[發(fā)明專利]一種應(yīng)用空間分析理論改進(jìn)的變壓器Duval Pentagon1故障診斷方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110352358.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113051829B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡東;張丞鳴;謝菊芳
• 申請（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F111/08
• 代理公司: 重慶青飛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50283
• 代理人: 張琴

1.一種應(yīng)用空間分析理論改進(jìn)的變壓器DuvalPentagon1故障診斷方法，其特征在于，主要包括：

S1：收集實(shí)際工程中采集到的各種故障案例油中溶解氣體樣本數(shù)據(jù)，用來構(gòu)建故障案例樣本庫；

S2：針對每個故障案例樣本，計(jì)算由％H₂,％C₂H₂,％C₂H₆,％C₂H₄,％CH₄所構(gòu)成不規(guī)則多邊形質(zhì)心(C_x,C_y)；

S3：通過KDE方法對各種故障案例樣本(C_x,C_y)數(shù)據(jù)的空間分布模式進(jìn)行定量分析：

對各種故障案例樣本(Cx,Cy)數(shù)據(jù)的空間分布模式進(jìn)行定量分析使用KDE定義式(1)：

式(1)中，X₁,…,X_n是總體中獨(dú)立同分布樣本，d為x的維數(shù)；k()為核函數(shù)；(x-X_i)為x到X_i的距離；帶寬h0；

故障案例樣本(C_x,C_y)數(shù)據(jù)的空間分布密度M計(jì)算過程包括以下步驟：

S301：確定樣本x維數(shù)；故障案例樣本(C_x,C_y)是2維數(shù)據(jù),因此d＝2；

S302：選擇k()為核函數(shù)；

S304：確定帶寬h，設(shè)A表示給定一類故障的(C_x,C_y)數(shù)據(jù)集,確定其KDE的帶寬h使用式(2)：

式(2)中，S(h)為帶寬為h時A各元素代入式(4)計(jì)算的分布密度值所構(gòu)成的多重集；K(h)為帶寬為h時S(h)具有K(h)種類型的元素；c_v(h)為帶寬為h時S(h)元素的離散系數(shù)；σ(h)為帶寬為h時S(h)元素的標(biāo)準(zhǔn)差；μ(h)為帶寬為h時S(h)元素的平均值；H^*c_v|H*K為K(h)取最大值條件下c_v(h)取最大值時的帶寬；

S4：應(yīng)用B樣條理論構(gòu)造各種故障模式密度曲面，用于表征各種故障模式的空間分布模式：

應(yīng)用B樣條理論構(gòu)造各種故障模式密度曲面的過程包括以下步驟：

S401：散亂數(shù)據(jù)網(wǎng)格化；

a)設(shè)A表示給定故障模式的(C_x,C_y)數(shù)據(jù)集，(C_x,C_y)表示元素在xOy平面的空間位置，M表示(C_x,C_y)處的分布密度值；

b)在DuvalPentagon1區(qū)域內(nèi)構(gòu)造(n+1)+(m+1)的非均勻矩型數(shù)據(jù)網(wǎng)格點(diǎn)陣；

c)在數(shù)據(jù)網(wǎng)格點(diǎn)陣的構(gòu)造過程中要求數(shù)據(jù)集A中元素的(C_x,C_y)位于網(wǎng)格點(diǎn)上(n+1)+(m+1)crad(A)；

S402：構(gòu)造形值點(diǎn)數(shù)據(jù)集{Q_k,l}，構(gòu)造{Q_k,l}的過程包括以下步驟：

a)按照式(2)確定數(shù)據(jù)集A中元素的(C_x,C_y)數(shù)據(jù)的KDE帶寬；

b)根據(jù)數(shù)據(jù)集A中元素的(C_x,C_y)，按照式(1)計(jì)算每個網(wǎng)格點(diǎn)(x,y)的分布密度值M；

c)分布密度值M標(biāo)準(zhǔn)化處理，處理方式為M′＝(M-M_min)/(M_max-M_min)；

d)由所有網(wǎng)格點(diǎn)的(x,y,M′)數(shù)據(jù)構(gòu)成形值點(diǎn)數(shù)據(jù)集{Q_k,l}；

S403：設(shè)給定(n+1)+(m+1)個數(shù)據(jù)點(diǎn){Q_k,l}，k＝0,1,…,n和l＝0,1,…,m，根據(jù){Q_k,l}使用反算法計(jì)算故障模式的(p,q)次B樣條插值密度曲面的過程包括以下步驟：

