CN115660478A - 基于变压器的健康状态监测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于变压器的健康状态监测方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对状态参数进行验证，根据验证通过的第一状态参数集获得评估参数集，基于评估参数集获取变压器的预测健康指标参数，根据预测健康指标参数对变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态。由于本发明可以根据变压器验证通过的状态参数获取评估参数集，并通过从评估参数集获取的变压器的预测健康指标调整变压器的状态，从而能够使变压器达到健康状态，解决了变压器在无故障时不能调整变压器使变压器达到健康状态的问题，进而提高了变压器的稳定性。

Description

基于变压器的健康状态监测方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明属于变压器故障诊断技术领域，尤其涉及一种基于变压器的健康状态监测方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

国民经济的持续发展离不开电力系统提供的强大的能源后盾，而电能的变换、输送和分配等紧密依赖于各种变电站。在变电站的工作过程中，变压器是电力变电环节的最核心的设备，变压器运行时是否可靠直接关系到电力系统的安全与稳定，因此，对变压器运行时的健康状态监测变得越来越重要。

现有的技术中，可以对变压器在运行时的故障信息进行监测，在监测到变压器发生故障时，通过调整变压器使变压器达到健康状态，但在发生故障后再对变压器进行调整会对变压器性能造成一定影响。因此，如何解决变压器在无故障时不能调整变压器使变压器达到健康状态，成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于变压器的健康状态监测方法、装置、设备及存储介质，以解决现有技术中变压器在无故障时不能调整变压器使变压器达到健康状态的技术问题。

本发明的技术方案是：

一种基于变压器的健康状态监测方法，所述方法包括：

获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对状态参数进行验证；

根据验证通过的第一状态参数集获得评估参数集；

基于评估参数集获取变压器的预测健康指标参数；

根据预测健康指标参数对所述变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态。

获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对状态参数进行验证的步骤，包括：

获取变压器在运行时的状态参数，并将状态参数存储至预设缓存区；

判断存储在预设缓存区的状态参数是否达到预设测量数据的数量；

若是，则验证所述状态参数是否处于预设范围内；

在状态参数处于预设范围内时，判定状态参数验证通过。

基于评估参数集获取变压器的预测健康指标参数的步骤，包括：

基于评估参数集获取变压器的状态特征信息；

通过状态特征信息在预设模型中获取变压器在不同周期对应的健康指标参数；

根据健康指标参数确定变压器的预测健康指标参数。

通过状态特征信息在预设模型中获取变压器在不同周期对应的健康指标参数的步骤，包括：获取变压器在运行时的温度变化数据，并通过预设模型获取变压器运行在不同周期时对应的上限温度数据、下限温度数据和标准温度数据；获取不同周期时上限温度数据、下限温度数据和标准温度数据对应的健康指标参数。

根据健康指标参数确定变压器的预测健康指标参数的步骤之前，还包括：

获取变压器的当前运行时间和变压器的功能失效时间；

基于当前运行时间、状态特征信息和功能失效时间通过第一预设公式确定变压器的实际健康指标参数；

根据健康指标参数和实际健康指标参数确定变压器的预测健康指标参数；

其中，第一预设公式为：

RUL＝t(end)-t(k)；

式中，RUL为变压器的健康指标参数，t(end)为变压器的功能失效时间，t(k)为变压器的当前运行时间。

根据预测健康指标参数对变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态的步骤，包括：根据预测健康指标参数对变压器中控制器的设定值进行实时调整，并实时监测变压器的运行温度，以使变压器达到预设健康状态。

根据预测健康指标参数对变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态的步骤之后，还包括：

判断第一状态参数集和预设参数据的数据是否存在差异；

若是，则根据差异信号对变压器进行故障诊断。

一种基于变压器的健康状态监测装置，所述装置包括：

数据验证模块，用于获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对状态参数进行验证；

数据获取模块，用于根据验证通过的第一状态参数集获得评估参数集；

数据预测模块，用于基于评估参数集获取变压器的预测健康指标参数；

状态调整模块，用于根据预测健康指标参数对变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态。

一种基于变压器的健康状态监测设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于变压器的健康状态监测程序，基于变压器的健康状态监测配置为所述的基于变压器的健康状态监测方法的步骤。

