基于三傳感器推理的換流變壓器故障在線診斷方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了屬于特高壓直流輸電設(shè)備故障診斷【技術(shù)領(lǐng)域】的一種基于三傳感器推理的換流變壓器故障在線診斷方法。該方法首先使用目前在工程上能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)儀作為三種傳感器：特高頻、寬帶脈沖及暫態(tài)地電壓TEV檢測(cè)儀，得到換流變壓器的在線數(shù)據(jù)；調(diào)用實(shí)測(cè)換流變壓器的在線數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)故障診斷，包括從實(shí)測(cè)換流變壓器的在線數(shù)據(jù)中提取有效放電信息，建立三種傳感器特征空間，得到三種特征空間故障診斷結(jié)果，進(jìn)而對(duì)三種故障診斷結(jié)果異同判斷，最終輸出診斷結(jié)果，綜合三種傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，得到該情況下的最終診斷結(jié)果，該方法有效提高了換流變壓器故障診斷精度，實(shí)現(xiàn)了換流變壓器故障的在線診斷。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于三傳感器推理的換流變壓器故障在線診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于特高壓直流輸電設(shè)備故障診斷【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于三傳感器 推理的換流變壓器故障在線診斷方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 特高壓直流輸電工程是我國(guó)重點(diǎn)建設(shè)的工程項(xiàng)目之一，隨著直流輸電線路的投運(yùn) 運(yùn)行，直流設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行被廣泛提及，作為直流輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，換流變壓器 的正常運(yùn)行關(guān)系著整個(gè)直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。絕緣問(wèn)題是換流變壓器的主要故障原因，目前 保證設(shè)備安全運(yùn)行最有效的方法就是實(shí)現(xiàn)換流變壓器的故障診斷，這對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題， 提前做出反應(yīng)，避免嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，并保證設(shè)備正常運(yùn)行有重要意義。
[0003] 目前，應(yīng)用于換流變壓器故障診斷方法較少，多采用單一傳感器在離線測(cè)量時(shí)進(jìn) 行放電數(shù)據(jù)的獲取，進(jìn)行故障診斷，因此該方法存在以下幾個(gè)問(wèn)題，首先，診斷精度不足，診 斷結(jié)果不夠豐富，不能全面反映換流變壓器可能出現(xiàn)的故障情況；其次，診斷方法為離線方 式，所以不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，缺少換流變壓器預(yù)警診斷的實(shí)時(shí)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的提出一種基于三傳感器推理的故障診斷方法，其特征在于，所述在 線診斷方法是首先使用目前在工程上能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)儀作為三種傳感器：特高頻、寬帶 脈沖及暫態(tài)地電壓（TEV)檢測(cè)儀，得到換流變壓器的在線數(shù)據(jù)；調(diào)用實(shí)測(cè)換流變壓器的在 線數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)故障診斷，包括以下步驟：
[0005] 1)從實(shí)測(cè)換流變壓器的在線數(shù)據(jù)中提取有效放電信息；
[0006] 2)三種傳感器特征空間建立；
[0007] 3)三種特征空間故障診斷結(jié)果；
[0008] 4)三種故障診斷結(jié)果異同判斷；
[0009] 5)最終診斷結(jié)果輸出。
[0010] 所述步驟1有效放電信息提取是針對(duì)不同傳感器分別選用不同的提取方式，特高 頻采用幅比聚類(lèi)提取法，寬帶脈沖采用時(shí)頻聯(lián)合提取法，TEV采用幅值參數(shù)提取法。
[0011] 所述步驟2所建立的用于表征放電特點(diǎn)的特征空間分別為特高頻特征空間，寬帶 特征空間及TEV特征空間，各特征空間包括基于圖像的顏色矩、形狀特征、紋理特征等可代 表放電特性的元素屬性：顏色矩為圖像的基本視覺(jué)特征包括一階矩、二階矩和三階矩：紋 理特征采用灰度-梯度共生矩陣，是用灰度和梯度的綜合信息提取紋理特征，其考慮的是 像素灰度與邊緣梯度的聯(lián)合統(tǒng)計(jì)分布；形狀特征用于描述圖像的形狀，采用Hu不變矩以及 相對(duì)矩及Zernike矩，將三個(gè)傳感器檢測(cè)到的幅值相位信息轉(zhuǎn)化為三色圖，分別提取上述 圖像特征，形成特征矩陣。
[0012] 所述步驟3通過(guò)分別調(diào)用傳感器自有指紋庫(kù)實(shí)現(xiàn)故障診斷結(jié)果輸出，并且給出診 斷概率。
