[发明专利]一种基于归一化奇异谱熵的变压器绕组工作状态检测方法

权利要求书

1.一种基于归一化奇异谱熵的变压器绕组工作状态检测方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1、对变压器绕组进行扫频激振试验，获取变压器绕组的振动频响曲线；

步骤2、对M个测点的变压器绕组振动频响曲线进行曲线融合，得到变压器绕组的振动频响融合曲线；

步骤3、计算变压器绕组振动频响融合曲线的归一化奇异谱熵；

步骤4、根据振动频响融合曲线的归一化奇异谱熵的变化对绕组状态进行判别：当归一化奇异谱熵的变化超过10％时，判定变压器的绕组发生变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于归一化奇异谱熵的变压器绕组工作状态检测方法，其特征在于，所述的步骤1中的变压器绕组扫频激振试验为：

2a.在变压器油箱壁上放置M个振动加速度传感器；

2b.将变压器的低压绕组进行短接；

2c.利用变压器绕组振动频响测试系统向高压绕组注入恒流变频激励信号，所述的变压器绕组振动频响测试系统由电流传感器、数据采集模块、测控分析模块、恒流变频激振电源、升压变压器和信号分析显示终端组成，其中，电流传感器采集变压器高压绕组的注入电流，传送至数据采集模块；

数据采集模块与振动加速度传感器、电流传感器相连接，对振动信号、电流信号进行采集，并传送至测控分析模块；

测控分析模块对采集到的振动信号、电流信号进行计算分析，并传送至信号分析显示终端；

恒流变频激振电源与测控分析模块相连接，设置恒流扫频电源的输出参数，并传送至升压变压器；

升压变压器与变压器相连接，将恒流变频激励信号施加至变压器的高压绕组；

2d.测控分析模块判断恒流扫频电源输出的恒流扫频激励信号的输出频率是否大于终止频率，若是则继续增加频率进行试验，若否则停止试验；

2e.测控分析模块根据振动信号计算输出与M个测点对应的变压器绕组振动频响曲线。

3.根据权利要求1所述的一种基于归一化奇异谱熵的变压器绕组工作状态检测方法，其特征在于，所述的步骤2中M个测点的振动频响曲线的融合为：

3a.对M个测点的振动频响曲线分别进行归一化处理，所述的归一化公式为：

式中，为第i条待归一化的振动频响曲线；U_i为待归一化的振动频响曲线均值；δ_i为待归一化的振动频响曲线方差；N为待归一化的振动频响曲线长度：

3b.将M个测点归一化后的振动频响曲线写成矩阵的形式，记为C，所述的矩阵C的列数为M，矩阵C的行数为N，矩阵C的表达式为：

3c.计算矩阵C的自相关矩阵R，计算公式为：

R＝(r_ij)_M×M

式中，r_ij为矩阵R中的元素；

3d.用雅克比法对矩阵R的特征值及特征向量进行计算，并记计算得到的矩阵R的M个特征值为λ₁，λ₂，…，λ_M，且满足λ₁≥λ₂≥…≥λ_M≥0，具中，第i个特征值所对应的特征向量为e_i＝(e_i1，e_i2，…，e_iM)^T，i＝1，2，…，M；

3e.提取最大特征值λ₁所对应的特征向量e₁为加权因子，对M个测点对应的M条振动频响曲线进行曲线融合，所述的融合曲线的表达式为：

Y＝e₁C^T＝e₁₁C₁+e₂₁C₂+…+e_M1C_M

式中，Y为M条振动频响曲线的振动频响融合曲线。

4.根据权利要求1所述的一种基于归一化奇异谱熵的变压器绕组工作状态检测方法，其特征在于，所述的步骤3中绕组振动频响融合曲线的归一化奇异谱熵的计算为：

4a.用嵌入分析窗口(L，1)从绕组振动频响融合曲线的起点开始顺序截取振动频响融合曲线，其中，L为窗口长度，1为时延常数，得到N-L+1段数据，将这N-L+1段写成矩阵的形式，此处用矩阵A表示，所述的矩阵A的行数为N-L+1，列数为L，表达式为

其中，矩阵A的第i行可表示为

A(i，：)＝Y(i：i+L-1)i＝1，2，…，N-L+1；N为待归一化的振动频响曲线长度；

4b.对模式矩阵A进行奇异值分解，并记计算得到的矩阵A的N-L+1个奇异值为δ₁，δ₂，…，δ_N-L+1，且满足δ₁≥δ₂≥…≥δ_N-L+1；

4c.计算绕组振动频响融合曲线的奇异谱熵，并进行归一化处理，所述的归一化后的奇异谱熵的计算公式为：

式中，H(Y)为绕组振动频响融合曲线的奇异谱熵；为归一化后的奇异谱熵；P_i为第i个奇异值与全部N-L+1个奇异值之和的比值。