CN114062280B - 变压器分接开关故障监测方法、系统以及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种变压器分接开关故障监测方法、系统以及装置和计算机可读存储介质。该方法包括：若变压器分接开关完成换挡调节后在预设时长内保持不变，则获取第一检测谱图；第一检测谱图为变压器分接开关油室中目标气体的检测谱图；选取第一检测谱图的谱峰峰顶以及第一检测谱图的谱峰峰顶两侧预设数量的数据点以得到第一数据集合；根据第一数据集合得到第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；根据第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和目标气体的折算系数得到目标气体的含量；在目标气体的含量超过预设阈值的情况下，判定变压器分接开关出现故障。该方法可快速、准确判断变压器分接开关是否出现故障，能够在故障早期发现异常，及时干预避免事故扩大。
Description
技术领域
本申请涉及变压器故障监测技术领域，特别是涉及一种变压器分接开关故障监测方法、系统以及装置和计算机可读存储介质。
背景技术
变压器在电力系统中发挥及其重要的作用。以高电压直流输电技术为例，换流变压器是其中最主要的一次电力设备，换流变压器主要作用是提供特殊要求的电源。换流变压器因其网侧承受交流电压而阀侧承受直流电压，因此换流变比传统交流变压器工作工况恶劣，更容易出现故障。
换流变压器的分接开关是换流变压器部件中较为容易出现故障的部件。传统技术中主要对开关油样开展油中水分、油耐压试验、油中溶解气体分析，属于人工取样检测，存在检测速度慢、效率不高的问题，不能实现对分接开关油样的在线监测。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够快速检测变压器分接开关故障的变压器分接开关故障监测方法、系统以及装置和计算机可读存储介质。
一方面，本发明实施例提供一种变压器分接开关故障监测方法，包括：若变压器分接开关完成换挡调节后在预设时长内保持不变，则获取第一检测谱图；第一检测谱图为变压器分接开关油室中目标气体的检测谱图；选取第一检测谱图的谱峰峰顶以及第一检测谱图的谱峰峰顶两侧预设数量的数据点以得到第一数据集合；根据第一数据集合得到第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；根据第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和目标气体的折算系数得到目标气体的含量；在目标气体的含量超过预设阈值的情况下，判定变压器分接开关出现故障。
在其中一个实施例中，根据第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和目标气体的折算系数得到目标气体的含量前还包括获取目标气体的折算系数，获取目标气体的折算系数包括：获取多个第二检测谱图，并根据第二检测谱图得到对应的第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；第二检测谱图为对应的标准混合气中的目标气体的检测谱图，各个第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量不同；根据第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数得到第二检测谱图对应的目标气体待确定含量；根据各个第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量与各个第二检测谱图对应的目标气体待确定含量的差得到适应度参数；若最优待确定折算系数不满足预设条件，则以预设方式更新待确定折算系数，并返回至根据第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数得到第二检测谱图中的目标气体待确定含量、根据各个第二检测谱图中的目标气体待确定含量与第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量的差得到适应度参数的步骤，直至最优待确定折算系数满足预设条件，则以最优待确定折算系数为目标气体的折算系数。其中，所述最优待确定折算系数为各所述适应度参数中所述适应度参数为最小值时的所述待确定折算系数。
在其中一个实施例中，根据各个第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量与各个第二检测谱图对应的目标气体待确定含量的差得到适应度参数由下式进行：
