CN111368255B - 一种组合指标下车载变压器运行平稳性的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合指标下车载变压器运行平稳性的评估方法，主要包括以下步骤：首先搭建试验平台，对车载变压器牵引绕组上电流信号进行采样，提取信号的5个电流指标，并按照重要程度进行排序，分别求取5个指标的主观和客观权重，再计算综合权重系数得到综合权重向量。将电流指标的质量等级分为5级，通过构建概率矩阵及综合权重向量得到综合评估结果。该评估方法有效提升了对组合指标下车载变压器运行平稳性评估方法的精确性和速度，具有直观、准确、快速的优点。

Description

一种组合指标下车载变压器运行平稳性的评估方法

技术领域

本发明属于车载电力设备在线监测技术领域，具体涉及一种组合指标下车载变压器运行平稳性的评估方法。

背景技术

车载变压器是高速铁路动车组中最重要的设备之一，而车载变压器的平稳运行对于高速动车组的运行安全性至关重要。一旦车载变压器发生故障，轻则使动车组失去动力，重则可能发生车载变压器烧毁甚至造成人员伤亡。车载变压器的组合指标能够直观反映其运行状态正常与否，因此对组合指标下车载变压器的评估是极为重要和迫切的。

高速铁路动车组运行时车载变压器的运行时有波动。目前国内外多侧重动车组牵引变流器的研究，而车载变压器运行平稳性的评估鲜有涉及。因此，亟需一种能够直观、准确反映车载变压器运行平稳性的评估方法。本发明通过提取车载变压器牵引绕组侧电流的五个指标，计算各指标综合权重系数并综合评估组合指标，提出了一种组合指标下车载变压器运行平稳性评估方法。与其他方法相比，具有直观、实时、准确的优点。

发明内容

为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种组合指标下车载变压器运行平稳性的评估方法，包括如下步骤：

第一步，连接试验平台评估所需仪器：

所需试验平台由车载变压器、电流互感器、电流参数监测传感器、车载数据传输器、上位机组成，所述电流互感器的一次侧与车载变压器的牵引绕组侧连接线相联接；所述电流互感器的二次侧与所述电流参数监测传感器相联接；

第二步，采集电流数据：

所述电流参数监测传感器获取所述电流互感器的二次侧的电流指标；所述电流指标包括：频率偏移、谐波含量、电流偏移、电流波动、电流冲击峰值；

将所述频率偏移、谐波含量、电流偏移、电流波动、电流冲击峰值归一化、标准化；

第三步，计算综合权重系数：

构建判断矩阵A＝(a_ij)_n×n

其中n＝5，为所述电流指标的数量，a_ij为权重判断元素；i＝1,2,3,4,5以及j＝1,2,3,4,5分别代表不同所述电流指标；i＝1时，代表频率偏移；i＝2时，代表谐波含量；i＝3时，代表电流偏移；i＝4时，代表电流波动；i＝5时，代表电流冲击峰值；j＝1时，代表频率偏移；j＝2时，代表谐波含量；j＝3时，代表电流偏移；j＝4时，代表电流波动；j＝5时，代表电流冲击峰值；

所述电流指标的相对重要程度：频率偏移>谐波含量>电流偏移>电流波动>电流冲击峰值；

定义重要程度评估系数：p＝i-j，当p＝0时，所述i代表指标与所述j代表指标同样重要；当p＝1或p＝2时，所述i代表指标比所述j代表指标较为重要；p＝3或4时，所述i代表指标比所述j代表指标强烈重要；当p＝-1或-2时，所述j代表指标比所述i代表指标较为重要；p＝-3或-4时，所述j代表指标比所述i代表指标强烈重要。

判断矩阵A中的权重判断元素a_ij的值的求取方法为：当所述指标i比所述指标j强烈重要时，a_ij＝0.8；当所述指标i比所述指标j较为重要时，a_ij＝0.6；当所述指标i与所述指标j同样重要，a_ij＝0.3；当所述指标j比所述指标i较为重要，a_ij＝-0.6；当所述指标j比所述指标i强烈重要，a_ij＝-0.8；

