[發明專利]一種基于聚類特征樹的變壓器無監督運行狀態識別方法

在審

• 申請號: 202010795750.8
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112132173A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 魏星;陳奐;桂昌乾;許朝萍;覃義榮;楊昌友;楊皓;劉君;石鵬昌;張顯文;張宇紅;詹樂貴;廖文彪;潘雄峰;趙輝;王帥;鄭小波;王龍;鄭文;顏世強;鄧華;張旭;沈正康;楊小軍;李姜嫻;王志甫;趙勝;謝菲;楊鍇;劉佳;楊昌碑
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06Q50/06
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙) 51238
• 代理人: 胡琳梅

本發明公開了一種基于聚類特征樹的變壓器無監督運行狀態識別方法，用于表征變壓器的實時運行狀態。該方法是根據變壓器在線監測數據進行聚類特征樹建模，發掘變壓器穩定運行時的狀態模式和特征；然后對當前時刻在線監測數據進行分析計算；最后匹配狀態模式和特征并給出運行狀態的識別結果。該方法可以輔助電網短期運行和在線調度決策，進一步提升電力企業設備精益管理的水平，為檢修運維方式提供數據支撐。

技術領域

本發明涉及電力設備狀態監測與故障診斷技術領域，特別涉及一種基于聚類特征樹的變壓器無監督運行狀態識別方法。

背景技術

變壓器作為電力系統中重要的電氣設備之一，它一旦發生事故，所需的修復時間較長，造成的影響也比較嚴重。隨著我國電力工業的徐速發展，電網規模不斷擴大，電力變壓器的單機容量和安裝容量隨之不斷增加，電壓等級也在不斷地提高。一般而言，容量越大，電壓等級越高，變壓器故障造成的損失也就越大。變壓器是電力系統的核心元件，其運行狀態時評估整個系統可靠性的重要指標，為保障其平穩運行，有必要對變壓器的實時運行狀態進行有效識別。

發明內容

有鑒于此，本發明的第一方面的目的是提供一種基于聚類特征樹的變壓器無監督運行狀態識別方法。

本發明的第一方面的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于聚類特征樹的變壓器無監督運行狀態識別方法，其特征在于：所述方法包括：

根據變壓器在線監測數據進行聚類特征樹建模，發掘變壓器穩定運行時的狀態模式和特征；

對當前時刻在線監測數據進行分析計算；

匹配狀態模式和特征并給出運行狀態的識別結果。

特別地，所述聚類特征數建模包括以下步驟：

步驟S21：根據變壓器穩定運行時的歷史在線監測數據進行Birch層次聚類，構建聚類特征樹，選擇最能表征變壓器運行狀態的在線監測油中溶解氣體來構建訓練集；

步驟S22：從訓練集依次讀入樣本，從根節點依次往下到內部節點再到葉節點進行訪問，將樣本點不斷放入節點中的元組，設置元組半徑r，每新讀入一個樣本，計算該樣本與各個節點中各元組集合的豪斯多夫距離d_H，如d_Hr，則加入該元組，否則設置新元組放置該樣本，不斷重復上述過程，直到所有樣本都被放置在聚類特征樹節點中的元組，每個節點就是一個聚類的簇，記錄每個簇的中心向量.

特別地，所述豪斯多夫距離計算公式如下：

d_H(A,B)＝max(d_h(A,B),d_h(B,A))；

其中，A和B表示兩個集合，a和b分別是兩個集合中的樣本點。

特別地，根據Birch聚類特征樹的聚類結果標記變壓器穩定狀態模式，標記步驟如下：

剔除聚類結果中離群樣本組成的簇；聚類結果中由稀疏數據組成的節點簇的狀態模式不足以代表整體樣本的模式特征，將這些稀疏數據簇作為離群樣本剔除，只考慮稠密數據的簇，其中，稀疏數據指節點中所有元組樣本總數量少于所有簇的平均樣本量；

根據剔除離群樣本后的簇中的樣本范圍來標記穩定模式域。

特別地，剔除后剩余n個簇C1、C2、……，Cn，分別計算n個簇樣本集合之間的平均距離d_avg，如C1計與C2之間的平均距離d_avg(C1,C2)的計算公式如下：