一种存储介质，所述存储介质上存储有基于变压器的健康状态监测程序，所述基于变压器的健康状态监测程序被处理器执行时实现所述的基于变压器的健康状态监测方法的步骤。

本发明的有益效果：

在本发明中，公开了获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对状态参数进行验证，根据验证通过的第一状态参数集获得评估参数集，基于评估参数集获取变压器的预测健康指标参数，根据预测健康指标参数对变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态；相较于现有技术中在检测到变压器发生故障时才对变压器进行调整，由于本发明可以根据变压器验证通过的状态参数获取评估参数集，并通过从评估参数集获取的变压器的预测健康指标调整变压器的状态，从而能够使变压器达到健康状态，解决了变压器在无故障时不能调整变压器使变压器达到健康状态的问题，进而提高了变压器的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的基于变压器的健康状态监测设备的结构示意图；

图2为本发明基于变压器的健康状态监测方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明基于变压器的健康状态监测方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明基于变压器的健康状态监测方法第三实施例的流程示意图；

图5为本发明基于变压器的健康状态监测装置第一实施例的结构框图。

具体实施方式

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的基于变压器的健康状态监测设备结构示意图。

如图1所示，该基于变压器的健康状态监测设备可以包括：处理器1001，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(Wireless-Fidelity，Wi-Fi)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)，也可以是稳定的非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对基于变压器的健康状态监测设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及基于变压器的健康状态监测程序。

在图1所示的基于变压器的健康状态监测设备中，网络接口1004主要用于与网络服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明基于变压器的健康状态监测设备中的处理器1001、存储器1005可以设置在基于变压器的健康状态监测设备中，所述基于变压器的健康状态监测设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的基于变压器的健康状态监测程序，并执行本发明实施例提供的基于变压器的健康状态监测方法。

本发明实施例提供了一种基于变压器的健康状态监测方法，参照图2，图2为本发明基于变压器的健康状态监测方法第一实施例的流程示意图。

本实施例中，所述基于变压器的健康状态监测方法包括以下步骤：

步骤S10：获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对所述状态参数进行验证。

需要说明的是，本实施例的方法的执行主体可以为对变压器运行健康状态进行监测的健康状态监测设备，或者是其他能够实现相同或相似功能的、包含了该健康状态监测设备的健康状态监测系统。此处以健康状态监测系统(以下简称系统)对本实施例和下述各实施例提供的基于变压器的健康状态监测方法进行具体说明。

应当理解的是，上述状态参数可以为变压器在运行时可以表示变压器当前状态的信息，例如：运行状态数据、运行工况数据和运行环境数据等数据信息。

可以理解的是，上述预设验证方式可以为对变压器在运行时的状态参数信息的完整性和准确性进行验证的验证方式，在具体实现中，可以采用加密或通过安全环境的传输对变压器在运行时的状态参数信息进行传输，从而防止状态参数信息在传输的过程中丢失或被篡改。

需要说明的是，变压器的状态参数信息可以通过无线采集或有线采集的方式进行采集，在参数验证时，若系统接收不到变压器的状态参数信息，则说明系统与变压器之间的通信连接出现故障，此时目标人员需要对出现通信故障的原因进行诊断。

在具体实现中，可以将获取的变压器在运行时的状态参数，并将变压器在运行时的状态参数存储至系统中的预设缓存区，对变压器在运行时的状态参数进行验证时，可以获取对应缓存区的参数信息，从而对变压器在运行时的状态参数进行验证。

步骤S20：根据验证通过的第一状态参数集获得评估参数集。

需要说明的是，系统在对变压器的状态参数信息进行验证时，可以分别进行两层验证，第一层验证可以为检测变压器的状态参数信息中参数是否存在预先存储在系统内部的期望测量数据，期望测量数据即为预先设定的属于变压器状态参数信息；第二层验证可以为验证变压器的状态参数信息的数值是否处于系统内部预先存储参数数值的范围内，如果变压器的状态参数信息存在预先存储在系统内部的期望测量数据且处于参数数值的范围内，则表明变压器的状态参数信息验证通过。

