CN110161362A - 基于投影空间的变压器运行状态振声检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开一种基于投影空间的变压器运行状态振声检测方法和系统，所述方法包括：步骤1，输入实测的振声信号序列S；步骤2，根据投影判断变压器运行状态；具体为：如果投影ε_n≥m_ε+2.13σ_ε或者ε_n≤m_ε‑2.13σ_ε，则在所述振声信号序列S的第n点，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态；其中投影ε_n＝|Y|，Y为投影序列；m_ε为投影的均值σ_ε为投影的方差，L为投影序列的长度。

Description

基于投影空间的变压器运行状态振声检测方法和系统

技术领域

本发明涉及电力领域，特别是涉及一种变压器运行状态振声检测方法及系统。

背景技术

随着智能电网的高速发展，电力设备安全稳定运行显得尤其重要。目前，对超高压及以上电压等级的电力设备开展运行状态检测，尤其是对异常状态的检测显得愈加重要和迫切。电力变压器作为电力系统的重要组成部分，是变电站中最重要的电气设备之一，其可靠运行关系到电网的安全。

变压器运行状态检测的基本原理是提取变压器运行中的各特征量，分析、辨识并跟踪特征量以此监测变压器的异常运行状态。当前变压器运行状态的常用检测方法中，包括检测局部放电的脉冲电流法和超声波检测法、检测绕组变形的频率响应法以及检测机械及电气故障的振动检测法等。这些检测方法主要检测变压器绝缘状况及机械结构状况，其中以变压器振动信号(振声)的检测最为全面，对于大部分变压器故障及异常状态均能有所反应。

虽然变压器振声检测方法在变压器运行状态监测中有着广泛的应用，且技术相对成熟，但是由于振声检测方法利用了变压器发出的振动信号，很容易受到环境噪声的影响，所以此方法在实际工作环境中应用时常常得不到令人满意的结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于投影空间的变压器运行状态振声检测方法和系统，所提出的方法利用了不同运行状态下变压器振声信号在低维投影空间中的差异，提高了状态监测的性能。所提出的方法具有较好的鲁棒性，计算简单。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

基于投影空间的变压器运行状态振声检测方法，包括：

步骤1，输入实测的振声信号序列S；

步骤2，根据投影判断变压器运行状态；具体为：如果投影ε_n≥m_ε+2.13σ_ε或者ε_n≤m_ε-2.13σ_ε，则在所述振声信号序列S的第n点，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态；其中投影ε_n＝|Y|，为投影序列Y；m_ε为投影的均值σ_ε为投影的方差，L为投影序列的长度。

基于投影空间的变压器运行状态振声检测系统，包括：

获取模块，输入实测的振声信号序列S；

判断模块，根据投影判断变压器运行状态；具体为：如果投影ε_n≥m_ε+2.13σ_ε或者ε_n≤m_ε-2.13σ_ε，则在所述振声信号序列S的第n点，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态；其中投影ε_n＝|Y|，为投影序列Y；m_ε为投影的均值σ_ε为投影的方差，L为投影序列的长度。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

虽然变压器振声检测方法在变压器运行状态监测中有着广泛的应用，且技术相对成熟，但是由于振声检测方法利用了变压器发出的振动信号，很容易受到环境噪声的影响，所以此方法在实际工作环境中应用时常常得不到令人满意的结果。本发明的目的是提供一种基于投影空间的变压器运行状态振声检测方法和系统，所提出的方法利用了不同运行状态下变压器振声信号在低维投影空间中的差异，提高了状态监测的性能。所提出的方法具有较好的鲁棒性，计算简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明具体实施案例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1基于投影空间的变压器运行状态振声检测方法的流程示意图

图1为本发明基于投影空间的变压器运行状态振声检测方法的流程示意图。如图1所示，所述的基于投影空间的变压器运行状态振声检测方法具体包括以下步骤：

步骤1，输入实测的振声信号序列S；

步骤2，根据投影判断变压器运行状态；具体为：如果投影ε_n≥m_ε+2.13σ_ε或者ε_n≤m_ε-2.13σ_ε，则在所述振声信号序列S的第n点，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态；其中投影ε_n＝|Y|，为投影序列Y；m_ε为投影的均值σ_ε为投影的方差，L为投影序列的长度。

所述步骤2之前，所述方法还包括：

步骤3，生成投影序列Y。

所述步骤3包括：

步骤301，从所述振声信号序列S中截取一段数据，组成处理序列Sⁿ，具体为：

其中：

Sⁿ：以第n个数据点S⁰ _n为中心选取的处理序列，长度为N，N为奇数，一般在30左右。

n＝1,2,…,L

处理序列Sⁿ的某个元素，例如S⁰ _j,如果j≤0,或者j＞N,则S⁰ _j＝0

S＝[S₁ ⁰,S₂ ⁰,…,S_L-1 ⁰,S_L ⁰]

S：实测振声信号序列，长度为L

S_i ⁰,i＝1,2,…,L:序号为i的实测振声信号

步骤302，计算所述处理序列中各数据点之间的距离，该步骤具体为：

其中：

所述处理序列Sⁿ中第i个数据点与第j个数据点之间的距离i,j＝1,2,,N

步骤303，选取K个距离最小的数据点，组成相邻点，该步骤具体为：

Dⁱ表示为：

按照距离升序排列

其中

Dⁱ：与第i个数据点距离最近的K个点所组成的集合

表示上取整

步骤304，求取线性表示的权重，该步骤具体为：

i＝1,2,…,N

其中：

ωⁱ：线性表示的权重矢量，要求

步骤305，求取所述权重对应的权重矩阵，该步骤具体为：

步骤306，求取所述处理序列的投影，该步骤具体为：

Y＝[y₁,y₂,…,y_N]

