[发明专利]一种基于相关分析和马氏距离的变压器在线监测信息聚合分析方法

说明书

本发明提供一种基于相关分析和马氏距离的变压器在线监测信息聚合分析方法，属于电力系统高压设备的状态监测技术领域。本发明的技术方案是利用变压器在线监测获得的多维信息，首先进行数据归一化和标准化数据预处理，其次对预处理后的数据以当前采样点的前M个点构成一组时窗长度进行局部相关系数的计算。再次，利用所获得的原始多维信息特征矩阵计算各样本与分布中心的马氏距离，提取距离大于距离整定值z_set的数据异常样本，基于异常样本找到与之对应的原始异常数据样本，最终进行数据异常验证说明。经仿真表明，使用距离中心的马氏距离，不仅可以定性检测出异常，而且还可以定量表示异常程度，便于运行人员感知运行态势。

技术领域

本发明提供一种基于相关分析和马氏距离的变压器在线监测信息聚合分析方法，属于电力系统高压设备的状态监测技术领域。

背景技术

变电站设备在线监测系统由于可实时反映设备运行状态，广泛应用于智能变电站一次设备智能化，对变电设备的运行状态进行全程跟踪，监测其在实际运行过程中健康状态和寿命情况，在保证安全性和可靠性的前提下，合理安排试验检修，提高电力设备的使用率与使用年限是电力系统一直以来的追求。在线监测系统便是在这样的需求下应运而生的。目前由于变电站在线监测设备数据精度低，数据的连续性难以保证，导致了变电站设备“体征”信息孤岛严重，未实现设备运行、监测等信息间互联互通，导致缺乏基于设备运行、各监测单元多维信息横向维度以及时间纵向维度全景信息可靠综合诊断。由于在变电站的在线监测中，变压器作为变电站内的主体设备，对变压器在线监测数据进行处理具有重要意义，并且在电力设备状态监测研究中，变压器状态监测发展时间最长，应用也最广泛，数据较为丰富和完善。所以，选取变压器在线监测作为研究实例。

由于存在上述因素，针对目前变电站设备在线监测目前所存在的问题，为利用变压器在线监测多维信息，挖掘信息所存在的内在规律，一种基于相关分析和马氏距离的变压器在线监测信息聚合分析方法。利用变压器在线监测获得的多维信息，首先进行数据归一化和标准化数据预处理，其次对预处理后的数据以当前采样点的前M个点构成一组时窗长度进行局部相关系数的计算。再次，利用所获得的原始多维信息特征矩阵计算各样本与分布中心的马氏距离，提取距离大于距离整定值z_set的数据异常样本，基于异常样本找到与之对应的原始异常数据样本，最终进行数据异常验证说明。经仿真表明，使用距离中心的马氏距离，不仅可以定性检测出异常，而且还可以定量表示异常程度，便于运行人员感知运行态势。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于相关分析和马氏距离的变压器在线监测信息聚合分析方法，用以解决上述问题。

本发明的技术方案是：一种基于相关分析和马氏距离的变压器在线监测信息聚合分析方法，利用变压器在线监测获得的多维信息，首先进行数据归一化和标准化数据预处理，其次对预处理后的数据以当前采样点的前M个点构成一组时窗长度进行局部相关系数的计算。再次，利用所获得的原始多维信息特征矩阵计算各样本与分布中心的马氏距离，提取距离大于距离整定值z_set的数据异常样本，基于异常样本找到与之对应的原始异常数据样本，最终进行数据异常验证说明。经仿真表明，使用距离中心的马氏距离，不仅可以定性检测出异常，而且还可以定量表示异常程度，便于运行人员感知运行态势。

具体步骤如下：

第一步、数据归一化，标准化等预处理。由于变压器在线监测数据种类繁多，单位不一，数据存在冗余。因此，将不同采样频率下具有不同单位的数据进行归一化和标准化处理。将选定对象x(n)与其余监测数据数据y(n)求取其均方根为：

式(1)、(2)中，N为相关信号采样点数。

定义数字信号x(n)和y(n)互相关函数如下：