应当理解的是，上述第一状态参数集可以为变压器的状态参数信息中验证通过的参数集，系统在对变压器的状态参数信息进行第一层验证时，实际获取的变压器的状态参数信息与系统内部的期望测量信息之间的存在一一映射的关系，若变压器的状态参数信息处于正常工作范围内，则可以通过这些数据指示变压器的运行状态判断变压器当前运行状态是否健康或是否存在故障。

可以理解的是，上述评估参数集可以为代替对第一状态参数集进行筛选后得到的处于正常工作范围之外的数据集合，由于评估参数集为异常数据的集合，因此评估参数集不能直接对变压器当前运行状态进行判断。

在具体实现中，变压器的状态参数信息具有典型的大数据特征，因此可以对变压器信号进行特征提取，从而提取出高价值的有效特征信息，提高了对变压器性能评估的准确性。首先可以对第一状态参数集通过EWT分解模式进行分解，并基于分解后的第一状态参数集建立评估参数集，其中，EWT分解模式为经验小波变换，可以通过提取频域极大值点自适应地分割傅里叶频谱以分离不同的模态,然后在频域自适应地构造带通滤波器组从而构造正交小波函数,以提取具有紧支撑傅立叶频谱的调幅-调频成分。

步骤S30：基于所述评估参数集获取所述变压器的预测健康指标参数。

需要说明的是，上述预测健康指标参数可以为预测变压器的剩余寿命指标参数或其他可以作为评价变压器健康状态的指标参数。

步骤S40：根据所述预测健康指标参数对所述变压器进行状态调整，以使所述变压器达到预设健康状态。

应当理解的是，上述预设健康状态可以为使变压器正常运行且达到预期工作效率的状态，变压器的状态参数会对变压器造成较大的影响，在变压器的状态参数发生异常时会导致变压器的工作效率降低或导致变压器出现故障，因此在变压器运行时需要对变压器的状态参数进行监测，当监测到变压器的状态参数发生异常时，可以基于预测健康指标参数对变压器的状态参数进行调整，从而使变压器达到健康状态，提供变压器的工作效率。

进一步的，作为另一种实现方式，为了监测变压器是否出现故障，本实施例上述步骤S40之后可包括：判断所述第一状态参数集和预设参数据的数据是否存在差异；若是，则根据差异信号对所述变压器进行故障诊断。

本实施例中，公开了获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对状态参数进行验证，根据验证通过的第一状态参数集获得评估参数集，基于评估参数集获取变压器的预测健康指标参数，根据预测健康指标参数对变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态；相较于现有技术中在检测到变压器发生故障时才对变压器进行调整，由于本实施例可以根据变压器验证通过的状态参数获取评估参数集，并通过从评估参数集获取的变压器的预测健康指标调整变压器的状态，从而能够使变压器达到健康状态，解决了变压器在无故障时不能调整变压器使变压器达到健康状态的问题，进而提高了变压器的稳定性。

参考图3，图3为本发明基于变压器的健康状态监测方法第二实施例的流程示意图。

基于上述各实施例，为了获取变压器的预测健康指标参数，本实施例中，所述步骤S30包括：

步骤S31：基于所述评估参数集获取所述变压器的状态特征信息。

需要说明的是，上述状态特征信息可以为从评估参数集中提取的对评估参数集进行检测通过后的变压器的特征数据的集合。

在具体实现中，可以对上述评估参数集进行检测，并判断评估参数集中数据的数据格式是否正确，若数据格式正确则对评估参数集的数据进行分类，并将数值处于变压器正常工作范围的数据组成一个数据集合，即为变压器的状态特征信息。

步骤S32：通过所述状态特征信息在预设模型中获取所述变压器在不同周期对应的健康指标参数。

应当理解的是，上述预设模型可以为自回归模型，或其他与自回归模型存在相同或相似功能的模型，预设模型可以对变压器中的时间序列进行处理，从而获取变压器中的时间序列和变压器健康指标参数之间的对应关系。

