[发明专利]一种主变压器发热故障的预警方法及故障定位方法

摘要

一种主变压器发热故障的预警方法及故障定位方法，本发明涉及主变压器发热故障处理方法领域。提出了一种基于多源数据融合的变压器安全运行特性监测与主动预警技术研究，而且主要研究变压器套管的热性故障诊断与主动预警，从而有效解决目前变电站中主变套管热故障的智能诊断与提前预警的问题的主变压器发热故障的预警方法及故障定位方法。本发明有效解决目前变电站中主变套管热故障的智能诊断与提前预警的问题，能有计划安排运行及维修进度，使电力系统达到智能化、自动化，为整个电力系统的安全稳定运行带来较大的经济和社会效益。

主权项

1.一种主变压器发热故障的预警方法，其特征在于，按以下步骤进行预警：A1)、通过SVR方法建立套管温升模型：A1.1)、分析SVR算法实现方法；支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)方法通过非线性映射将输入样本映射到高维特征空间H中，从而可以在H空间中利用结构风险最小化原则建立线性回归函数式中，y'为预测值，w为权向量，b为偏置值。SVR的实现是在SVM的基础上引入误差阈值ε并引入松弛因子ξ_i和利用结构最小化原则，拟合问题转化为下列优化问题，即式(2)式中C>0为惩罚因子。为求解式(3)，利用对偶原理，可转换为下列优化问题，见式(4)。由此可求得SVR的非线性回归函数式中K(x_i,x_j)满足Mercer条件的核函数，常用的核函数包括径向基核函数，即k(x_i,y)＝exp(‑γ||x_i‑y||²)  (6)多项式核函数，即和Sigmoid核函数即k(x_i,y)＝tan(x_i^Ty+v)  (8)A1.2)、建立基于SVR的变压器套管温升模型；因套管输入输出参数差别大，在模型训练和预测过程中，数据的归一化对改进模型的收敛性和泛化能力至关重要，需要对数据进行预处理，归一化公式如(9)所示：式中，x^*为归一化后的值，x为样本数据，x_min为样本数据的最小值，x_max为样本数据的最大值；SVR的输入参数为时间，输出为θ_por，采用径向基核函数的SVR进行滤波，需要确定式(3)中的ε,C以及式(5)中的γ。从(1)式可以看出，θ_por受q_cu影响较大，而q_cu与负载电流的平方成正比。为确定上述SVR滤波参数，本文采用将负载电流I_L和θ_por同时进行SVR滤波，具体如下：先对负载电流的平方进行SVR滤波，保证滤波后的与曲线几乎重合，确定ε,C和γ；将上述参数用于θ_por的SVR滤波，这样滤波后的θ_por能够反映负载电流的影响；A2)、计算等效热路模型的微分方程组；A2.1)、绘制等效热路模型：用q_cu表示套管中载流导体的介质损耗，用q_di表示电容芯的介质损耗，用R_cu表示载流导体对油的非线性热阻，用R_oil表示油对陶瓷的非线性热阻，用R_por表示陶瓷壁对外界空气的非线性热阻，用C_cu表示载流导体的热容，用C_oil表示油的热容，用C_por表示陶瓷壁的热容，用θ_oil表示油温，用θ_por表示陶瓷壁温度，用θ_amb表示环境温度；A2.1)、根据等效热路模型得出简化的微分方程组：A3)、确定套管温度升高的影响因素，作为模型的输出变量；借助于红外测温手段，以测得的陶瓷壁温θ_por为输出变量，由(6)式可以得到，以θ_por变量的系统为二阶系统，θ_por与载流导体损耗和电容芯介质损耗、环境条件等因素有关，载流导体的损耗与套管电流有关，而介质损耗与电压有关；A4)、发热故障预警；将套管的负载电流、电压、环境温度、环境湿度以及前两个采样时刻的陶瓷壁温度输入套管温升模型，从而得到预测的当前时刻的陶瓷壁温度；若超出规定的温度范围，则进行报警；完毕。