式中，Gi为第i次计算得到的适应度参数，j代表第二检测谱图的序号，N代表第二检测谱图的总数，Lj为第j个第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量，L'j为第j个第二检测谱图对应的目标气体待确定含量。
在其中一个实施例中，以预设方式更新待确定折算系数由下式进行：
O＝ln(T/20),T＝rand(1,37),
P＝9.82+1.17-2*rand(9.5,10.1),
Q～N(85,0.322),
θ＝rand[(0°,270°)∪(270°，360°)],
l＝rand(0,0.7)
式中，Ki为经过i-1次更新的待确定折算系数，Ki+1为Ki经过更新后所得到的待确定折算系数，O为暖流系数，T为随机温度，rand(1,37)为在(1,37)范围内的随机数，P为重力加速度系数，rand(9.5,10.1)为在(5,1)范围内的随机数，Q为背景噪声，N(85,0.322)是数学期望为85、方差为0.322的正态分布，rand[(0°,270°)∪(270°，360°)]为在[(0°,270°)∪(270°，360°)]范围内的随机角度，rand(0,0.7)为在(0,0.7)范围内的随机数。
在其中一个实施例中，预设条件包括最优待确定折算系数保持不变或更新待确定折算系数的次数达到预设次数。
在其中一个实施例中，根据第一数据集合得到第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度包括：对第一数据集合中的数据点按时间顺序进行排列；分别计算排列后的第一数据集合中前第一数量个数据点的方差、前第二数量个数据点的方差、后第二数量个数据点的方差以及后第一数量个数据点的方差；其中，第一数量小于第二数量，前第二数量个数据点的最后一个数据点与后第二数量个数据点的最先一个数据点相同且为第一检测谱图的谱峰峰顶；根据前第一数量个数据点的方差、前第二数量个数据点的方差、后第二数量个数据点的方差以及后第一数量个数据点的方差得到第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度。
另一方面，本发明实施例还提供一种变压器分接开关故障监测系统，包括：油泵，用于从变压器分接开关油室抽出油体；脱气模组，用于对油体进行脱气，以得到混合气；目标气体检测模组，用于对混合气中的目标气体进行检测并输出第一检测谱图；数据处理模组，包括存储器与处理器，存储器存储有计算机程序，处理器与目标气体检测模组电性连接，处理器用于接收第一检测谱图，处理器执行计算机程序时实现上述任一实施例中的变压器分接开关油室故障监测方法的步骤。
在其中一个实施例中，变压器分接开关故障监测系统还包括气体净化模组，气体净化模组用于对油体进行净化，去除绝缘油。
又一方面，本发明实施例还提供一种变压器分接开关故障监测装置，包括：谱图获取模块，用于若变压器分接开关完成换挡调节后在预设时长内保持不变，则获取第一检测谱图；第一检测谱图为变压器分接开关油室中目标气体的检测谱图；数据点选取模块，用于选取第一检测谱图的谱峰峰顶以及第一检测谱图的谱峰峰顶两侧预设数量的数据点以得到第一数据集合；平滑度计算模块，用于根据第一数据集合得到第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；含量计算模块，用于根据第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和目标气体的折算系数得到目标气体的含量；判断模块，用于在目标气体的含量超过预设阈值的情况下，判定变压器分接开关出现故障。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中的变压器分接开关故障监测方法的步骤。
基于上述任一实施例，在变压器分接开关可能出现故障的情况下获取第一检测谱图，通过以第一检测谱图的谱峰峰顶为中心选取其两侧预设数量的数据点作为第一数据集合，第一数据集合反映了第一检测谱图的谱峰的特性，所以既减少了数据分析量又可保证计算精度。为了保证后续分析方便，还将第一数据集合中多个数据点统一为第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度这一个参数，最后利用目标气体的折算系数和第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度得出目标气体的含量，并根据目标气体的含量确定是否出现变压器室分接开关故障。本变压器分接开关故障监测方法可快速、准确的检测变压器分接开关油室内的气体含量，并判断变压器分接开关是否出现故障，能够在故障早期发现异常，及时干预避免事故扩大。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为一个实施例中气体检测谱图的示意图；
