★ 国网新疆电力有限公司超高压分公司 刘魁齐，艾克拜尔·买买提，孙继坤，来乐

★ 石家庄市金冠电力器具制造有限公司 冯冬亮

关键词：变电站汇控柜；运行状态；双光谱；分布图法；自适应加权算法

变电站汇控柜运行状态的监测是保障电网安全供电以及合理运维的关键环节。在相关研究中，王赫提出了一种基于VMD与小波包的变电站高压电气试验设备故障运行状态检测方法 ^[1] ，利用VMD将设备运行信号分解为多个本征模态函数（Intrinsic Mode Function， IMF）， 提取信号特征后， 采用小波包分析IMF分量，获取信号信息，可有效实现高压设备的故障诊断，但存在状态识别准确率波动大、稳定性差的问题；郭宝辉等人开展了基于物联网技术的输变电设备运行状态异常自动检测方法研究^[2] ，通过部署各类传感器实时采集设备的运行参数，并依托物联网将数据传输至监控中心后，通过数据分析和处理算法对采集到的数据进行实时分析，判断设备是否出现异常。该方法能及时、准确地检测出输变电设备的运行状态异常，提高了设备的运行可靠性和安全性，但算法识别精度收敛性较差；张飞云等人开展了基于扩展卡尔曼滤波的智能汇控柜温湿度预测及控制策略研究^[3] ，通过建立智能汇控柜的温湿度动态模型，利用扩展卡尔曼滤波算法对温湿度进行实时预测，并根据预测结果制定相应的控制策略。该方法具有较高的精度，控制策略能够有效调节汇控柜内的温湿度，但设备整体状态识别准确率仍有待进一步提升；杨洋等人基于多传感器信息融合技术开展了变电站汇控柜状态监测方法研究^[4] ，通过在汇控柜内安装多种类型的传感器，采集温度、湿度、振动信息，并采用信息融合算法对多源异构数据进行融合处理，提取能够反映汇控柜整体状态的特征信息。该方法能够有效克服单一传感器监测的局限性，提高了状态监测的准确性和可靠性，但状态识别准确率波动较大。

综上，本文开展了变电站汇控柜运行状态双光谱监测技术研究， 并通过对比测试分析了设计技术的监测性能。

1   变电站汇控柜运行状态监测设计

1.1   变电站汇控柜双光谱数据一致性测试

利用双光谱传感器获取变电站汇控柜运行状态的数据信息后，本文在进行状态分析时， 首先采用分布图法进行一致性测试，以剔除采集结果中的异常值^[5]。通过分布图法一致性测试过滤双光谱传感器测量数据中的无效信息时，设传感器获取数据按递增顺序排序后的序列为Y,…, ym，其四分位数的离散度即如式（1）所示：

其中，f_Υ表示变电站汇控柜双光谱数据四分位数的离散度，Y_o和Y_b分别表示上四分位数和下四分位数。结合式（1）的计算结果，在 有效范围内（l为常数），筛选有效信息时，当存在时，则判定对应的变电站汇控柜双光谱数据为无效信息并清除；否则保留为“有效一致性信息”。

按照上述所示的方式，可实现可见光双光谱—传感器获取反馈—变电站汇控柜运行状态信息的一致性测试，为后续的状态监测结果可靠性提供了数据基础。

1.2   变电站汇控柜双光谱数据融合

对于通过一致性测试的有效信息，本文引入自适应加权算法融合有效双光谱数据， 差异化分配双光谱数据权重，以最小化融合误差，从而得到最优状态监测值。在基于“总均方误差最小”原则、采用自适应方法确定双光谱传感器获取数据的权数时， 其计算方式可以表示为式（2）～（4）：

其中， 表示融合后信息，即变电站汇控柜运行状态监测输出，反映汇控柜当前运行状态的“最优判断”；N 表示参与融合的有效光双光谱传感器数据总数；R_n表示第n个有效双光谱传感器数据的加权因子；

C_n表示第n个有效双光谱传感器测量到的汇控柜数据信息；表示第n个有效双光谱传感器数据的测量方差； 表示最小均方误差。

按照上述所示的方式，结合双光谱传感器的采集数据，可实现变电站汇控柜运行状态的精准监测。

2   算例分析

2.1   测试准备

为全面验证该监测技术的性能，本次实验选取KYN28A-12型户内金属铠装移开式开关设备作为具体监测对象，其额定电压参数为12.0kV，额定电流参数为1250.0A，如图1所示。

