CN107192915A - 一种基于图论法的变压器故障诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于图论法的变压器故障诊断方法，包括以下步骤：步骤S010，由变压器系统绘制变压器故障传播的初始有向图；步骤S020，将初始故障传播有向图进行矩阵化；步骤S030，将矩阵化的故障传播有向图进行层次化；步骤S040，将层次化的故障传播有向图根据优先级进行故障定位。本发明将图论法里传播图概念来表达变压器故障间的传播，再用FMEA算法对故障进行定位，该方法大大提高了故障定位的效率与准确性。
Description
技术领域
本发明涉及变压器故障诊断技术领域，更具体地说，涉及一种基于图论法的变压器故障诊断方法。
背景技术
电力系统中，变压器是比较重要的设备。变压器的运行状态关系着整个电力系统的运行安全水平，一旦变压器在运行过程中发生故障，其造成的经济损失将无法估量。因此在变压器发生故障的时候能够及时准确发现故障点，对电力系统的运行状态有比较重要的意义。变压器的结构比较复杂，种类繁多，当发生故障时，一般的检查方法比较难以快速准确的发现故障位。
本发明采用基于图论法的变压器故障诊断方法，其在变压器故障发生时能够快速准确的发现故障点。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种基于图论法的变压器故障诊断方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于图论法的变压器故障诊断方法，包括以下步骤：
步骤S010，由变压器系统绘制变压器故障传播的初始有向图；
步骤S020，将初始故障传播有向图进行矩阵化；
步骤S030，将矩阵化的故障传播有向图进行层次化；
步骤S040，将层次化的故障传播有向图根据优先级进行故障定位。
在步骤S010中，变压器系统的集合性的数学表达式为X＝{xi|xi∈X}(i＝1,2,…,n；n≥2)，xi为变压器系统的组成元素，各组成元素间的关联关系表达式为xiRxj，其中R表示xi与xj的关联关系。
在步骤S010中，根据各组成元素间的关联关系表达式为xiRxj得出变压器故障传播的有向图数学表达式S＝{X|R}，故障间关联性R由相联连接节点内的边E和传播方向表现出来，得出S＝{X|E}，有向边集合E＝{eij}(i≠j)。
在步骤S020中，设有故障节点N个，则矩阵化的故障传播有向图用N*N阶矩阵M表示，矩阵M的元素Mij表达式为
在步骤S030中，将故障Xi能够间接或者直接导致Xj发生的情形视为Xj可达，则所有变压器故障之间的可达矩阵C中元素Cij表达式为
步骤S030包括以下步骤：步骤S031，假设已发生的故障节点深度是1，每传递给下一故障一次，节点深度就累计加1；步骤S032，统计变压器每个故障节点，制作故障节点的深度表。
在步骤S040中，P表示变压器故障传播发生概率矩阵，其元素Pij表达式为
在步骤S040中，根据每个变压器故障传播发生的概率Pij得到风险概率Rf，其表达式为Rf＝Pij×D×S，其中S为检测度，D为严酷度，从节点深度第二层起依次找出每一层风险概率Rf最大的故障Xi，再计算Xi对全局影响度Fi，Fi的表达式为其中Rf+为风险概率总和。
在步骤S040中，将全局影响度Fi按照大小排序，Fi值越大则发生故障的原因概率越大，由Fi值对变压器故障原因进行定位。
实施本发明一种基于图论法的变压器故障诊断方法，具有以下有益效果：
本发明将图论法里传播图概念来表达变压器故障间的传播，再用FMEA算法对故障进行定位，该方法大大提高了故障定位的效率与准确性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明一种基于图论法的变压器故障诊断方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中变压器故障传播的示例图；
图3为本发明实施例中变压器故障节点深度的示意图；
图4为本发明实施例中变压器故障传播的层次图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供一种基于图论法的变压器故障诊断方法，包括以下步骤：
步骤S010，由变压器系统绘制变压器故障传播的初始有向图。变压器系统的集合性的数学表达式为X＝{xi|xi∈X}(i＝1,2,…,n；n≥2)，xi为变压器系统的组成元素，各组成元素间的关联关系表达式为xiRxj，其中R表示xi与xj的关联关系。根据各组成元素间的关联关系表达式为xiRxj得出变压器故障传播的有向图数学表达式S＝{X|R}，故障间关联性R由相联连接节点内的边E和传播方向表现出来，得出S＝{X|E}，有向边集合E＝{eij}(i≠j)。
