專利名稱：電力變壓器智能在線狀態(tài)評(píng)判方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變壓器監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變壓器在線監(jiān)測及狀態(tài)評(píng)判方法，適用于變壓器工作狀態(tài)的在線監(jiān)測及其健康狀況的智能分析。
背景技術(shù)：
變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其設(shè)備的可靠運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。為了提高供電可靠率，除了在設(shè)備訂貨階段應(yīng)選用技術(shù)過硬、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異的變壓器以外，更重要的一點(diǎn)是要不斷提高主變壓器的運(yùn)行、維護(hù)及檢修水平。常規(guī)的事后維修和預(yù)防維修的檢測方法與現(xiàn)代化狀態(tài)維護(hù)發(fā)展趨勢不相適應(yīng)，為了保證電力系統(tǒng)供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性，電力設(shè)備的在線監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生。繞組變形在變壓器故障中占有很大的比例。因此，在線監(jiān)測電力變壓器繞組的工作狀況成為電力變壓器監(jiān)測的一個(gè)主要內(nèi)容。目前國內(nèi)外變壓器在線監(jiān)測技術(shù)主要是采用油中溶解氣體分析法，但該方法需要采集變壓器油來進(jìn)行分析，這樣會(huì)破壞變壓器整體結(jié)構(gòu)，而且分析過程時(shí)間長，對(duì)瞬時(shí)故障無法做出及時(shí)判斷。振動(dòng)分析方法雖然能夠及時(shí)反映出變壓器的內(nèi)部繞組及鐵芯的變化情況，但因?yàn)樗捎玫氖钦駝?dòng)閾值比較的方式，這就決定了它只能做出“是”與“否”的報(bào)警判斷，不能對(duì)內(nèi)部件的健康狀況給予判定。綜合以往的變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)，采用各種方法來對(duì)變壓器進(jìn)行在線分析及監(jiān)測，均有各自優(yōu)缺點(diǎn)，目的是實(shí)時(shí)分析變壓器內(nèi)部變化當(dāng)發(fā)生故障時(shí)給予報(bào)警，但只是單一的采集機(jī)械或電氣特性，進(jìn)行閾值定義。當(dāng)超出規(guī)定閾值時(shí)，即判斷變壓器故障，并無判斷變壓器內(nèi)部繞組形變的程度，如輕微、中度、嚴(yán)重等形變程度。對(duì)變壓器繞組形變采用智能化監(jiān)測并評(píng)判其內(nèi)部狀態(tài)，給運(yùn)行人員提供可靠的診斷結(jié)果，這樣在掌握變壓器實(shí)時(shí)工作狀態(tài)的同時(shí)也可對(duì)早期故障具有良好的預(yù)測能力，從而提高變壓器運(yùn)行的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種變壓器在線監(jiān)測及狀態(tài)評(píng)判方法，目的是及時(shí)采集變壓器的振動(dòng)信號(hào)，從而根據(jù)每種振動(dòng)信號(hào)的特征獲得變壓器內(nèi)部繞組形變程度，以便更為精確的確定運(yùn)行時(shí)變壓器的健康度，對(duì)變壓器的在線運(yùn)行狀態(tài)及早期故障給予提早的計(jì)劃和預(yù)測。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
電力變壓器智能在線狀態(tài)評(píng)判方法，其特征在于:本方法首先采用小波包分析來提取變壓器振動(dòng)信號(hào)的能譜熵，以特征熵的形式采用支持向量機(jī)進(jìn)行分析從而對(duì)變壓器內(nèi)部繞組形變狀態(tài)提出健康度的判定，具體包含以下步驟:
步驟1.獲取歷史數(shù)據(jù)，組成支持向量機(jī)評(píng)判系統(tǒng)模型；
步驟2.選取振動(dòng)傳感器的數(shù)量及安裝最佳位置；
步驟3.變壓器運(yùn)行時(shí)通過振動(dòng)傳感器采集其各個(gè)位置的振動(dòng)信號(hào)，并通過電路將振動(dòng)信號(hào)傳入下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置；
步驟4.數(shù)據(jù)采集裝置經(jīng)過采集、A/D轉(zhuǎn)換及濾波過程后將得到的振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)通過GPRS無線通訊模塊發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行分析處理；
步驟5.上位機(jī)數(shù)據(jù)分析模塊通過小波包分析算法將獲得的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行能譜熵變換，獲得變壓器實(shí)時(shí)運(yùn)行的振動(dòng)特征值；
步驟6.將每組振動(dòng)特征值輸入訓(xùn)練好的支持向量機(jī)評(píng)判系統(tǒng)模型中，從而得出繞組實(shí)時(shí)運(yùn)行的健康程度，即繞組正常狀態(tài)及各種形變程度，以文字及指示燈形式顯示到上位機(jī)中，同時(shí)通過獲取變壓器實(shí)時(shí)狀態(tài)來給予提示或報(bào)警，并將評(píng)判結(jié)果通過WEB服務(wù)器傳遞給調(diào)度系統(tǒng)。本發(fā)明中所提出的變壓器在線監(jiān)測及狀態(tài)評(píng)估方法，具有評(píng)判模型簡單，不需要大量的狀態(tài)評(píng)價(jià)樣本等優(yōu)點(diǎn)，能快速判別變壓器繞組運(yùn)行的狀態(tài)，同時(shí)以健康度的級(jí)別來評(píng)價(jià)變壓器繞組狀態(tài)的損壞等級(jí)，從而能使運(yùn)行人員進(jìn)行對(duì)變壓器早期故障能有良好的預(yù)測。本發(fā)明中所提出的變壓器在線監(jiān)測及狀態(tài)評(píng)判系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的靈活性和魯棒性。本發(fā)明所提供的方法及系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各類變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)、故障診斷及管理決策等方面，具有廣闊的應(yīng)用前景。