图2为一个实施例中变压器分接开关故障监测方法的流程示意图；
图3为一个实施例中获取目标气体的折算系数的流程示意图；
图4为一个实施例中计算第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度的流程示意图；
图5为一个实施例中变压器分接开关故障监测的结构示意图；
图6为一个实施例中变压器分接开关故障装置的结构框图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。
空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
正如背景技术所述，现有技术中的通过检测变压器分接开关油室内的变压器油中溶解气体的含量来判断变压器分接开关是否故障的方法存在着检测速度慢、效率不高的问题，经发明人研究发现，出现这种问题的原因在于，这种方式利用气体传感器获得与气体传感器对应的气体的电压谱图、光谱谱图，并对谱图进行分析后得到气体的含量。如图1中的某气体传感器的电压谱图所示(图1中包括四种气体)，气体传感器对与特定的气体较为敏感，所以将会在谱图上出现与特定的气体对应的谱峰。常见的对谱图分析的方法是对谱峰的面积进行分析来得到对应气体的含量，但是由于计算谱峰的面积的过程较为繁琐，花费时间较长，存在着检测速度慢的问题。另一种常见的对谱图分析的方法是对谱峰的高度进行分析，但是由于根据谱峰高度所得到的气体含量精确度不高，往往需要多次计算校准，存在着检测效率不高的问题。
基于上述现有技术所存在的问题，本实施例提供了一种变压器分接开关故障监测方法，如图2所示，该方法包括步骤S202至步骤S210。
S202，若变压器分接开关完成换挡调节后在预设时长内保持不变，则获取第一检测谱图。
第一检测谱图为变压器分接开关油室中目标气体的检测谱图。目标气体为变压器分接开关发生故障时变压器油分解产生的气体，具体而言，目标气体可以为乙炔、氢气等气体。第一检测谱图为对目标气体敏感的气体传感器输出的谱图，以第一检测谱图为核酸适体传感器输出的电压谱图为例，当目标气体为氢气时选用氢气核酸适体传感器，当目标气体为乙炔时选用乙炔核酸适体传感器。可以理解，变压器分接开关在运行过程中通常会较为频繁的发生换挡调节，换挡过程中会形成拉弧放电，拉弧放电产生的特征气体溶解在油中，并且需要一段时间在油中扩散稳定，待溶解平衡后，需要对变压器分接开关油室中目标气体的含量做进一步分析来确定变压器分接开关是否出现故障。
S204，选取第一检测谱图的谱峰峰顶以及第一检测谱图的谱峰峰顶两侧预设数量的数据点以得到第一数据集合。
可以理解，第一检测谱图的谱峰峰顶为第一检测谱图的谱峰中幅值最大的数据点。第一检测谱图是由离散的多个数据点拟合而成的，以第一检测谱图的谱峰峰顶为中心和其两侧的预设数量的数据点所形成的第一数据集合处于第一检测谱图的谱峰的峰尖部分，可以很好地反映第一检测谱图的特性。利用这种方式选取出的第一数据集合相较于谱峰面积法缩小了需要分析的数据点的数量，相较于谱峰高度法又有一定的样本量，提高了计算精度。
S206，根据第一数据集合得到第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度。
第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度反映了第一检测谱图的谱峰峰尖部分的平滑程度。第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度越大则意味着第一检测谱图的谱峰峰尖越尖锐，第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度越大则意味着第一检测谱图的谱峰峰尖越平滑。利用统计学方法将第一数据集合中多个数据点综合为第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度这一个参数，可以便于后续分析计算，大大简化分析过程。
S208，根据第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和目标气体的折算系数得到目标气体的含量。
目标气体的折算系数反映了第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度与目标气体之间的数量关系。因此根据第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和目标气体的折算系数可以计算出目标气体的含量。在一个具体实施例中，第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和目标气体的折算系数的乘积为目标气体的含量。
