[發(fā)明專利]基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法

在審

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• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110703151A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張占龍;武雍燁;鄧軍;蔣培榆;董子健
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: G01R31/62
• 分類號: G01R31/62;G01H17/00;G06K9/62;G06N7/00
• 代理公司: 11275 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙榮之

1.基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

(1)振動信號的測量和采集；

(2)盲源分離算法；

(3)盲源分離算法性能驗證；

(4)分離信號的特征量提取；

(5)變壓器貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的建立。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法，其特征在于：所述步驟(1)具體為：

振動傳感器依照均勻分布的原則安裝在變壓器油箱表面，輸出的電壓信號經(jīng)信號適配器送入到基數(shù)據(jù)采集卡中，然后經(jīng)USB接口將振動信號存儲在計算機中。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法，其特征在于：所述步驟(2)具體為：

在源信號未知的前提下，對混合信號進行線性變換，使得變換后的信號和源信號具有相同的波形；假設(shè)源信號為S(t)，各分量之間互相獨立，觀測到的混合信號為X(t)

X(t)＝AS(t) (1)

式中，A為混合矩陣，為了簡單起見，式(1)中S(t)和X(t)中的分量個數(shù)是相等的，這種情況下A即為一個方陣；ICA算法的目的是找到另一個方陣W，使得

式中，W稱為分離矩陣；G稱為全局矩陣，G＝WA；即為最終的分離信號，具有與源信號S(t)相等的廣義形式。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法，其特征在于：所述步驟(3)具體為：

以根據(jù)變壓器振動特性，對測量得到的得到的變壓器振動信號進行分離；為檢驗分離效果，采用兩種檢驗標準，分別用Amari誤差率和信號波形相似系數(shù)進行檢驗。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法，其特征在于：所述步驟(4)具體為：

利用FFT獲得分離后的振動信號50～4000Hz頻率范圍內(nèi)，為50Hz倍頻的振動頻譜，獲得以下6個的振動特征參數(shù)：基頻幅值A(chǔ)₁₀₀；、主頻率f_m、主頻幅值A(chǔ)_m、振動功率譜密度psd、奇偶次諧波比H和頻率比重p_f；對變壓器振動信號進行分析時通常選取頻率為100Hz的振動諧波分量進行分析，設(shè)定100Hz處的振動頻率為基頻，將頻率比重p₁₀₀作為故障特征量導(dǎo)入貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型中作為根節(jié)點。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法，其特征在于：所述步驟(5)具體為：

在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)根節(jié)點、中間節(jié)點及葉節(jié)點所處的各個狀態(tài)分別用和L_q變量表示，其中s_i、t_j、q分別表示相應(yīng)節(jié)點故障狀態(tài)的個數(shù)；在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)算法基礎(chǔ)上，構(gòu)建電力變壓器貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，將變壓器劃分為本體及附件兩大部分，其中本體包括絕緣介質(zhì)、繞組及鐵芯；附件包括套管、冷卻系統(tǒng)、分接開關(guān)；

首先將故障樹中的頂事件對應(yīng)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的葉節(jié)點，底事件對應(yīng)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的根節(jié)點，中間事件對應(yīng)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中的中間節(jié)點；對于故障樹中重復(fù)的事件，在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中只須構(gòu)建一個節(jié)點；然后根據(jù)故障樹中各事件之間的邏輯關(guān)系連接各節(jié)點，有向邊的指向與邏輯或門的輸入、輸出方向一致，即由邏輯或門的輸入端指向輸出端；假設(shè)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的根節(jié)點變量為R_i，i＝1,2,...,7，中間節(jié)點變量為M_j，j＝1，2，葉節(jié)點變量為L，將分離得到的故障特征量導(dǎo)入變壓器貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，判斷變壓器故障位置；

當變壓器產(chǎn)生故障時，變壓器故障部件振動產(chǎn)生的振動信號頻譜會發(fā)生改變，但是由于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多個部件的振動信號混疊，對整體的振動信號進行分析時只能確定特定頻率幅值發(fā)生改變，從而判斷變壓器發(fā)生故障；采用盲源分離技術(shù)分離變壓器振動信號后，將振動信號頻率比作為故障特征量導(dǎo)入貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，得到根節(jié)點向量，判斷變壓器的故障部位。