[發明專利]基于辛幾何變換評估變壓器繞組抗短路能力的方法及系統

在審

• 申請號: 202011144451.4
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112560888A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 王佳旭;郭健;丁高朋;欒宇;張文澤;周云山
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/00;G06F17/16;G06F17/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陸燁

本發明提供了一種基于辛幾何變換評估變壓器繞組抗短路能力的方法及系統，屬于電力設備監測技術領域。該方法對采集到的變壓器振動信號進行辛幾何模態分解，得到多個單分量，利用Pearson相關系數對所有單分量進行相似度檢驗，設定閾值并進行顯著性分析將分量進行合并，從而獲取辛幾何模態分量。計算辛幾何模態分量的峭度因子并預設缺省值組成一組特征向量，設定評估標準，對極限學習機進行訓練，獲得辛幾何變換?極限學習機繞組抗短路能力評估模型，將特征向量作為該模型的輸入，從而得到評估結果。本發明實時性更好，判別正確率更高，可以有效的甄別變壓器長期運行潛伏的安全隱患。

技術領域

本發明涉及電力設備監測技術領域。

背景技術

電力變壓器在電力系統中承載著變送電的重要任務。其運行環境及工作狀態十分復雜，時常會發生不可抗力的短路故障導致的短路電流沖擊，短路電流會使其繞組受到巨大的電磁力而發生變形。繞組形變具有一定的累積效應。當其形變不大時，對變壓器正常運行影響甚微；當其形變累積到一定閾值時，即使不大的過電流也會使得變壓器機械失效或絕緣擊穿，造成的停電故障將會帶來巨大的經濟損失。這對變壓器繞組的抗短路能力檢測提出了更高的要求。在變壓器運行的過程中，本體的振動信號包含了豐富的繞組健康信息，對振動信號的特征量進行提取并分析，可以有效地對變壓器繞組的抗短路能力進行實時評估。目前最為可靠的檢測技術均為離線檢測，即故障發生后，對變壓器進行故障篩查和定位。離線方法雖然可靠性高，但由于變壓器故障引起的停機，脫網，大范圍停電以及其自身的損壞會造成巨大的經濟損失。

在變壓器運行的過程中，本體的振動信號包含了豐富的繞組健康信息，為此許多專家和學者在基于振動信號對變壓器繞組進行在線監測方面做了許多工作。現有的對振動信號分析的技術主要有小波分析，經驗模態分解法和集合經驗模態分解；小波分析法：該方法通過選定小波基函數，對原始振動信號進行擬合，獲取振動信號在不同頻段上的能量特征，但該方法的小波基函數難以自適應信號，需要不斷選擇，且頻率分辨率隨著頻率升高而降低；經驗模態分解法：該方法首先用三次樣條插值獲取信號的上下包絡線，計算上下包絡線的均值，并用原信號減去該均值，形成一個新的離散序列，若該序列仍存在局部極大值或極小值，則繼續重復上述步驟，直到上下包絡均值為零為止，從而得到若干個本征模函數，但該方法在頻率分量較多、噪聲較大時存在著模態混疊的問題，分解效果不理想；集合經驗模態分解：該方法為改進的經驗模態分解，通過在分解前加入均勻的高斯白噪聲，以期減小模態混疊，但由于加入了噪聲，該方法在分解后會存在虛假分量，由于加入了噪聲，計算時間也相對延長。

發明內容

發明目的：為解決上述背景技術中存在的問題，本發明提供了一種基于辛幾何變換評估變壓器繞組抗短路能力的方法及系統。

技術方案：本發明提供了基于辛幾何變換評估變壓器繞組抗短路能力的方法，具體包括如下步驟：

步驟1：將加速度振動傳感器置于變壓器箱體表面，實時采集關于幅值-時間的離散振動信號；

步驟2：對采集的離散振動信號進行辛幾何模態分解，從而得到多個單分量信號；

步驟3：采用Pearson相關系數遍歷所有單分量信號，判斷兩個單分量信號之間的相似性；從而得到若干組辛幾何分量，且每組辛幾何分量中各單分量間的Pearson相關系數位于預設的范圍內；

步驟4：計算每一組辛幾何分量組的峭度因子；并基于預設的缺省值，將每個峭度因子組成一組增廣特征向量；

步驟5：建立極限學習機模型，根據步驟1-步驟4采集變壓器在不同運行狀態下的關于離散振動信號的歷史增廣特征向量，基于變壓器型號，對變壓器在不同運行狀態下的繞組抗短路能力進行評估；并將該歷史增廣特征向量作為極限學習機模型的輸入，對極限學習機模型進行訓練和優化；

步驟6：將實時增廣特征向量輸入至訓練好的極限學習機模型中，得到當前狀態下變壓器的繞組抗短路能力的評估結果。