S210，在目标气体的含量超过预设阈值的情况下，判定变压器分接开关出现故障。
预设阈值为目标气体的含量上限，当目标气体的含量超过该上限时即可判定变压器分接开关出现了故障。
基于本实施例中的变压器分接开关故障监测方法，在变压器分接开关可能出现故障的情况下获取第一检测谱图，通过以第一检测谱图的谱峰峰顶为中心选取其两侧预设数量的数据点作为第一数据集合，第一数据集合反映了第一检测谱图的谱峰的特性，所以既减少了数据分析量又可保证计算精度。为了保证后续分析方便，还将第一数据集合中多个数据点统一为第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度这一个参数，最后利用目标气体的折算系数和第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度得出目标气体的含量，并根据目标气体的含量确定是否出现变压器室分接开关故障。本变压器分接开关故障监测方法可快速、准确的检测变压器分接开关油室内的气体含量，并判断变压器分接开关是否出现故障，能够在故障早期发现异常，及时干预避免事故扩大。
在一个实施例中，步骤S208前还包括获取目标气体的折算系数，如图3所示，获取目标气体的折算系数包括步骤S302至步骤S308。
S302，获取多个第二检测谱图，并根据第二检测谱图得到对应的第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度。
第二检测谱图为对应的标准混合气中的目标气体的检测谱图，各个第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量不同。
标准混合气为贴有国家标物证书的混合气，当目标气体为乙炔或氮气时可以选用由氢气、乙炔和氮气平衡组成的混合气。每个第二检测谱图对应一种标准混合气，各种标准混合气中的各组分的气体含量已知，且每种标准混合气中的目标气体的含量不同。
S304，根据第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数得到第二检测谱图对应的目标气体待确定含量。
具体而言，待确定折算系数可以为以任意方式生成的初始量。每个第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数都可计算出一个对应的目标气体待确定含量。
S306，根据各个第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量与各个第二检测谱图对应的目标气体待确定含量的差得到适应度参数。
适应度参数统计了每个标准混合气中目标气体的实际含量与根据第二检测谱图计算出的待确定含量之间的差，用来反映待确定折算系数的准确度，适应度参数越小则意味着待确定折算系数与理想的目标气体的折算系数越接近。
S308，若最优待确定折算系数不满足预设条件，则以预设方式更新待确定折算系数，并返回至根据第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数得到第二检测谱图中的目标气体待确定含量、根据各个第二检测谱图中的目标气体待确定含量与第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量的差得到适应度参数的步骤，直至最优待确定折算系数满足预设条件，则以最优待确定折算系数为目标气体的折算系数。
最优待确定折算系数为各适应度参数中适应度参数为最小值时的待确定折算系数。可以理解，在经过多次计算适应度参数后，可以从中找到适应度参数为最小时所对应的待确定折算系数，并以此为最优待确定折算系数。在通过预设方式更新待确定折算系数后，以更新后的待确定折算系数重新执行步骤S304与步骤S306，并再判断新计算出的适应度参数是否小于之前的最小值，如果新计算出的适应度参数小于之前的最小值，以此次的待确定折算系数为最优待确定折算系数，如果新计算出的适应度参数大于之前的最小值，仍保持原来的最优待确定折算系数不变。直至最优待确定折算系数满足预设条件，此时最优待确定折算系数与理想的目标气体的折算系数较为接近，以此时的待确定折算系数作为目标气体的折算系数。
在一个实施例中，以预设方式更新待确定折算系数由下式进行：
O＝ln(T/20),T＝rand(1,37),
P＝9.82+1.17-2*rand(9.5,10.1),
Q～N(85,0.322),
θ＝rand[(0°,270°)∪(270°，360°)],
l＝rand(0,0.7)