步骤S020，将初始故障传播有向图进行矩阵化。设有故障节点N个，则矩阵化的故障传播有向图用N*N阶矩阵M表示，矩阵M的表达式为
步骤S030，将矩阵化的故障传播有向图进行层次化。将故障Xi能够间接或者直接导致Xj发生的情形视为Xj可达，则所有变压器故障之间的可达矩阵C中元素Cij表达式为步骤S030包括以下步骤：步骤S031，假设已发生的故障节点深度是1，每传递给下一故障一次，节点深度就累计加1；步骤S032，统计变压器每个故障节点，制作故障节点的深度表。
步骤S040，将层次化的故障传播有向图根据优先级进行故障定位。P表示变压器故障传播发生概率矩阵，其元素Pij表达式为
根据每个变压器故障传播发生的概率Pij得到风险概率Rf，其表达式为Rf＝Pij×D×S，其中S为检测度，D为严酷度，从节点深度第二层起依次找出每一层风险概率Rf最大的故障Xi，再计算Xi对全局影响度Fi，Fi的表达式为其中Rf+为风险概率总和。
将全局影响度Fi按照大小排序，Fi值越大则发生故障的原因概率越大，由Fi值对变压器故障原因进行定位。
本实施例以图2为例子，根据图2，由矩阵M的元素
根据可达矩阵C的元素Cij表达式如下所示：
可得
由可以得到变压器故障的节点深度图，其图层结构如图3所示。
如图3，设已知故障为“节点深度1”，每向外传一次，“节点深度”就增加1；当“节点深度”有重复值时，取最大值。根据所得的节点深度值，制作一个故障表。再由故障表重新建立传播图层次，得到如图4故障传播层次图。
由
得到故障发生的概率Pij。根据故障自身严酷度S与检测度D，可得风险概率Rf，Rf＝Pij×D×S。
求风险概率Rf的总和Rf+，从节点深度第二层起依次找出每一层风险概率Rf最大的故障Xi，再计算Xi对全局影响度Fi，其表达式为：其中Rf+为风险概率总和。
将全局影响度Fi按照大小排序，Fi值越大则发生故障的原因概率越大，由Fi值对故障原因进行定位。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (9)
1.一种基于图论法的变压器故障诊断方法，特征在于，包括以下步骤：
步骤S010，由变压器系统绘制变压器故障传播的初始有向图；
步骤S020，将初始故障传播有向图进行矩阵化；
步骤S030，将矩阵化的故障传播有向图进行层次化；
步骤S040，将层次化的故障传播有向图根据优先级进行故障定位。
2.根据权利要求1所述的一种基于图论法的变压器故障诊断方法，其特征在于，在步骤S010中，变压器系统的集合性的数学表达式为X＝{xi|xi∈X}(i＝1,2,…,n；n≥2)，xi为变压器系统的组成元素，各组成元素间的关联关系表达式为xiRxj，其中R表示xi与xj的关联关系。
3.根据权利要求2所述的一种基于图论法的变压器故障诊断方法，其特征在于，在步骤S010中，根据各组成元素间的关联关系表达式为xiRxj得出变压器故障传播的有向图数学表达式S＝{X|R}，故障间关联性R由相联连接节点内的边E和传播方向表现出来，得出S＝{X|E}，有向边集合E＝{eij}(i≠j)。
4.根据权利要求1所述的一种基于图论法的变压器故障诊断方法，其特征在于，在步骤S020中，设有故障节点N个，则矩阵化的故障传播有向图用N*N阶矩阵M表示，矩阵M的元素Mij表达式为
5.根据权利要求4所述的一种基于图论法的变压器故障诊断方法，其特征在于，在步骤S030中，将故障Xi能够间接或者直接导致Xj发生的情形视为Xj可达，则所有变压器故障之间的可达矩阵C中元素Cij表达式为
6.根据权利要求1所述的一种基于图论法的变压器故障诊断方法，其特征在于，步骤S030包括以下步骤：步骤S031，假设已发生的故障节点深度是1，每传递给下一故障一次，节点深度就累计加1；步骤S032，统计变压器每个故障节点，制作故障节点的深度表。
7.根据权利要求1所述的一种基于图论法的变压器故障诊断方法，其特征在于，在步骤S040中，P表示变压器故障传播发生概率矩阵，其元素Pij表达式为
8.根据权利要求7所述的一种基于图论法的变压器故障诊断方法，其特征在于，在步骤S040中，根据每个变压器故障传播发生的概率Pij得到风险概率Rf，其表达式为Rf＝Pij×D×S，其中S为检测度，D为严酷度，从节点深度第二层起依次找出每一层风险概率Rf最大的故障Xi，再计算Xi对全局影响度Fi，Fi的表达式为其中Rf+为风险概率总和。
9.根据权利要求8所述的一种基于图论法的变压器故障诊断方法，其特征在于，在步骤S040中，将全局影响度Fi按照大小排序，Fi值越大则发生故障的原因概率越大，由Fi值对变压器故障原因进行定位。
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