所述电流指标的主观权重值向量W_y为：

W_y＝[w₁,w₂,w₃,w₄,w₅]

其中w_i的计算公式为：

所述电流指标的客观权重值向量W_x为：

W_x＝[w_x1,w_x2,w_x3,w_x4,w_x5]

w_xi的计算公式为：

其中，Q_i为所述电流指标，i＝1时Q₁为频率偏移，i＝2时Q₂为谐波含量，i＝3时Q₃为电流偏移，i＝4时Q₄为电压波动，i＝5时Q₅为电流冲击峰值；M代表电流质量指标熵和；

所述电流指标的综合权重向量W_z＝[w_z1,w_z2,w_z3,w_z4,w_z5]为：

W_z＝εW_y+δW_x (4)

ε+δ＝1 (5)

其中ε,δ∈[0,1]；

第四步，综合评估电流参数：

对各指标进行分级，将各电流指标的质量等级分为5级，各级范围分别为：

其中，评价所述频率偏移时，r＝0.02；评价所述电流偏移时，r＝0.05；评价所述谐波含量时，r＝0.03；评价所述电流冲击峰值时，r＝0.1；评价所述电流波动时，r＝0.15；t＝1时q_it表示优秀等级的数值范围；t＝2时，q_it表示良好等级的数值范围；t＝3时，q_it表示中等等级的数值范围；t＝4时，q_it表示合格等级的数值范围；t＝5时，q_it表示不合格等级的数值范围；

概率矩阵F＝(f_it)_n×n

所述概率矩阵F中的各元素为f_it，f_it计算公式如式(8)：

其中，T_it为第i个电流指标处于t级别上的时间；T_all为记录总时间；

计算所述电流指标的评估结果矩阵B＝[b₁,b₂,b₃,b₄,b₅]：

B＝W_zF (9)

将各所述电流指标评估结果按照所述综合权重系数加权平均求得综合评估结果

当

时，则认为所述电流指标的评估结果为优秀；当

时,认为所述电流指标的评估结果为良好；当

时，则认为所述电流指标的评估结果为中等；当

时，则认为所述电流指标的评估结果为合格；当

时，则认为所述电流指标的评估结果为不合格。

本发明的有益效果在于，该评估方法有效提升了车载变压器牵引绕组侧电流参数评估准确性与效率，直观反映输入牵引负载的电流参数并为评估负载的运行状态提供重要参考，与其他方法相比，具有实时、直观、准确的优点。

附图说明

图1为基于电流参数监测传感器的车载变压器牵引绕组侧电流参数评估方法的示意图。

其中，车载变压器1、电流互感器2、电流参数监测传感器3、车载数据传输器4、上位机5。

具体实施方式

下面结合附图与案例对本发明的实施流程作进一步详述。

第一步，连接试验平台评估所需仪器：

所需试验平台由车载变压器1、电流互感器2、电流参数监测传感器3、车载数据传输器4、上位机5组成，所述电流互感器2的一次侧与车载变压器1的牵引绕组侧连接线相联接；所述电流互感器2的二次侧与所述电流参数监测传感器3相联接；

第二步，采集电流数据：

所述电流参数监测传感器3获取所述电流互感器2的二次侧的电流指标；所述电流指标包括：频率偏移、谐波含量、电流偏移、电流波动、电流冲击峰值；

将所述频率偏移、谐波含量、电流偏移、电流波动、电流冲击峰值归一化、标准化；

第三步，计算综合权重系数：

构建判断矩阵A＝(a_ij)_n×n

其中n＝5，为所述电流指标的数量，a_ij为权重判断元素；i＝1,2,3,4,5以及j＝1,2,3,4,5分别代表不同所述电流指标；i＝1时，代表频率偏移；i＝2时，代表谐波含量；i＝3时，代表电流偏移；i＝4时，代表电流波动；i＝5时，代表电流冲击峰值；j＝1时，代表频率偏移；j＝2时，代表谐波含量；j＝3时，代表电流偏移；j＝4时，代表电流波动；j＝5时，代表电流冲击峰值；

