[發明專利]一種基于相關分析和馬氏距離的變壓器在線監測信息聚合分析方法

有效

• 申請號: 201510631520.7
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105279315B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 束洪春;呂蕾;董俊;孟祥飛;盧楊
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基于相關分析和馬氏距離的變壓器在線監測信息聚合分析方法，屬于電力系統高壓設備的狀態監測技術領域。本發明的技術方案是利用變壓器在線監測獲得的多維信息，首先進行數據歸一化和標準化數據預處理，其次對預處理后的數據以當前采樣點的前M個點構成一組時窗長度進行局部相關系數的計算。再次，利用所獲得的原始多維信息特征矩陣計算各樣本與分布中心的馬氏距離，提取距離大于距離整定值z_set的數據異常樣本，基于異常樣本找到與之對應的原始異常數據樣本，最終進行數據異常驗證說明。經仿真表明，使用距離中心的馬氏距離，不僅可以定性檢測出異常，而且還可以定量表示異常程度，便于運行人員感知運行態勢。

技術領域

本發明提供一種基于相關分析和馬氏距離的變壓器在線監測信息聚合分析方法，屬于電力系統高壓設備的狀態監測技術領域。

背景技術

變電站設備在線監測系統由于可實時反映設備運行狀態，廣泛應用于智能變電站一次設備智能化，對變電設備的運行狀態進行全程跟蹤，監測其在實際運行過程中健康狀態和壽命情況，在保證安全性和可靠性的前提下，合理安排試驗檢修，提高電力設備的使用率與使用年限是電力系統一直以來的追求。在線監測系統便是在這樣的需求下應運而生的。目前由于變電站在線監測設備數據精度低，數據的連續性難以保證，導致了變電站設備“體征”信息孤島嚴重，未實現設備運行、監測等信息間互聯互通，導致缺乏基于設備運行、各監測單元多維信息橫向維度以及時間縱向維度全景信息可靠綜合診斷。由于在變電站的在線監測中，變壓器作為變電站內的主體設備，對變壓器在線監測數據進行處理具有重要意義，并且在電力設備狀態監測研究中，變壓器狀態監測發展時間最長，應用也最廣泛，數據較為豐富和完善。所以，選取變壓器在線監測作為研究實例。

由于存在上述因素，針對目前變電站設備在線監測目前所存在的問題，為利用變壓器在線監測多維信息，挖掘信息所存在的內在規律，一種基于相關分析和馬氏距離的變壓器在線監測信息聚合分析方法。利用變壓器在線監測獲得的多維信息，首先進行數據歸一化和標準化數據預處理，其次對預處理后的數據以當前采樣點的前M個點構成一組時窗長度進行局部相關系數的計算。再次，利用所獲得的原始多維信息特征矩陣計算各樣本與分布中心的馬氏距離，提取距離大于距離整定值z_set的數據異常樣本，基于異常樣本找到與之對應的原始異常數據樣本，最終進行數據異常驗證說明。經仿真表明，使用距離中心的馬氏距離，不僅可以定性檢測出異常，而且還可以定量表示異常程度，便于運行人員感知運行態勢。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于相關分析和馬氏距離的變壓器在線監測信息聚合分析方法，用以解決上述問題。

本發明的技術方案是：一種基于相關分析和馬氏距離的變壓器在線監測信息聚合分析方法，利用變壓器在線監測獲得的多維信息，首先進行數據歸一化和標準化數據預處理，其次對預處理后的數據以當前采樣點的前M個點構成一組時窗長度進行局部相關系數的計算。再次，利用所獲得的原始多維信息特征矩陣計算各樣本與分布中心的馬氏距離，提取距離大于距離整定值z_set的數據異常樣本，基于異常樣本找到與之對應的原始異常數據樣本，最終進行數據異常驗證說明。經仿真表明，使用距離中心的馬氏距離，不僅可以定性檢測出異常，而且還可以定量表示異常程度，便于運行人員感知運行態勢。

具體步驟如下：

第一步、數據歸一化，標準化等預處理。由于變壓器在線監測數據種類繁多，單位不一，數據存在冗余。因此，將不同采樣頻率下具有不同單位的數據進行歸一化和標準化處理。將選定對象x(n)與其余監測數據數據y(n)求取其均方根為：

式(1)、(2)中，N為相關信號采樣點數。

定義數字信號x(n)和y(n)互相關函數如下：