[發明專利]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

• 申請號: 201910959088.2
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110703151A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 張占龍;武雍燁;鄧軍;蔣培榆;董子健
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01R31/62
• 分類號: G01R31/62;G01H17/00;G06K9/62;G06N7/00
• 代理公司: 11275 北京同恒源知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法，屬于電力系統領域。采用振動加速度傳感器測量得到變壓器振動信號，基本方法選取盲源分離算法，對測量得到的變壓器振動信號采用盲源分離技術進行信號分離，得到相應的變壓器內部構件信號頻譜，基于貝葉斯網絡理論建立貝葉斯網絡模型，并將振動信號100Hz處的頻率比重作為故障特征量導入貝葉斯網絡模型作為根節點，設定變壓器運行狀態參數，并分別用不同數值來表示，根據根節點的列向量中的根節點數值，判斷變壓器的故障狀態。

技術領域

本發明屬于電力系統領域，涉及基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法。

背景技術

對于變壓器內部故障的常用的檢測措施主要囊括：短路阻抗法、頻響分析法、低壓脈沖法、傳遞函數法等。但是這些方法或實驗方法復雜，對設備狀態要求不低，或需要變壓器退出運行，難以滿足無時間差監測的要求，亦或是監測結果具有滯后性，往往在難以在發生潛伏性故障的早期盡早發現故障。此外，這些方法大多無法實現對于變壓器內部故障的定位，僅能用于判斷變壓器內部是否產生故障，具有較大的局限性。

變壓器表面振動分析法是一種在變壓器器身外的的分析檢測方法，利用裝設在變壓器表面的壓感式振動傳感器，抓取變壓器箱體振動脈沖的時頻域特征，進一步抓取變壓器繞組和鐵芯的動態工作狀態，實現對繞組和鐵芯的無時間差監測，能為工作人員提供有效的實時繞組鐵芯的狀態信息，估計繞組和鐵芯的健康程度，預判壽命周期和可能發生的異常狀態。國家能源局和國家電網公司分別在2010年和2008年頒布相關行業標準，首次確定把振動頻譜分析納入變壓器日常巡視檢修的工作中，并給予極高的權重占比，作為日常變壓器實時監測和狀態評估的一個重要依據。但由于理論分析的缺少和長期在線監測應用的不足，在實際日常工作中應用仍有很多瓶頸：首先，傳感器監測到的振動信號是由變壓器內部繞組和鐵芯等部件振動信號混疊而成，其振動頻譜在100-2000Hz的頻域中大多處于重疊狀態，振動分析法通常基于振動100Hz振幅高低判定變壓器內部故障情況，但由于變壓器內部部件振動信號混疊，往往導致造成診斷難度上升，造成故障診斷正確率不高；其次，目前振動分析時采用的主要方法是小波分析和經驗模態分解兩種方法，但這兩種方法只能將不同頻率的振動信號進行分解，無法將不同部件產生的振動信號進行分離，無法將變壓器故障位置較為準確的定位到變壓器內部某個具體部件，需要停電進行狀態檢查才能進行判斷，而停電檢查往往會對供電可靠性造成較大影響。傳統的振動分析法難以滿足目前對于變壓器內部故障診斷的準確性和故障定位的要求，必須引入新的方法對其進行改進

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

基于振動盲源分離和貝葉斯模型的變壓器故障診斷方法，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)變壓器貝葉斯網絡模型的建立。

可選的，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，輸出的電壓信號經信號適配器送入到基數據采集卡中，然后經USB接口將振動信號存儲在計算機中。

可選的，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)