a)確定參數(shù)，按照Q_k,l分布情況確定u和v的方向；

b)計(jì)算每一點(diǎn)Q_k,l對應(yīng)的參數(shù)與

設(shè)則計(jì)算公式為式(3)：

設(shè)則計(jì)算公式為式(4)：

c)計(jì)算節(jié)點(diǎn)矢量U與V；

設(shè)u∈[0,1]則U計(jì)算公式為公式(5)：

設(shè)v∈[0,1]則V計(jì)算公式為式(6)：

d)計(jì)算u和v方向的單變量p、q次B樣條基函數(shù)值，建立以控制點(diǎn)P_i,j為未知量的方程組；

(p,q)次B樣條曲面插值公式為式(7)：

設(shè)D_0,l和D_n,l分別為曲線首末端點(diǎn)處的一階導(dǎo)矢，以式(7)中R_i,l為未知量的方程組為式(8)：

設(shè)D_k,0和D_k,m分別為曲線首末端點(diǎn)處的一階導(dǎo)矢，以式(7)中P_i,j為未知量的方程組為式(9)：

e)連續(xù)求解式(8)和式(9)方程組解得由Q_k,l反求的P_i,j；

f)根據(jù)P_i,j構(gòu)造(p,q)次B樣條曲面，計(jì)算曲面上任意點(diǎn)的位置矢量，計(jì)算公式為式(10)：

S5：通過對各種故障模式的密度曲面進(jìn)行空間疊置分析，確定待檢樣本的故障模式：

令待檢樣本為p，其故障模式確定的過程包括以下步驟：

S501：依據(jù)p和DL/T722-2014的油中溶解氣體含量注值應(yīng)用原則，判斷變壓器內(nèi)部是否存在故障；

S502：當(dāng)判定變壓器內(nèi)部存在故障后，按照DuvalPentagon1計(jì)算規(guī)則計(jì)算p的(C_x,C_y)；

S503：根據(jù)各種故障模式密度曲面和(C_x,C_y)，確定(C_x,C_y)處M_PD、M_D1、M_D2、M_T1、M_T2和M_T3；

S504：計(jì)算p的故障模式信度向量M′_BPA的過程包括以下步驟：

a)：對M_PD、M_D1、M_D2、M_T1、M_T2、M_T3做進(jìn)一步處理，處理方法為式(11)：

式(11)中，M_PD、M_D1、M_D2、M_T1、M_T2和M_T3分別表示PD、D1、D2、T1、T2和T3密度曲面上的分布密度值；M′_PD、M′_D1、M′_D2、M′_T1、M′_T2和M′_T3分別表示PD、D1、D2、T1、T2和T3發(fā)生概率；

b)：p支持PD、D1、D2、T1、T2和T3發(fā)生，用事件A_PD、A_D1、A_D2、A_T1、A_T2和A_T3表示，定義識別框架為Θ＝{A_PD,A_D1,A_D2,A_T1,A_T2,A_T3}因?yàn)楦鞣N故障模式密度曲面構(gòu)造過程相互獨(dú)立，所以m(A)＝0,s.t.Card(A)≥2，基于DuvalPentagon1的故障模式BPA函數(shù)定義為式(12)：

p的故障模式信度向量M′_BPA＝(m(A_PD),m(A_D1),m(A_D2),m(A_T1),m(A_T2),m(A_T3))＝(M′_PD,M′_D1,M′_D2,M′_T1,M′_T2,M′_T3)；

S505：根據(jù)M′_BPA元素?cái)?shù)值大小，確定待檢樣本p的故障模式，M′_BPA中最大值元素對應(yīng)的故障模式即為p的故障模式，M′_BPA中各元素能表示各種故障模式發(fā)生的概率。