[0013] 所述步驟4對(duì)三種傳感器診斷結(jié)果進(jìn)行異同判斷，再輸入兩個(gè)輔助邊界條件：的 同時(shí)，將三種情況分類(lèi)輸出；其中，輸入兩個(gè)輔助邊界條件：條件1假定故障類(lèi)型出現(xiàn)概率 為等概率事件時(shí)，事件集合為t ;條件2,三種傳感器在給定故障類(lèi)型時(shí)的正確識(shí)別概率 P (Ei I Yp，其中Ei為假定故障類(lèi)型；
[0014] 異同判斷結(jié)果是根據(jù)兩個(gè)輔助邊界條件判斷結(jié)果分為3種情況包括：
[0015] 1)三種傳感器診斷的故障類(lèi)型相同時(shí)，輸出100%故障概率；
[0016] 2)如果步驟4三個(gè)傳感器診斷出的故障類(lèi)型中有兩種故障相同時(shí)，計(jì)算在此情況 下這兩種不同故障的出現(xiàn)概率Pyj,隨后輸出歸一化后的概率；
[0017] 3)如果三種故障診斷結(jié)果都不相同時(shí)，分別計(jì)算這種情況時(shí)三種故障出現(xiàn)的概率 Pyj,并輸出歸一化結(jié)果
[0018] 計(jì)算故障出現(xiàn)概率公式為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于三傳感器推理的換流變壓器故障在線診斷方法，其特征在于，所述在線診 斷方法是首先使用目前在工程上能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測(cè)儀作為三種傳感器：特高頻、寬帶脈沖 及暫態(tài)地電壓TEV檢測(cè)儀，得到換流變壓器的在線數(shù)據(jù)；調(diào)用實(shí)測(cè)換流變壓器的在線數(shù)據(jù) 實(shí)現(xiàn)故障診斷，包括以下步驟： 1) 從實(shí)測(cè)換流變壓器的在線數(shù)據(jù)中提取有效放電信息； 2) 三種傳感器特征空間建立； 3) 三種特征空間故障診斷結(jié)果； 4) 三種故障診斷結(jié)果異同判斷； 5) 最終診斷結(jié)果輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于三傳感器推理的換流變壓器故障在線診斷方法，其特征在 于所述步驟1有效放電信息提取是針對(duì)不同傳感器分別選用不同的提取方式，特高頻采用 幅比聚類(lèi)提取法，寬帶脈沖采用時(shí)頻聯(lián)合提取法，TEV采用幅值參數(shù)提取法。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于三傳感器推理的換流變壓器故障在線診斷方法，其特征在 于所述步驟2)所建立的用于表征放電特點(diǎn)的特征空間分別為特高頻特征空間，寬帶特征 空間及TEV特征空間，各特征空間包括基于圖像的顏色矩、形狀特征、紋理特征等可代表放 電特性的元素屬性： 顏色矩為圖像的基本視覺(jué)特征包括一階矩、二階矩和三階矩； 紋理特征采用灰度-梯度共生矩陣，是用灰度和梯度的綜合信息提取紋理特征，其考 慮的是像素灰度與邊緣梯度的聯(lián)合統(tǒng)計(jì)分布； 形狀特征用于描述圖像的形狀，采用Hu不變矩以及相對(duì)矩及Zernike矩，將三個(gè)傳感 器檢測(cè)到的幅值相位信息轉(zhuǎn)化為灰度圖，分別提取上述圖像特征，形成特征矩陣，構(gòu)成特征 空間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于三傳感器推理的換流變壓器故障在線診斷方法，其特征在 于所述步驟3)通過(guò)分別調(diào)用傳感器自有指紋庫(kù)實(shí)現(xiàn)故障診斷結(jié)果輸出，并且給出診斷概 率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于三傳感器推理的換流變壓器故障在線診斷方法，其特征在 于所述步驟4)對(duì)三種傳感器診斷結(jié)果進(jìn)行異同判斷，再輸入兩個(gè)輔助邊界條件：的同時(shí)， 將三種情況分類(lèi)輸出；其中，兩個(gè)輔助邊界條件包括：條件1假定故障類(lèi)型出現(xiàn)概率為等概 率事件時(shí)，事件集合為t ;條件2,三種傳感器在給定故障類(lèi)型時(shí)的正確識(shí)別概率P (Ei I Yj)， 其中Ei為假定故障類(lèi)型； 異同判斷結(jié)果根據(jù)兩個(gè)輔助邊界條件判斷結(jié)果分為3種情況包括： 1) 三種傳感器診斷的故障類(lèi)型相同時(shí)，輸出100%故障概率； 2) 如果步驟4三個(gè)傳感器診斷出的故障類(lèi)型中有兩種故障相同時(shí)，計(jì)算在此情況下這 兩種不同故障類(lèi)型的出現(xiàn)概率Pyj,隨后輸出歸一化后的概率； 3) 如果三種故障診斷結(jié)果都不相同時(shí)，分別計(jì)算這種情況時(shí)的三種故障類(lèi)型出現(xiàn)概率 Pyj,并輸出歸一化結(jié)果，其中，計(jì)算故障出現(xiàn)概率公式為：
其中，Pyj為條件1時(shí)，Py為j假設(shè)的等概率事件；P (El，...，Ei I Yj)為i個(gè)傳感器給出 的故障類(lèi)型的正確識(shí)別概率，該概率為經(jīng)驗(yàn)概率，是傳感器本身對(duì)已知故障的識(shí)別正確率； P (E1，…，Ei)為i個(gè)傳感器診斷故障類(lèi)型同時(shí)出現(xiàn)的概率。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK104360190SQ201410640672
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】齊波, 魏振, 彭翔, 呂家圣, 楊棟, 許毅, 夏輝, 李成榕 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué), 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗(yàn)中心