所述电流指标的相对重要程度：频率偏移>谐波含量>电流偏移>电流波动>电流冲击峰值；

定义重要程度评估系数：p＝i-j，当p＝0时，所述i代表指标与所述j代表指标同样重要；当p＝1或p＝2时，所述i代表指标比所述j代表指标较为重要；p＝3或4时，所述i代表指标比所述j代表指标强烈重要；当p＝-1或-2时，所述j代表指标比所述i代表指标较为重要；p＝-3或-4时，所述j代表指标比所述i代表指标强烈重要。

判断矩阵A中的权重判断元素a_ij的值的求取方法为：当所述指标i比所述指标j强烈重要时，a_ij＝0.8；当所述指标i比所述指标j较为重要时，a_ij＝0.6；当所述指标i与所述指标j同样重要，a_ij＝0.3；当所述指标j比所述指标i较为重要，a_ij＝-0.6；当所述指标j比所述指标i强烈重要，a_ij＝-0.8；

所述电流指标的主观权重值向量W_y为：

W_y＝[w₁,w₂,w₃,w₄,w₅]

其中w_i的计算公式为：

所述电流指标的客观权重值向量W_x为：

W_x＝[w_x1,w_x2,w_x3,w_x4,w_x5]

w_xi的计算公式为：

其中，Q_i为所述电流指标，i＝1时Q₁为频率偏移，i＝2时Q₂为谐波含量，i＝3时Q₃为电流偏移，i＝4时Q₄为电压波动，i＝5时Q₅为电流冲击峰值；M代表电流质量指标熵和；

所述电流指标的综合权重向量W_z＝[w_z1,w_z2,w_z3,w_z4,w_z5]为：

W_z＝εW_y+δW_x (4)

ε+δ＝1 (5)

其中ε,δ∈[0,1]；

第四步，综合评估电流参数：

对各指标进行分级，将各电流指标的质量等级分为5级，各级范围分别为：

其中，评价所述频率偏移时，r＝0.02；评价所述电流偏移时，r＝0.05；评价所述谐波含量时，r＝0.03；评价所述电流冲击峰值时，r＝0.1；评价所述电流波动时，r＝0.15；t＝1时q_it表示优秀等级的数值范围；t＝2时，q_it表示良好等级的数值范围；t＝3时，q_it表示中等等级的数值范围；t＝4时，q_it表示合格等级的数值范围；t＝5时，q_it表示不合格等级的数值范围；

概率矩阵F＝(f_it)_n×n

所述概率矩阵F中的各元素为f_it，f_it计算公式如式(8)：

其中，T_it为第i个电流指标处于t级别上的时间；T_all为记录总时间；

计算所述电流指标的评估结果矩阵B＝[b₁,b₂,b₃,b₄,b₅]：

B＝W_zF (9)

将各所述电流指标评估结果按照所述综合权重系数加权平均求得综合评估结果

当

时，则认为所述电流指标的评估结果为优秀；当

时,认为所述电流指标的评估结果为良好；当

时，则认为所述电流指标的评估结果为中等；当

时，则认为所述电流指标的评估结果为合格；当

时，则认为所述电流指标的评估结果为不合格。

Claims (1)

1.一种组合指标下车载变压器运行平稳性的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，连接试验平台评估所需仪器：

所需试验平台由车载变压器(1)、电流互感器(2)、电流参数监测传感器(3)、车载数据传输器(4)、上位机(5)组成，所述电流互感器(2)的一次侧与车载变压器(1)的牵引绕组引出线联接；所述电流互感器(2)的二次侧与所述电流参数监测传感器(3)相联接；