式中，Ki为经过i-1次更新的待确定折算系数(即第i次计算中的待确定折算系数)，Ki+1为Ki经过更新后所得到的待确定折算系数，O为暖流系数，T为随机温度，rand(1,37)为在(1,37)范围内的随机数，P为重力加速度系数，rand(9.5,10.1)为在(5,1)范围内的随机数，Q为背景噪声，N(85,0.322)是数学期望为85、方差为0.322的正态分布，rand[(0°,270°)∪(270°，360°)]为在[(0°,270°)∪(270°，360°)]范围内的随机角度，rand(0,0.7)为在(0,0.7)范围内的随机数。
在一个实施例中，步骤S306由下式进行：
式中，Gi为第i次计算得到的适应度参数，j代表第二检测谱图的序号，N代表第二检测谱图的总数，Lj为第j个第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量，L'j为第j个第二检测谱图对应的目标气体待确定含量。以第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数的乘积作为目标气体待确定含量，即L'j＝Ki×Sj，其中Ki为经过i-1次更新的待确定折算系数，Sj为第j个第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度。最优待确定折算系数可以为求得min(G1,G2.....GT)时所对应的待确定折算系数(T为适应度参数的总个数)。
在一个实施例中，预设条件包括最优待确定折算系数保持不变或更新待确定折算系数的次数达到预设次数。
在一个实施例中，如图4所示，步骤S206可以由步骤S402至步骤S406实现。
S402，对第一数据集合中的数据点按时间顺序进行排列。
可以理解，第一检测谱图的横轴为时间轴，因此第一数据集合的数据点可以按时间顺序的先后进行排列。
S404，分别计算排列后的第一数据集合中前第一数量个数据点的方差、前第二数量个数据点的方差、后第二数量个数据点的方差以及后第一数量个数据点的方差。
其中，第一数量小于第二数量，前第二数量个数据点的最后一个数据点与后第二数量个数据点的最先一个数据点相同且为第一检测谱图的谱峰峰顶。可以理解，方差可以反映一组数据点的离散程度，将第一数据集合中的数据点分为四组，前第一数量个数据点的方差、前第二数量个数据点的方差可以反映第一检测谱图谱峰上升部分的特性，后第二数量个数据点的方差以及后第一数量个数据点的方差可以反映第一检测谱图谱峰下降部分的特性。
S406，根据前第一数量个数据点的方差、前第二数量个数据点的方差、后第二数量个数据点的方差以及后第一数量个数据点的方差得到第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度。
在一个具体实施例中，图4中的方法可由下式进行：
式中，S为第一检测谱图的平滑度，xk为第一数据集合中第k个数据点，N1等于第一数量，xa为前第一数量个数据点的平均值，为前第一数量个数据点的方差与第一数量的乘积，N2等于第二数量，xb为前第二数量个数据点的平均值，/>为前第二数量个数据点的方差与第二数量的乘积，(N3-N2+1)等于第二数量，xc为后第二数量个数据点的平均值，/>为后第二数量个数据点的方差与第二数量的乘积，[N3-(N2+N1)+1]等于第一数量，xd为后第一数量个数据点的平均值，/>为后第一数量个数据点的方差与第一数量的乘积。
在一个具体实施例中，上式中的N1＝8，N2＝16，N3＝31。即预设数量为15。
在一个具体实施例中，第二检测谱图是数量为105个，分别选择混合气中的氢气和乙炔作为目标气体，以第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数的乘积作为目标气体待确定含量可得到下式：
[SA]*[KA]＝[LA]
[SB]*[KB]＝[LB]
式中，SA为105行1列的矩阵，每行的元素代表一个以乙炔为目标气体的第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；KA为一个1行1列的矩阵，代表乙炔的待确定折算系数；LA为105行1列的矩阵，每行的元素代表一个以乙炔为目标气体的第二检测谱图的中乙炔的含量；SB为105行1列的矩阵，每行的元素代表一个以氢气为目标气体的第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；KB为一个1行1列的矩阵，代表氢气的待确定折算系数；LB为105行1列的矩阵，每行的元素代表一个以氢气为目标气体的第二检测谱图的中氢气的含量。SA和SB可以参照上文中第一检测谱图的平滑度计算公式得到。将实验数据代入上面两式可分别得到：
根据步骤S308的方式可分别计算出KA＝0.0325，KB＝0.0242。
在一个具体实施例中，分别用谱峰面积法、谱峰高度法、本文方法所得到的结果与安捷伦gc8890气相色谱仪测得的数据进行比对。