可以理解的是，上述健康指标参数可以为判断当前变压器的健康状态的指标参数，在具体实现中可以通过变压器的健康指标参数判断变压器的运行状态，并通过变压器的健康指标参数获取变压器的剩余寿命。

在具体实现中，可以获取所述变压器在运行时的温度变化数据，并通过预设模型获取所述变压器运行在不同周期时对应的上限温度数据、下限温度数据和标准温度数据；获取不同周期时所述上限温度数据、所述下限温度数据和所述标准温度数据对应的健康指标参数。

步骤S33：根据所述健康指标参数确定所述变压器的预测健康指标参数。

需要说明的是，变压器运行在不同周期时上限温度、下限温度和标准温度分别对应的健康指标参数不同，因此需要获取变压器运行在不同周期时不同温度对应的健康指标参数的具体数值，并基于这些数值判断变压器运行在哪一时间的健康指标参数最接近实际健康指标参数，并将这一时刻的健康指标参数作为预测健康指标参数。

本实施例中通过从评估参数集中获取变压器的状态特征信息，并通过从状态特征信息中获得的不同周期对应的健康指标参数确定预测健康指标参数，从而可以根据预测健康指标参数调整变压器运行时的状态参数，进一步提升了变压器的工作稳定性。

参考图4，图4为本发明基于变压器的健康状态监测方法第三实施例的流程示意图。

基于上述各实施例，为了更准确地获取变压器的预测健康指标参数，本实施例中，所述步骤S33之前，所述方法还包括：

步骤S331：获取所述变压器的当前运行时间和所述变压器的功能失效时间。

需要说明的是，上述功能失效时间可以为变压器中部件或功能失效的估计时间。

步骤S332：基于所述当前运行时间、所述状态特征信息和所述功能失效时间通过第一预设公式确定所述变压器的实际健康指标参数；

其中，所述第一预设公式为：

RUL＝t(end)-t(k)；

式中，RUL为所述变压器的健康指标参数，t(end)为所述变压器的功能失效时间，t(k)为所述变压器的当前运行时间。

应当理解的是，上述实际健康指标参数为变压器在运行时能够达到理想工作状态时运行状态参数的数值，由于变压器在实际工作中环境或其他不可控原因的约束，变压器的运行状态参数并不能设置为理想的数值，导致变压器的健康指标参数无法达到实际健康指标参数，因此需要同时变压器实际运行时的工作参数对应的健康指标参数预测最接近变压器实际健康指标参数的预测健康指标参数。

步骤S333：根据所述健康指标参数和所述实际健康指标参数确定所述变压器的预测健康指标参数。

可以理解的是，可以将获取的变压器运行在不同周期不同温度对应的健康指标参数的具体数值与变压器实际健康指标参数的数值进行比较，并将与实际健康指标参数中最接近的健康指标参数确定为预测健康指标参数。

本实施例基于变压器的健康指标参数和变压器的实际健康指标参数确定变压器的预测健康指标参数，从而提升了变压器的预测健康指标参数的准确性，使得对变压器运行时的状态参数的调整更加准确。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有基于变压器的健康状态监测程序，所述基于变压器的健康状态监测程序被处理器执行时实现如上文所述的基于变压器的健康状态监测方法的步骤。

参照图5，图5为本发明基于变压器的健康状态监测装置第一实施例的结构框图。

如图5所示，本发明实施例提出的基于变压器的健康状态监测装置包括：

数据验证模块501：用于获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对所述状态参数进行验证；

数据获取模块502：用于根据验证通过的第一状态参数集获得评估参数集；

数据预测模块503：用于基于所述评估参数集获取所述变压器的预测健康指标参数；

状态调整模块504：用于根据所述预测健康指标参数对所述变压器进行状态调整，以使所述变压器达到预设健康状态。

本实施例的基于变压器的健康状态监测装置公开了获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对状态参数进行验证，根据验证通过的第一状态参数集获得评估参数集，基于评估参数集获取变压器的预测健康指标参数，根据预测健康指标参数对变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态；相较于现有技术中在检测到变压器发生故障时才对变压器进行调整，由于本实施例可以根据变压器验证通过的状态参数获取评估参数集，并通过从评估参数集获取的变压器的预测健康指标调整变压器的状态，从而能够使变压器达到健康状态，解决了变压器在无故障时不能调整变压器使变压器达到健康状态的问题，进而提高了变压器的稳定性。