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圖1是本發(fā)明的支持向量機(jī)模型的最優(yōu)分類 圖2是本發(fā)明的變壓器線監(jiān)測及狀態(tài)評(píng)判系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的變壓器繞組健康度的等級(jí)評(píng)判及對(duì)應(yīng)故障示意 圖4是本發(fā)明的變壓器在線監(jiān)測及評(píng)判方法流程圖。
具體實(shí)施方式
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下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明根據(jù)變壓器的機(jī)械特性，及時(shí)采集變壓器的振動(dòng)信號(hào)。如果變壓器繞組發(fā)生各種程度的形變或松動(dòng)，則機(jī)械特性發(fā)生相應(yīng)變化，每種振動(dòng)信號(hào)內(nèi)部也發(fā)生相對(duì)應(yīng)的變化，從而根據(jù)每種振動(dòng)信號(hào)的特征獲得變壓器內(nèi)部繞組形變程度，對(duì)變壓器的在線運(yùn)行狀態(tài)及早期故障給予提早的計(jì)劃和預(yù)測。為了達(dá)到以上目的首先要采用小波包分析來提取變壓器振動(dòng)信號(hào)的能譜熵，以特征熵的形式采用支持向量機(jī)進(jìn)行分析從而對(duì)變壓器內(nèi)部繞組形變狀態(tài)提出健康度的判定。具體包含以下步驟:
步驟1.獲取歷史數(shù)據(jù)，組成支持向量機(jī)評(píng)判系統(tǒng)模型，具體步驟為:
①分別采集繞組正常狀態(tài)、輕微形變、中度形變及嚴(yán)重形變時(shí)刻的幾組振動(dòng)信號(hào)，將采集后的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行小波包分解。小波包分解具體方法為:對(duì)于振動(dòng)信號(hào)可以用以下遞推公式來進(jìn)行分解:
權(quán)利要求
1.電力變壓器智能在線狀態(tài)評(píng)判方法，其特征在于:本方法首先采用小波包分析來提取變壓器振動(dòng)信號(hào)的能譜熵，以特征熵的形式采用支持向量機(jī)進(jìn)行分析從而對(duì)變壓器內(nèi)部繞組形變狀態(tài)提出健康度的判定，具體包含以下步驟: 步驟1.獲取歷史數(shù)據(jù)，組成支持向量機(jī)評(píng)判系統(tǒng)模型； 步驟2.選取振動(dòng)傳感器的數(shù)量及安裝最佳位置； 步驟3.變壓器運(yùn)行時(shí)通過振動(dòng)傳感器采集其各個(gè)位置的振動(dòng)信號(hào)，并通過電路將振動(dòng)信號(hào)傳入下位機(jī)的數(shù)據(jù)采集裝置； 步驟4.數(shù)據(jù)采集裝置經(jīng)過采集、A/D轉(zhuǎn)換及濾波過程后將得到的振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)通過GPRS無線通訊模塊發(fā)送到上位機(jī)進(jìn)行分析處理； 步驟5.上位機(jī)數(shù)據(jù)分析模塊通過小波包分析算法將獲得的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行能譜熵變換，獲得變壓器實(shí)時(shí)運(yùn)行的振動(dòng)特征值； 步驟6.將每組振動(dòng)特征值輸入訓(xùn)練好的支持向量機(jī)評(píng)判系統(tǒng)模型中，從而得出繞組實(shí)時(shí)運(yùn)行的健康程度，即繞組正常狀態(tài)及各種形變程度，以文字及指示燈形式顯示到上位機(jī)中，同時(shí)通過獲取變壓器實(shí)時(shí)狀態(tài)來給予提示或報(bào)警，并將評(píng)判結(jié)果通過WEB服務(wù)器傳遞給調(diào)度系統(tǒng)。
全文摘要
電力變壓器智能在線狀態(tài)評(píng)判方法，采用小波包分析來提取變壓器振動(dòng)信號(hào)的能譜熵，以特征熵的形式采用支持向量機(jī)進(jìn)行分析從而對(duì)變壓器內(nèi)部繞組形變狀態(tài)提出健康度的判定。本發(fā)明中所提出的變壓器在線監(jiān)測及狀態(tài)評(píng)估方法，具有評(píng)判模型簡單，不需要大量的狀態(tài)評(píng)價(jià)樣本等優(yōu)點(diǎn)，能快速判別變壓器繞組運(yùn)行的狀態(tài)，同時(shí)以健康度的級(jí)別來評(píng)價(jià)變壓器繞組狀態(tài)的損壞等級(jí)，從而能使運(yùn)行人員進(jìn)行對(duì)變壓器早期故障能有良好的預(yù)測。本發(fā)明中所提出的變壓器在線監(jiān)測及狀態(tài)評(píng)判系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的靈活性和魯棒性。本發(fā)明所提供的方法及系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各類變壓器的狀態(tài)評(píng)價(jià)、故障診斷及管理決策等方面，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G01R31/06GK103163420SQ201110403529
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者徐建源, 張彬, 林莘 申請(qǐng)人:沈陽工業(yè)大學(xué)