由上表可见，本文方法相较于谱峰面积法有更快的计算速度和计算精度，并且与峰高法计算速度相差不大但计算速度更快，证明了本文方法的优越性。
在一个具体实施例中，以氢气为目标气体的预设阈值为15ppm(partspermillion，百万分比浓度)，以乙炔为目标气体的预设阈值为0.8ppm。
在一个具体实施例中，步骤S210也可以以目标气体的含量与分接开关的动作次数的商作为判断是否出现故障的依据。此时以氢气为目标气体的预设阈值为0.03ppm/次，以乙炔为目标气体的预设阈值为0.01ppm/次。
在一个具体实施例中，目标气体的折算系数可以按照上述方式利用标准混合气进行标定，在标定完成后将目标气体的折算系数存储在计算机设备中以便调用，目标气体的折算系数保持不变一段时间后需重新进行标定以保证目标气体的折算系数的准确性。例如可以一年进行一次标定。
应该理解的是，虽然图1-图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-图4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
如图5所示(图中双横线代表管道连接，单横线代表电性连接)，本发明实施例还提供一种变压器分接开关故障监测系统，包括油泵12、脱气模组14、目标气体检测模组16以及数据处理模组18。油泵12用于从变压器分接开关油室20抽出油体，变压器分接开关油室20处于变压器油箱22内，油体经过脱气模组14脱气处理后流入储油柜24中。脱气模组14用于对油体进行脱气，以得到混合气，混合气被输送至目标气体检测模组。具体而言，脱气模组14利用完全脱气法对油体进行处理，实现混合气与油体的分离。目标气体检测模组用于对混合气中的目标气体进行检测并输出第一检测谱图。在一个具体实施例中目标气体检测模组可以包括氢气核酸适体传感器和/或乙炔核酸适体传感器。数据处理模组18包括存储器与处理器，存储器存储有计算机程序，处理器与目标气体检测模组16电性连接，处理器用于接收第一检测谱图，处理器执行计算机程序时实现上述任一实施例中的变压器分接开关油室故障监测方法的步骤。
基于本实施例中的变压器分接开关故障监测系统，在变压器分接开关可能出现故障的情况下获取第一检测谱图，通过以第一检测谱图的谱峰峰顶为中心选取其两侧预设数量的数据点作为第一数据集合，第一数据集合反映了第一检测谱图的谱峰的特性，所以既减少了数据分析量又可保证计算精度。为了保证后续分析方便，还将第一数据集合中多个数据点统一为第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度这一个参数，最后利用目标气体的折算系数和第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度得出目标气体的含量，并根据目标气体的含量确定是否出现变压器室分接开关故障。本变压器分接开关故障监测方法可快速、准确的检测变压器分接开关油室内的气体含量，并判断变压器分接开关是否出现故障，能够在故障早期发现异常，及时干预避免事故扩大。
在一个实施例中，变压器分接开关故障监测系统还包括气体净化模组，气体净化模组用于对油体进行净化，去除绝缘油。
请参阅图6，本发明实施例还提供一种变压器分接开关故障监测装置，包括谱图获取模110、数据点选取模块130、平滑度计算模块150、含量计算模块170以及判断模块190。谱图获取模块11用于若变压器分接开关完成换挡调节后在预设时长内保持不变，则获取第一检测谱图。第一检测谱图为变压器分接开关油室中目标气体的检测谱图。数据点选取模块130用于选取第一检测谱图的谱峰峰顶以及第一检测谱图的谱峰峰顶两侧预设数量的数据点以得到第一数据集合。平滑度计算模块150用于根据第一数据集合得到第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度。含量计算模块170用于根据第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和目标气体的折算系数得到目标气体的含量。判断模块190用于在目标气体的含量超过预设阈值的情况下，判定变压器分接开关出现故障。