第二步，采集电流数据：

所述电流参数监测传感器(3)获取所述电流互感器(2)的二次侧的电流指标；所述电流指标包括：频率偏移、谐波含量、电流偏移、电流波动、电流冲击峰值；

将所述频率偏移、谐波含量、电流偏移、电流波动、电流冲击峰值归一化、标准化；

第三步，计算综合权重系数：

构建判断矩阵A＝(a_ij)_n×n

其中n＝5，为所述电流指标的数量，a_ij为权重判断元素；i＝1,2,3,4,5以及j＝1,2,3,4,5分别代表不同所述电流指标；i＝1时，代表频率偏移；i＝2时，代表谐波含量；i＝3时，代表电流偏移；i＝4时，代表电流波动；i＝5时，代表电流冲击峰值；j＝1时，代表频率偏移；j＝2时，代表谐波含量；j＝3时，代表电流偏移；j＝4时，代表电流波动；j＝5时，代表电流冲击峰值；

所述电流指标的相对重要程度：频率偏移>谐波含量>电流偏移>电流波动>电流冲击峰值；

定义重要程度评估系数：p＝i-j，当p＝0时，所述i代表指标与所述j代表指标同样重要；当p＝1或p＝2时，所述i代表指标比所述j代表指标较为重要；p＝3或4时，所述i代表指标比所述j代表指标强烈重要；当p＝-1或-2时，所述j代表指标比所述i代表指标较为重要；p＝-3或-4时，所述j代表指标比所述i代表指标强烈重要。

判断矩阵A中的权重判断元素a_ij的值的求取方法为：当所述指标i比所述指标j强烈重要时，a_ij＝0.8；当所述指标i比所述指标j较为重要时，a_ij＝0.6；当所述指标i与所述指标j同样重要，a_ij＝0.3；当所述指标j比所述指标i较为重要，a_ij＝-0.6；当所述指标j比所述指标i强烈重要，a_ij＝-0.8；

所述电流指标的主观权重值向量W_y为：

W_y＝[w₁,w₂,w₃,w₄,w₅]

其中w_i的计算公式为：

所述电流指标的客观权重值向量W_x为：

W_x＝[w_x1,w_x2,w_x3,w_x4,w_x5]

w_xi的计算公式为：

Q_i为所述电流指标，i＝1时Q₁为频率偏移，i＝2时Q₂为谐波含量，i＝3时Q₃为电流偏移，i＝4时Q₄为电压波动，i＝5时Q₅为电流冲击峰值；M代表电流质量指标熵和；

所述电流指标的综合权重向量W_z＝[w_z1,w_z2,w_z3,w_z4,w_z5]为：

W_z＝εW_y+δW_x (4)

ε+δ＝1 (5)

其中ε,δ∈[0,1]；

第四步，综合评估电流参数：

对各指标进行分级，将各电流指标的质量等级分为5级，各级范围分别为：

其中，评价所述频率偏移时，r＝0.02；评价所述电流偏移时，r＝0.05；评价所述谐波含量时，r＝0.03；评价所述电流冲击峰值时，r＝0.1；评价所述电流波动时，r＝0.15；t＝1时q_it表示优秀等级的数值范围；t＝2时，q_it表示良好等级的数值范围；t＝3时，q_it表示中等等级的数值范围；t＝4时，q_it表示合格等级的数值范围；t＝5时，q_it表示不合格等级的数值范围；

概率矩阵F＝(f_it)_n×n

所述概率矩阵F中的各元素为f_it，f_it计算公式如式(8)：

其中，T_it为第i个电流指标处于t级别上的时间；T_all为记录总时间；

计算所述电流指标的评估结果矩阵B＝[b₁,b₂,b₃,b₄,b₅]：

B＝W_zF (9)

将各所述电流指标评估结果按照所述综合权重系数加权平均求得综合评估结果

当

时，则认为所述电流指标的评估结果为优秀；当

时,认为所述电流指标的评估结果为良好；当

时，则认为所述电流指标的评估结果为中等；当

时，则认为所述电流指标的评估结果为合格；当

时，则认为所述电流指标的评估结果为不合格。

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