投影ε_n：ε_n＝|Y|

n＝1,2,…,L

图2基于投影空间的变压器运行状态振声检测系统的结构意图

图2为本发明基于投影空间的变压器运行状态振声检测系统的结构示意图。如图2所示，所述基于投影空间的变压器运行状态振声检测系统包括以下结构：

获取模块401，获取实测的振声信号序列S；

判断模块402，根据投影判断变压器运行状态；具体为：如果投影ε_n≥m_ε+2.13σ_ε或者ε_n≤m_ε-2.13σ_ε，则在所述振声信号序列S的第n点，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态；其中投影ε_n＝|Y|，为投影序列Y；m_ε为投影的均值σ_ε为投影的方差，L为投影序列的长度。

所述的系统，还包括：

构造模块403，生成投影序列Y。

下面提供一个具体实施案例，进一步说明本发明的方案

图3为本发明具体实施案例的流程示意图。如图3所示，具体包括以下步骤：

1.输入实测的振声信号数据序列

S⁰＝[S₁ ⁰,S₂ ⁰,…,S_L-10,S_L ⁰]

其中：

S⁰：实测振声信号数据序列，长度为L

S_i ⁰,i＝1,2,…,L:序号为i的实测振声信号

2.截取一段数据，组成处理序列

其中：

Sⁿ：以第n个数据点S⁰ _n为中心选取的处理序列，长度为N，N为奇数，一般在30左右。

n＝1,2,…,L

处理序列Sⁿ的某个元素，例如S⁰ _j,如果j≤0,或者j＞N,则S⁰ _j＝0

为了表示方便，将对应于第n点的处理序列Sⁿ简写为：

Sⁿ＝S＝[S₁,S₂,…,S_N-1,S_N]，n＝1,2,…,L

3.计算处理序列中数据点之间的距离

d_ij＝|S_i-S_j|

其中：

d_ij：第i点与第j点之间的举例

i,j＝1,2,…,N

4.选取K个距离最小的相邻点

Dⁱ＝{S_k|d_ik是N-1个点中与S_i距离最近的K个点，k＝1,2,…,K}

Dⁱ表示为：

按照距离升序排列

其中

Dⁱ：与第i个点S_i距离最近的K个点所组成的集合

表示上取整

5.求取线性表示的权重

其中：

ωⁱ：线性表示S_i的权重矢量，要求

6.求取权重矩阵

7.求取处理序列的投影

Y＝[y₁,y₂,…,y_N]

i＝1,2,…,N

投影ε：

ε＝|Y|

由于此时的投影ε对应于原数据序列第n点，所以重新改写为：

ε_n＝|Y|,n＝1,2,…,L

8.判断属性

投影的均值m_ε：

投影的方差σ_ε：

如果ε_n≥m_ε+2.18σ_ε或者ε_n≤m_ε-2.18σ_ε，则数据序列S⁰＝[S₁0,S₂0,…,S_L-1 ⁰,S_L0]的第n点元素S_n0对应于变压器异常运行状态。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.基于投影空间的变压器运行状态振声检测方法，其特征在于，包括：

步骤1，输入实测的振声信号序列S；

步骤2，根据投影判断变压器运行状态；具体为：如果投影ε_n≥m_ε+2.13σ_ε或者ε_n≤m_ε-2.13σ_ε，则在所述振声信号序列S的第n点，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态；其中投影ε_n＝|Y|，为投影序列Y；m_ε为投影的均值σ_ε为投影的方差，L为投影序列的长度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2之前，所述方法还包括：

步骤3，生成投影序列Y。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤301，从所述振声信号序列S中截取一段数据，组成处理序列Sⁿ，具体为：

其中：

Sⁿ：以第n个数据点S⁰ _n为中心选取的处理序列，长度为N，N为奇数，一般在30左右。

n＝1,2,…,L

处理序列Sⁿ的某个元素，例如S⁰ _j,如果j≤0,或者j＞N,则S⁰ _j＝0

S＝[S₁ ⁰,S₂ ⁰,…,S_L-1 ⁰,S_L ⁰]

S：实测振声信号序列，长度为L

S_i ⁰,i＝1,2,…,L:序号为i的实测振声信号

步骤302，计算所述处理序列中各数据点之间的距离，该步骤具体为：

其中：

所述处理序列Sⁿ中第i个数据点与第j个数据点之间的距离i,j＝1,2,…,N

步骤303，选取K个距离最小的数据点，组成相邻点，该步骤具体为：

Dⁱ表示为：

按照距离升序排列

其中

Dⁱ：与第i个数据点距离最近的K个点所组成的集合

表示上取整

步骤304，求取线性表示的权重，该步骤具体为：

其中：

ωⁱ：线性表示的权重矢量，要求

步骤305，求取所述权重对应的权重矩阵，该步骤具体为：

步骤306，求取所述处理序列的投影，该步骤具体为：

Y＝[y₁,y₂,…,y_N]

投影ε_n：ε_n＝|Y|

n＝1,2,…,L 。

4.基于投影空间的变压器运行状态振声检测系统，其特征在于，包括：

获取模块，输入实测的振声信号序列S；

判断模块，根据投影判断变压器运行状态；具体为：如果投影ε_n≥m_ε+2.13σ_ε或者ε_n≤m_ε-2.13σ_ε，则在所述振声信号序列S的第n点，变压器处于非正常运行状态；否则，变压器处于正常运行状态；其中投影ε_n＝|Y|，为投影序列Y；m_ε为投影的均值σ_ε为投影的方差，L为投影序列的长度。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：

构造模块，生成投影序列Y。