在一个实施例中，变压器分接开关故障监测装置还包括折算系数获取模块，折算系数获取模块用于获取多个第二检测谱图，并根据第二检测谱图得到对应的第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；还用于根据第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数得到第二检测谱图对应的目标气体待确定含量；以及用于根据各个第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量与各个第二检测谱图对应的目标气体待确定含量的差得到适应度参数；并用于若最优待确定折算系数不满足预设条件，则以预设方式更新待确定折算系数，并返回至根据第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数得到第二检测谱图中的目标气体待确定含量、根据各个第二检测谱图中的目标气体待确定含量与第二检测谱图对应的标准混合气中的目标气体的含量的差得到适应度参数的步骤，直至最优待确定折算系满足预设条件，则以最优待确定折算系为目标气体的折算系数。最优待确定折算系数为各适应度参数中适应度参数为最小值时的待确定折算系数。
关于变压器分接开关故障监测装置的具体限定可以参见上文中对于变压器分接开关故障监测方法的限定，在此不再赘述。上述变压器分接开关故障监测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。需要说明的是，本申请实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中的变压器分接开关故障监测方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种变压器分接开关故障监测方法，其特征在于，包括：
若变压器分接开关完成换挡调节后在预设时长内保持不变，则获取第一检测谱图；所述第一检测谱图为变压器分接开关油室中目标气体的检测谱图；所述检测谱图为气相色谱谱图；
选取所述第一检测谱图的谱峰峰顶以及所述第一检测谱图的谱峰峰顶两侧预设数量的数据点以得到第一数据集合；
根据所述第一数据集合得到所述第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；
根据所述第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和所述目标气体的折算系数得到所述目标气体的含量；所述折算系数的获取过程包括：获取多个第二检测谱图，并根据所述第二检测谱图得到对应的所述第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；所述第二检测谱图为对应的标准混合气中的所述目标气体的检测谱图，各个所述第二检测谱图对应的所述标准混合气中的所述目标气体的含量不同；根据所述第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数得到所述第二检测谱图对应的目标气体待确定含量；根据各个所述第二检测谱图对应的所述标准混合气中的所述目标气体的含量与各个所述第二检测谱图对应的目标气体待确定含量的差得到适应度参数；若最优待确定折算系数不满足预设条件，则以预设方式更新所述待确定折算系数，并返回至根据所述第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数得到所述第二检测谱图中的目标气体待确定含量、根据各个所述第二检测谱图中的目标气体待确定含量与所述第二检测谱图对应的所述标准混合气中的所述目标气体的含量的差得到适应度参数的步骤，直至最优待确定折算系数满足所述预设条件，则以所述最优待确定折算系数为所述目标气体的折算系数；其中，所述最优待确定折算系数为各所述适应度参数中所述适应度参数为最小值时的所述待确定折算系数；
在所述目标气体的含量超过预设阈值的情况下，判定所述变压器分接开关出现故障。
2.根据权利要求1所述的变压器分接开关故障监测方法，其特征在于，所述根据各个所述第二检测谱图对应的所述标准混合气中的所述目标气体的含量与各个所述第二检测谱图对应的目标气体待确定含量的差得到适应度参数由下式进行：
式中，Gi为第i次计算得到的所述适应度参数，j代表所述第二检测谱图的序号，N代表所述第二检测谱图的总数，Lj为第j个所述第二检测谱图对应的所述标准混合气中的所述目标气体的含量，L'j为第j个所述第二检测谱图对应的目标气体待确定含量。
3.根据权利要求1所述的变压器分接开关故障监测方法，其特征在于，所述以预设方式更新所述待确定折算系数由下式进行：
O＝ln(T/20),T＝rand(1,37),
P＝9.82+1.17-2*rand(9.5,10.1),
Q～N(85,0.322),
θ＝rand[(0°,270°)∪(270°，360°)],
l＝rand(0,0.7)
式中，Ki为经过i-1次更新的待确定折算系数，Ki+1为Ki经过更新后所得到的待确定折算系数，O为暖流系数，T为随机温度，rand(1,37)为在(1,37)范围内的随机数，P为重力加速度系数，rand(9.5,10.1)为在(9.5,10.1)范围内的随机数，Q为背景噪声，N(85,0.322)是数学期望为85、方差为0.322的正态分布，rand[(0°,270°)∪(270°，360°)]为在[(0°,270°)∪(270°，360°)]范围内的随机角度，rand(0,0.7)为在(0,0.7)范围内的随机数。
