化学习方法，选择合适的多目标进化算法对该模型进行求解，从而获得非支配解，得到较好的边缘节点组合策略。