[發明專利]一種基于歸一化奇異譜熵的變壓器繞組工作狀態檢測方法

有效

• 申請號: 201510531014.0
• 申請日: 2015-08-26
• 公開（公告）號: CN105093059B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 錢國超;于虹;鄒德旭;顏冰;金之儉;王豐華;王紹菁
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院;上海交通大學
• 主分類號: G01R31/06
• 分類號: G01R31/06
• 代理公司: 昆明大百科專利事務所 53106
• 代理人: 何健

1.一種基于歸一化奇異譜熵的變壓器繞組工作狀態檢測方法，其特征在于，包括下列步驟：

步驟1、對變壓器繞組進行掃頻激振試驗，獲取變壓器繞組的振動頻響曲線；

步驟2、對M個測點的變壓器繞組振動頻響曲線進行曲線融合，得到變壓器繞組的振動頻響融合曲線；

步驟3、計算變壓器繞組振動頻響融合曲線的歸一化奇異譜熵；

步驟4、根據振動頻響融合曲線的歸一化奇異譜熵的變化對繞組狀態進行判別：當歸一化奇異譜熵的變化超過10％時，判定變壓器的繞組發生變化。

2.根據權利要求1所述的一種基于歸一化奇異譜熵的變壓器繞組工作狀態檢測方法，其特征在于，所述的步驟1中的變壓器繞組掃頻激振試驗為：

2a.在變壓器油箱壁上放置M個振動加速度傳感器；

2b.將變壓器的低壓繞組進行短接；

2c.利用變壓器繞組振動頻響測試系統向高壓繞組注入恒流變頻激勵信號，所述的變壓器繞組振動頻響測試系統由電流傳感器、數據采集模塊、測控分析模塊、恒流變頻激振電源、升壓變壓器和信號分析顯示終端組成，其中，電流傳感器采集變壓器高壓繞組的注入電流，傳送至數據采集模塊；

數據采集模塊與振動加速度傳感器、電流傳感器相連接，對振動信號、電流信號進行采集，并傳送至測控分析模塊；

測控分析模塊對采集到的振動信號、電流信號進行計算分析，并傳送至信號分析顯示終端；

恒流變頻激振電源與測控分析模塊相連接，設置恒流掃頻電源的輸出參數，并傳送至升壓變壓器；

升壓變壓器與變壓器相連接，將恒流變頻激勵信號施加至變壓器的高壓繞組；

2d.測控分析模塊判斷恒流掃頻電源輸出的恒流掃頻激勵信號的輸出頻率是否大于終止頻率，若是則繼續增加頻率進行試驗，若否則停止試驗；

2e.測控分析模塊根據振動信號計算輸出與M個測點對應的變壓器繞組振動頻響曲線。

3.根據權利要求1所述的一種基于歸一化奇異譜熵的變壓器繞組工作狀態檢測方法，其特征在于，所述的步驟2中M個測點的振動頻響曲線的融合為：

3a.對M個測點的振動頻響曲線分別進行歸一化處理，所述的歸一化公式為：

式中，為第i條待歸一化的振動頻響曲線；U_i為待歸一化的振動頻響曲線均值；δ_i為待歸一化的振動頻響曲線方差；N為待歸一化的振動頻響曲線長度：

3b.將M個測點歸一化后的振動頻響曲線寫成矩陣的形式，記為C，所述的矩陣C的列數為M，矩陣C的行數為N，矩陣C的表達式為：

3c.計算矩陣C的自相關矩陣R，計算公式為：

R＝(r_ij)_M×M

式中，r_ij為矩陣R中的元素；

3d.用雅克比法對矩陣R的特征值及特征向量進行計算，并記計算得到的矩陣R的M個特征值為λ₁，λ₂，…，λ_M，且滿足λ₁≥λ₂≥…≥λ_M≥0，具中，第i個特征值所對應的特征向量為e_i＝(e_i1，e_i2，…，e_iM)^T，i＝1，2，…，M；

3e.提取最大特征值λ₁所對應的特征向量e₁為加權因子，對M個測點對應的M條振動頻響曲線進行曲線融合，所述的融合曲線的表達式為：

Y＝e₁C^T＝e₁₁C₁+e₂₁C₂+…+e_M1C_M

式中，Y為M條振動頻響曲線的振動頻響融合曲線。

4.根據權利要求1所述的一種基于歸一化奇異譜熵的變壓器繞組工作狀態檢測方法，其特征在于，所述的步驟3中繞組振動頻響融合曲線的歸一化奇異譜熵的計算為：

4a.用嵌入分析窗口(L，1)從繞組振動頻響融合曲線的起點開始順序截取振動頻響融合曲線，其中，L為窗口長度，1為時延常數，得到N-L+1段數據，將這N-L+1段寫成矩陣的形式，此處用矩陣A表示，所述的矩陣A的行數為N-L+1，列數為L，表達式為

其中，矩陣A的第i行可表示為

A(i，：)＝Y(i：i+L-1)i＝1，2，…，N-L+1；N為待歸一化的振動頻響曲線長度；

4b.對模式矩陣A進行奇異值分解，并記計算得到的矩陣A的N-L+1個奇異值為δ₁，δ₂，…，δ_N-L+1，且滿足δ₁≥δ₂≥…≥δ_N-L+1；

4c.計算繞組振動頻響融合曲線的奇異譜熵，并進行歸一化處理，所述的歸一化后的奇異譜熵的計算公式為：

式中，H(Y)為繞組振動頻響融合曲線的奇異譜熵；為歸一化后的奇異譜熵；P_i為第i個奇異值與全部N-L+1個奇異值之和的比值。