[發明專利]一種基于隸屬度的變壓器故障診斷方法

在審

• 申請號: 201910073914.3
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109669086A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 李恩文;王力農;宋斌
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01N30/86
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 彭艷君

本發明涉及變壓器故障診斷技術，具體涉及一種基于隸屬度的變壓器故障診斷方法，利用已知故障類型的變壓器油中溶解氣體數據，用聚類的方法得到每種故障對應的典型色譜數據；對于待診斷的油中溶解氣體數據，逐一的計算其與每種故障的典型色譜數據相似度，再將相似度進行歸一化得到對每種故障的隸屬度，用隸屬度刻畫該待診斷數據對每種故障的隸屬程度，實現故障診斷。該方法克服了三比值法、大衛三角形法等傳統方法在故障邊界附近容易出現誤判的缺點，可精細刻畫過熱性故障和放電型故障的嚴重程度，故障診斷正確率較高。并且較之于支持向量機、人工神經網絡等智能診斷方法，數學過程簡單，實用。

技術領域

本發明屬于變壓器故障診斷技術領域，尤其涉及一種基于隸屬度的變壓器故障診斷方法。

背景技術

電力變壓器和與之配套的電抗器、電流互感器、電壓互感器等是電力系統中最重要的電氣設備。這些充有礦物絕緣油和以紙或壓層紙板為絕緣材料的電氣設備的運行狀態(特別是電力變壓器的運行狀態)對電力系統運行的可靠性具有決定性作用。電力系統廣泛采用氣相色譜法來查找變壓器絕緣缺陷，在電力設備預防性試驗中及時發現了很多隱患，變壓器油中溶解氣體分析是實現變壓器故障診斷最常用的方法。充油電力變壓器內部結構復雜，電場和熱場分布不均勻。在正常運行下，充油電氣設備內部絕緣油和固體絕緣材料由于受到電場、熱場及水分、氧氣的作用，在銅、鐵等材料的催化作用下，隨運行時間的增長而發生速度緩慢的老化現象，除產生一些非氣態的劣化產物外，還會產生少量的氫、低分子烴類氣體和碳的氧化物。當充油設備內部存在早期故障或逐漸形成新故障時，產氣量和產氣速率將逐漸增大，氣體在油中不斷積累，并經對流和擴散作用而不斷溶解，直到飽和而析出氣泡。對于判斷充油電氣設備內部故障有價值的氣體是氫氣(H₂)、甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、乙烯(C₂H₄)、乙炔(C₂H₂)。目前廣泛使用的是三比值法和大衛三角形法。三比值法利用上述五種氣體含量的三對比值的編碼組合來進行故障類型的判斷，大衛三角形法是將三角形劃分為不同的故障區域，利用數據所處的故障區域來進行故障判別。上述兩種方法，故障之間存在嚴格的界限，界限附近的數據容易出現誤判。基于現代智能算法的各種智能分類器，如人工神經網絡、支持向量機等方法也被用于變壓器故障診斷，但是這些方法診斷結果依賴于大量的樣本進行訓練學習，且通常較為復雜，在現實中的應用受到限制。

申請號為CN201410350643.9，名稱為“一種基于加權灰色關聯和模糊聚類的變壓器故障診斷方法”，發明人郭昆亞等的專利利用聚類算法得到典型故障序列，但是其利用加權灰色關聯的方式實現隸屬度的計算和故障診斷。申請號為CN201610439891.X，名稱為“電力變壓器故障診斷方法及裝置”，發明人劉育權等的專利也利用聚類算法構建了標準譜矩陣，但其利用主成分分析、計算歐拉距離等方式實現故障診斷。申請號為CN201610920266.7，名稱為“電力變壓器的故障診斷方法及診斷裝置”，發明人覃煜等的專利建立故障標準序列，將待診斷數據與標準序列放在一起，利用聚類算法迭代求解隸屬度矩陣，進而實現故障診斷。申請號為CN201710842990.7，名稱為“基于改進模糊C均值聚類算法的變壓器故障診斷方法”，發明人羅靜等的專利采用模糊聚類的方法，得到聚類中心，通過統計聚類中心中各種故障類型所占比例，并結合待診斷數據的隸屬，確定其故障類型。

發明內容

本發明的目的是提供一種通過聚類方法得到每種故障對應的典型色譜數據，據此計算隸屬度來實現變壓器故障診斷的方法。該方法提供了故障典型色譜，構建了一種新的隸屬度計算方法，直接計算待診斷數據與典型色譜之間的隸屬度實現故障診斷。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于隸屬度的變壓器故障診斷方法,包括以下步驟：