4.根据权利要求1所述的变压器分接开关故障监测方法，其特征在于，所述预设条件包括所述最优待确定折算系数保持不变或更新所述待确定折算系数的次数达到预设次数。
5.根据权利要求1所述的变压器分接开关故障监测方法，其特征在于，所述根据所述第一数据集合得到所述第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度包括：
对所述第一数据集合中的数据点按时间顺序进行排列；
分别计算排列后的第一数据集合中前第一数量个数据点的方差、前第二数量个数据点的方差、后第二数量个数据点的方差以及后第一数量个数据点的方差；其中，所述第一数量小于所述第二数量，所述前第二数量个数据点的最后一个数据点与所述后第二数量个数据点的最先一个数据点相同且为所述第一检测谱图的谱峰峰顶；
根据所述前第一数量个数据点的方差、所述前第二数量个数据点的方差、所述后第二数量个数据点的方差以及所述后第一数量个数据点的方差得到所述第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度。
6.一种变压器分接开关故障监测系统，其特征在于，包括：
油泵，用于从变压器分接开关油室抽出油体；
脱气模组，用于对所述油体进行脱气，以得到混合气；
目标气体检测模组，用于对所述混合气中的目标气体进行检测并输出第一检测谱图；
数据处理模组，包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器与所述目标气体检测模组电性连接，所述处理器用于接收所述第一检测谱图，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一项所述的变压器分接开关油室故障监测方法的步骤。
7.根据权利要求6所述的变压器分接开关故障监测系统，其特征在于，所述变压器分接开关故障监测系统还包括气体净化模组，所述气体净化模组用于对所述混合气进行净化，去除绝缘油。
8.一种变压器分接开关故障监测装置，其特征在于，包括：
谱图获取模块，用于若变压器分接开关完成换挡调节后在预设时长内保持不变，则获取第一检测谱图；所述第一检测谱图为变压器分接开关油室中目标气体的检测谱图；所述检测谱图为气相色谱谱图；
数据点选取模块，用于选取所述第一检测谱图的谱峰峰顶以及所述第一检测谱图的谱峰峰顶两侧预设数量的数据点以得到第一数据集合；
平滑度计算模块，用于根据所述第一数据集合得到所述第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；
含量计算模块，用于根据所述第一检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和所述目标气体的折算系数得到所述目标气体的含量；所述折算系数的获取过程包括：获取多个第二检测谱图，并根据所述第二检测谱图得到对应的所述第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度；所述第二检测谱图为对应的标准混合气中的所述目标气体的检测谱图，各个所述第二检测谱图对应的所述标准混合气中的所述目标气体的含量不同；根据所述第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数得到所述第二检测谱图对应的目标气体待确定含量；根据各个所述第二检测谱图对应的所述标准混合气中的所述目标气体的含量与各个所述第二检测谱图对应的目标气体待确定含量的差得到适应度参数；若最优待确定折算系数不满足预设条件，则以预设方式更新所述待确定折算系数，并返回至根据所述第二检测谱图的谱峰峰顶的平滑度和待确定折算系数得到所述第二检测谱图中的目标气体待确定含量、根据各个所述第二检测谱图中的目标气体待确定含量与所述第二检测谱图对应的所述标准混合气中的所述目标气体的含量的差得到适应度参数的步骤，直至最优待确定折算系数满足所述预设条件，则以所述最优待确定折算系数为所述目标气体的折算系数；其中，所述最优待确定折算系数为各所述适应度参数中所述适应度参数为最小值时的所述待确定折算系数；
判断模块，用于在所述目标气体的含量超过预设阈值的情况下，判定所述变压器分接开关出现故障。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的变压器分接开关故障监测方法的步骤。
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