[發(fā)明專利]一種基于光纖氣體在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變壓器故障診斷方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104458640A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜文釗;趙力楠;殷曉剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國西電電氣股份有限公司
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/359;G06N3/02;G06N3/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

1.一種基于光纖氣體在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變壓器故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：包括一個用于分離變壓器油氣的油氣分離裝置(1)、若干個用于儲存油氣分離后氣體的氣室(2)、若干個用于發(fā)射特定頻譜范圍光線的光源(3)、若干個用于接收光源入射氣體后反射光的光纖氣體傳感器(4)、一個接收氣體吸收光譜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊(5)、一個數(shù)據(jù)處理及綜合分析模塊(7)；所述每一個氣室均有一個光源照射；變壓器油中出現(xiàn)溶解氣體之后，進(jìn)入到氣室中，經(jīng)過氣室反射后的光源的出射光被光纖氣體傳感器采集到后，傳送到數(shù)據(jù)采集模塊中用于提取出射光的光纖波長數(shù)據(jù)，最后送至數(shù)據(jù)處理及綜合分析模塊進(jìn)行故障診斷。

2.如權(quán)利要求1所述的變壓器故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：所述的油氣分離裝置(1)采用透氣但不透油的材料作為分離膜。

3.如權(quán)利要求1所述的變壓器故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：所述的氣室(2)內(nèi)安裝有五塊反射率大于97％的高反射鏡，增加光源在氣室內(nèi)部的傳輸光程。

4.如權(quán)利要求1所述的變壓器故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：所述的光源(3)采用近紅外光源，每個光源的發(fā)光頻譜針對每一個氣室獨(dú)立設(shè)定。

5.如權(quán)利要求1所述的變壓器故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：所述的數(shù)據(jù)采集模塊(5)同時接入多路光纖氣體傳感器(4)，采集整個變壓器內(nèi)全部氣室的吸收光譜數(shù)據(jù)。

6.如權(quán)利要求1所述的變壓器故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：所述的數(shù)據(jù)處理及綜合分析模塊(7)主要由特征統(tǒng)計(jì)和計(jì)算模塊、變壓器運(yùn)行狀態(tài)分析及預(yù)測模塊、故障識別模塊、人機(jī)交互模塊組成。

7.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的變壓器故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：所述的氣室與數(shù)據(jù)采集模塊之間通過光信號方式連接。

8.如權(quán)利要求1或2所述的變壓器故障診斷系統(tǒng)，其特征在于：所述的油氣分離裝置為外置時，在不破壞變壓器磁場的情況下將變壓器內(nèi)的油氣引導(dǎo)出變壓器外，再進(jìn)行分離。

9.一種基于權(quán)利要求1所述的變壓器故障診斷系統(tǒng)的診斷方法，其特征在于：變壓器油出現(xiàn)溶解氣體之后，氣體進(jìn)入到氣室內(nèi)，該氣室在光源的照射下，所述光源經(jīng)氣室反射后得到的反射光被光纖氣體傳感器捕捉，將該捕捉到的反射光傳送至數(shù)據(jù)采集模塊中，數(shù)據(jù)采集模塊提取出反射光的光纖波長數(shù)據(jù)，然后送至數(shù)據(jù)處理及綜合分析模塊進(jìn)行故障預(yù)測及診斷。

10.如權(quán)利要求9所述的故障診斷方法，其特征在于：所述的數(shù)據(jù)處理及綜合分析模塊進(jìn)行故障預(yù)測及診斷采用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算而得，具體的方法為：以采集的氣體光譜數(shù)據(jù)作為小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入值，以離線過程中積累的氣體數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出層數(shù)據(jù)按照以下公式計(jì)算：

I表示輸入層總層數(shù)；J表示為隱含層總層數(shù)；k表示輸出層中某一層(總層數(shù)為K)；Y_k為k層節(jié)點(diǎn)的輸出；ω_kj表示為第j個隱含層節(jié)點(diǎn)與第k個輸出節(jié)點(diǎn)的連結(jié)權(quán)值；表示第i輸入層與第j隱含層之間的連結(jié)權(quán)值；x_i為第i層的輸入；m_j、n_j表示第j個小波元的尺度參數(shù)和平移參數(shù)，且ω(n)＝(ω₁(n)^T,ω₂(n)^T)^T,ω₁＝(ω₁₁,ω₁₂,...,ω_1k,ω₂₁,...,ω_jk)^T,ω₂＝(ω₁₁,ω₁₂,...,ω_1x,ω₂₁,...,ω_kx)^T；作為隱含層與輸出層之間的連結(jié)權(quán)值，引入動量因數(shù)μ，學(xué)習(xí)效率β；比較正向訓(xùn)練過程和反向訓(xùn)練調(diào)整過程之間的誤差，若誤差增大，則調(diào)整動量因數(shù)μ，以減小連結(jié)權(quán)值，逐步減小訓(xùn)練誤差，平衡學(xué)習(xí)訓(xùn)練速度與學(xué)習(xí)振蕩，使小波理論更加符合相容性條件，減小每次學(xué)習(xí)迭代誤差，快速得到收斂值，預(yù)測出遠(yuǎn)期氣體數(shù)據(jù)，得出氣體種類、含量變化趨勢，進(jìn)一步判斷故障類型及故障程度。