本发明基于变压器的健康状态监测装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种基于变压器的健康状态监测方法，其特征在于：所述方法包括：

获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对状态参数进行验证；

根据验证通过的第一状态参数集获得评估参数集；

基于评估参数集获取变压器的预测健康指标参数；

根据预测健康指标参数对所述变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于变压器的健康状态监测方法，其特征在于：获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对状态参数进行验证的步骤，包括：

获取变压器在运行时的状态参数，并将状态参数存储至预设缓存区；

判断存储在预设缓存区的状态参数是否达到预设测量数据的数量；

若是，则验证所述状态参数是否处于预设范围内；

在状态参数处于预设范围内时，判定状态参数验证通过。

3.根据权利要求1所述的一种基于变压器的健康状态监测方法，其特征在于：基于评估参数集获取变压器的预测健康指标参数的步骤，包括：

基于评估参数集获取变压器的状态特征信息；

通过状态特征信息在预设模型中获取变压器在不同周期对应的健康指标参数；

根据健康指标参数确定变压器的预测健康指标参数。

4.根据权利要求3所述的一种基于变压器的健康状态监测方法，其特征在于：通过状态特征信息在预设模型中获取变压器在不同周期对应的健康指标参数的步骤，包括：获取变压器在运行时的温度变化数据，并通过预设模型获取变压器运行在不同周期时对应的上限温度数据、下限温度数据和标准温度数据；获取不同周期时上限温度数据、下限温度数据和标准温度数据对应的健康指标参数。

5.根据权利要求3所述的一种基于变压器的健康状态监测方法，其特征在于：根据健康指标参数确定变压器的预测健康指标参数的步骤之前，还包括：

获取变压器的当前运行时间和变压器的功能失效时间；

基于当前运行时间、状态特征信息和功能失效时间通过第一预设公式确定变压器的实际健康指标参数；

根据健康指标参数和实际健康指标参数确定变压器的预测健康指标参数；

其中，第一预设公式为：

RUL＝t(end)-t(k)；

式中，RUL为变压器的健康指标参数，t(end)为变压器的功能失效时间，t(k)为变压器的当前运行时间。

6.根据权利要求1所述的一种基于变压器的健康状态监测方法，其特征在于：根据预测健康指标参数对变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态的步骤，包括：根据预测健康指标参数对变压器中控制器的设定值进行实时调整，并实时监测变压器的运行温度，以使变压器达到预设健康状态。

7.根据权利要求1所述的一种基于变压器的健康状态监测方法，其特征在于：根据预测健康指标参数对变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态的步骤之后，还包括：

判断第一状态参数集和预设参数据的数据是否存在差异；

若是，则根据差异信号对变压器进行故障诊断。

8.一种基于变压器的健康状态监测装置，其特征在于，所述装置包括：

数据验证模块，用于获取变压器在运行时的状态参数，并根据预设验证方式对状态参数进行验证；

数据获取模块，用于根据验证通过的第一状态参数集获得评估参数集；

数据预测模块，用于基于评估参数集获取变压器的预测健康指标参数；

状态调整模块，用于根据预测健康指标参数对变压器进行状态调整，以使变压器达到预设健康状态。

9.一种基于变压器的健康状态监测设备，其特征在于：所述设备包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的基于变压器的健康状态监测程序，基于变压器的健康状态监测配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的基于变压器的健康状态监测方法的步骤。

10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有基于变压器的健康状态监测程序，所述基于变压器的健康状态监测程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于变压器的健康状态监测方法的步骤。

Images