[发明专利]变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法

摘要

本发明公开了一种变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法，包括：采集变压器有载分接开关表面的振动信号；对振动信号x(t)进行相空间重构，得到振动信号的重构相空间；计算振动信号在重构相空间的簇中心个数K_C及K_C个簇中心的位置坐标；计算有载分接开关操作过程中振动信号重构相空间中K_C个簇中心相对于第1个簇中心的相对误差。本发明有效地、高灵敏度地在线监测出变压器有载分接开关运行状态，从而可及时检修或更换变压器有载分接开关，避免有载分接开关损坏而导致变压器故障及电力系统故障。

主权项

1.一种变压器有载分接开关机械状态的在线监测方法，其特征在于，包括下列步骤：（1）将振动传感器设置在变压器有载分接开关的表面上，实时采集变压器有载分接开关表面的振动信号x(t)，t=1,…N₀,N₀为时间序列的长度；（2）使用延迟坐标法对振动信号x(t)进行相空间重构，为X(1)=[x(1),x(1+τ),...,x(1+(m-1)τ)]X(2)=[x(2),x(2+τ),...,x(2+(m-1)τ)]......X(k)=[x(k),x(k+τ),...,x(k+(m-1)τ)]......X(N)=[x(N),x(N+τ),...,x(N+(m-1)τ)]]]>式中，N为相空间重构后的相空间中的时间向量个数，m为嵌入维数，τ为延迟时间，X(k)(k＝1,…,N)为对振动信号x(t)进行重构后的相空间的第k个时间向量，N₀＝N+(m-1)τ；这N个时间向量形成了一个重构的相空间，这N个延迟时间序列的关联积分函数为Cs(m,N,r,t)=2N(N-1)Σ1≤i≤j≤NH(r-dij),r>0]]>d_ij＝||X(i)-X(j)||H(r)=1,r≥00,r<0]]>式中，H(r)为Heaviside阶跃函数，r为半径；所述的嵌入维数m和延迟时间τ的计算过程为：（I）计算振动信号x(t)的标准差σ；（II）将振动信号x(t)分成t₀个不相交的子序列，为{x1,xt0+1,x2t0+1,...}]]>{x2,xt0+2,x2t0+2,...}]]>……{xt0,x2t0,x3t0,...}]]>此处，每个子序列的长度为l＝N₀/t₀；（III）定义这t₀个子序列的检验统计量为嵌入维数为m时t₀个子序列的关联积分函数与嵌入维数为1时t₀子序列的关联积分函数差值之和的平均值，其计算公式为S(m,N0,r,t0)=1t0Σs=1t0[Cs(m,N0/t0,r,t0)-Csm(1,N0/t0,r,t0)]]]>则当N₀→∞时，有S(m,r,t0)=1t0Σs=1t0[Cs(m,r,t0)-Csm(1,r,t0)]]]>（IV）对t₀个子序列，分别计算：检验统计量的均值检验统计量的差值和检验统计量的方差S_cor(t₀)，其表达式分别为S‾(t0)=116Σm=25Σj=14S(m,rj,t0)]]>ΔS‾(t0)=14Σm=25ΔS(m,t0)]]>Scor(t0)=ΔS‾(t0)+|S‾(t0)|]]>ΔS(m,t₀)＝max{S(m,r_j,t₀)}-min{S(m,r_j,t₀)}式中，r_j＝jσ/2；（IV）寻找的第一个零点或的第一个极小值点，第一个零点或第一个极小值点对应的时间即为延迟时间τ；（V）寻找S_cor(t₀)的最小值点，对应的时间为振动信号时间序列x(t)的第一个整体最大值时间窗口τ_w，计算嵌入维数m，公式如下：m＝int(τ_w/τ+1)式中，int为取整函数。（3）根据K-means聚类分析法计算振动信号在重构相空间的簇中心个数K_C及各簇中心的位置坐标；（4）分别计算每个簇中心与第1个簇中心的绝对距离；（5）计算每个簇中心相对于第1个簇中心的相对误差：若第2个簇中心与第1个簇中心的绝对距离减小为原来的20%且第2个簇中心与第1个簇中心的绝对距离大于其余K_C-2个簇中心与第1个簇中心的绝对距离，则判断有载分接开关操作过程中运行状态异常；否则，认为有载分接开关操作过程中运行状态正常。