[發明專利]油浸式變壓器狀態評價方法

有效

• 申請號: 201810347956.7
• 申請日: 2018-04-18
• 公開（公告）號: CN108845074B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 陳田;辛建波;黎詩義;康琛;王鵬;陳麗勤
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01R31/12
• 代理公司: 南昌青遠專利代理事務所(普通合伙) 36123
• 代理人: 劉愛芳

1.一種油浸式變壓器狀態評價方法，其特征在于，包括：

步驟1，根據油浸式變壓器油氣譜分析獲得油氣信息，提取待測數據x，待測數據x是含有五個維度信息的特征向量，五個維度信息分別為H₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂的氣體體積濃度；

步驟2，獲取包含低溫過熱F1、中溫過熱F2、高溫過熱F3、局部放電F4、低能放電F5、高能放電F6這六種故障類型的故障油浸式變壓器的歷史數據，所述歷史數據包含與步驟1中待測數據x相同的五個維度數據，根據故障類型，將所述歷史數據分為六個故障簇C₁，C₂，C₃，C₄，C₅，C₆；

步驟3，計算待測數據x和六個故障簇間的相對鄰近度l_c1(x,k)、l_c2(x,k)、l_c3(x,k)、l_c4(x,k)、l_c5(x,k)、l_c6(x,k)，其中k為選定的用來計算相對臨近度的臨近數據點個數，計算出六個相對鄰近度中的最大值為l_max；

步驟4，根據最大值l_max的大小，判定油浸式變壓器所屬狀態并進行相應的后續處理，其中，若l_max大于0.8，將設備的狀態標記為故障狀態，且該設備的故障類別為此鄰近的故障數據簇的故障類別；若l_max處于區間[0.6，0.8]，將設備的狀態標記為潛伏故障狀態，并進一步判斷設備向故障狀態轉化的速度和趨勢；若l_max小于0.6，將設備的狀態標記為健康狀態，并計算設備的健康得分；

所述步驟3中，采用以下方法計算六個相對鄰近度中的最大值為l_max：

記故障類型編號為j的簇為C_j，采用以下公式計算數據點x與數據簇C_j的鄰近度l_j(x,k)：

其中，C_j(x,k)是數據點x的在簇C_j當中k個最近鄰點的集合，y是簇中的一個x的最近鄰點，d(x,y)是x和y之間的歐式距離；

將C_j內部數據點作為待測數據點，并以此計算出簇內鄰近度，對所有內部數據點的簇內鄰近度取平均值，得到C_j的基準鄰近度l_jref；

數據點x和簇C_j的鄰近程度由相對鄰近度l_cj(x,k)表示：

最大鄰近度l_max由下式計算出：

l_max＝max(l_c1(x,k),l_c2(x,k),l_c3(x,k))；

所述歐式距離d(x,y)由以下公式計算：

其中，m為數據維數，x_i代表數據點x在維度i上的坐標，y_i代表數據點y在維度i上的坐標，λ_i為維度i上的歸一系數；

所述步驟4中，判斷設備向故障狀態轉化的速度和趨勢的步驟具體包括：

步驟a，采集并分析預設時間內油浸式變壓器的油氣數據，用不同時間的數據x構成時間序列X，具體包括以下步驟：

(1)設定序列X的長度N；

(2)確定末數據點時標t_xN：將數據點x的采集時刻設定為t_xN；

(3)計算相對鄰近度：設定序列X的最大搜尋時間t_xmax；計算t∈[t_xs-t_xmax,t_xmax]范圍內的數據點x(t)和故障數據簇C_j的相對鄰近度l_cj(x(t),k)；

(4)確定初數據點時標t_x1：從t_xN開始向前搜索第一個相對鄰近度l_cj(x(t),k)＝0.5±ε_x的數據點x(t)，ε_x為搜索允許誤差，如果有符合要求的數據點，將對應數據采集時刻設定為t_x1；若無符合要求的數據點，將t_xN-t_xmax設定為t_x1；

(5)獲取時間序列：以d_tx＝Δt_x/(N-2)為抽樣間隔，從t_x1開始按照時間次序抽取N個數據點，得到最終的時間序列X＝{x(t_x1),x(t_x2),…,x(txN)}；

步驟b，對與x最近鄰的故障數據簇C_j中和數據點x最靠近的k個故障數據點y_i(i＝1,2,…,k)提取對應的時間序列，標記為y_i(i＝1,2,…,k)；

步驟c，計算序列X和序列Y₁,Y₂,…,Y_k的動態時間彎曲距離D_dtw1,D_dtw2,…,D_dtwk；

其中，時間序列X＝{x(t_x1),x(t_x2),…,x(txN)}和時間序列Y＝{y(t_y1),y(t_y2),…,y(tyN)}之間的動態時間彎曲距離通過以下公式計算獲得：

式中，d(x(t_x1),y(t_y1))＝||x(t_x1)-y(t_y1)||；R(X)＝{x(t_x2),x(t_x3),…,x(t_xN)}；R(Y)＝{y(t_y2),y(t_y3),…,y(t_yN)}；

步驟d，計算序列X和序列Y₁,Y₂,…,Y_k的歸一距離D₁,D₂,…,D_k；

其中，歸一距離D(X,Y)通過以下公式計算：

D(X,Y)＝D_dtw(X,Y)/N

式中，N為序列X和序列Y的長度；

步驟e，計算油浸式變壓器的預期故障發展時間：

對于和序列X之間的距離D_i小于閾值T_D的序列Y_i，采用以下公式計算故障發展時間Δt_bi：

Δt_bi＝t_ybi-t_yNi；

將符合條件的所有故障發展時間歸算到和與序列X相同的時間尺度下再求取平均值，以得到設備的預測故障發展時間Δt_b：

式中，C為所有距離條件的序列Y_i的故障發展時間Δt_bi的集合，N_c為C中的元素個數，dt_yi為序列Y_i的采樣時間間隔，dt_x為序列X的采樣時間間隔。

2.根據權利要求1所述的油浸式變壓器狀態評價方法，其特征在于，所述步驟4中，計算設備的健康得分的步驟具體包括：

對于每一類確定故障類型j，已知數據點x與其鄰近度l_cj(x,k)，將鄰近度轉化為設備與這一故障類型相關的健康得分，設定100為滿分，則設備在某個故障類別下的健康得分F_j(t)的公式為：

F_j(t)＝100·(1-max(1,l_cj(x,k)))

對設備在所有故障類別下的故障得分進行加權，得到設備的最終將健康狀態得分：

式中，P_j為j類故障對應的權重。