图1 KYN28A-12型户内金属铠装移开式开关设备

本次实验运行环境的温度在-10.0℃~40.0℃区间范围内，运行环境的相对湿度在85.0%以下，且存在一定电磁干扰与光照变化。

在获取KYN28A-12型户内金属铠装移开式开关设备的双光谱数据信息时，实验采用双光谱可见光传感器，其搭载了200万像素CMOS，输出数据的分辨率为1920×1080，对应的帧率为30.0fps；配置的红外热像传感器分辨率为640×512， 热灵敏度为0.05℃,可执行的测温范围为-20.0℃~550.0℃,  对应的帧率为25.0fps。

数据采集阶段，双光谱传感器通过硬件触发，同步捕获数据，确保数据的时空一致性。

2.2   双光谱数据一致性测试

针对获取的KYN28A-12型户内金属铠装移开式开关设备双光谱数据， 设定整体排序序列长度为M=50，结合具体的参数值进行计算时， 设置l=1.5。其中， 对应的参数如表1所示。

表1 双光谱数据一致性测试参数

依据表1所呈现的参数信息， 判定温度低于30.2℃或超出49.0℃的数据为无效信息，并予以剔除。剔除后的数据分布如图2所示。

图2 双光谱数据一致性测试输出

结合图2所示的信息可以看出，本文设计的监测技术可有效识别并过滤变电站汇控柜原始双光谱数据中的无效信息，为后续的运行状态分析监测提供了可靠的数据基础。

2.3   变电站汇控柜运行状态监测性能分析

本次实验将基于物联网技术的输变电设备运行状态异常自动检测方法，以及多传感器信息融合技术下的变电站汇控柜状态监测方法设为测试对照组，与本文双光谱监测技术进行性能对比分析。实验选取状态识别准确率、温度异常检出率以及误报率作为具体评价指标，具体测试结果如表2所示。

表2 变电站汇控柜运行状态监测性能指标对比表

由表2所示信息可知， 本文所设计的技术可实现对测试变电站汇控柜运行状态的精准监测。这是因为本文采用分布图法对汇控柜双光谱数据进行一致性测试，过滤了无效信息，从而保障了监测结果的可靠性。

3   结束语

本文提出了一种变电站汇控柜运行状态双光谱监测技术。该技术采用分布图法对汇控柜双光谱数据进行一致性测试，过滤无效信息后，引入自适应加权算法，再基于总均方误差最小原则分配权重，融合输出精准的状态信息 ，实现了汇控柜运行状态的可靠监测。 

作者简介：

刘魁齐（1993-） 男， 河北衡水人， 中级工程师， 本科，现就职于国网新疆电力有限公司超高压分公司，主要研究方向为变电运维技术。

艾克拜尔·买买提（1984-）男，维吾尔族，新疆乌鲁木齐人，高级工程师，本科，现就职于国网新疆电力有限公司超高压分公司，主要研究方向为变电运维技术。

孙继坤（1990-）男，河南驻马店人，副高级工程师，本科，现就职于国网新疆电力有限公司超高压分公司，主要研究方向为变电运维技术。

来   乐（1989-）男，宁夏银川人，本科，副高级工程师，现就职于国网新疆电力有限公司超高压分公司，主要研究方向为变电运维技术。

冯冬亮（1982-）男，河北石家庄人，本科，现就职于石家庄市金冠电力器具制造有限公司，主要研究方向为建筑电气与智能化。

参考文献：

[1] 王赫. 基于VMD与小波包的变电站高压电气试验设备故障运行状态检测[J]. 电工技术, 2025, (24) : 172 - 175.

[2] 郭宝辉, 赵玉东, 段磊, 等. 基于物联网技术的输变电设备运行状态异常自动检测方法[J]. 智能物联技术, 2025, 57 (06) : 28 - 32.

[3] 张飞云, 袁加为, 徐智远, 等. 基于扩展卡尔曼滤波的智能汇控柜温湿度预测及控制策略研究[J]. 自动化与仪器仪表, 2025, (07) : 131 - 136 + 141.

[4] 杨洋, 谢青洋, 苏适. 多传感器信息融合技术下变电站汇控柜状态监测方法[J]. 传感技术学报, 2025, 38 (07) : 1208 - 1213.

[5] 李博, 王伟, 徐礼强, 等. 基于双光谱测温技术的电缆热感知系统设计与实现[J]. 现代传输, 2024, (05) : 29 - 32.

摘自《自动化博览》2026年8月刊