一种获得电力变压器离散型状态参数的方法技术

本发明专利技术公开了一种获得电力变压器离散型状态参数的方法，解决现有技术中电力变压器状态参数识别困难、电力变压器多源数据挖掘困难的问题。本发明专利技术根据被测电力变压器油中溶解气体的种类与含量，采用改进等宽法获得离散型气体状态参数；根据放电量、放电相位与放电次数统计参数，采用信息熵决策树法获得离散型局部放电状态参数；根据绕组变形与短路电流，采用分箱法获得离散型绕组状态参数；根据变压器温度、振动与噪声，采用卡方检验法获得离散型机械状态参数。本发明专利技术适用于电力设备检测与数据挖掘领域，具备数据准确、工作效率高、故障覆盖面广、易于计算机处理等特点，有着较高的经济价值与广阔的市场应用前景。

Method for obtaining discrete state parameter of power transformer

The invention discloses a method for obtaining the discrete state parameter of an electric transformer, which solves the difficult problem of identifying the state parameter of the power transformer in the prior art and the difficult problem of multi-source data mining of the power transformer. According to the type and content of the measured gas dissolved in transformer oil, using the improved method to obtain the parameters of discrete state wide gas; according to discharge, discharge phase and discharge times statistical parameters, obtain the discrete partial discharge state parameters based on information entropy decision tree; according to the winding deformation and short-circuit current, discrete type winding the state parameter box method; according to the transformer temperature, vibration and noise, using the chi square test for discrete state mechanical parameters. The invention is applicable to the detection and data mining field of power equipment, has the characteristics of accurate data, high work efficiency, fault coverage, easy processing, has high economic value and broad market prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种获得电力变压器离散型状态参数的方法
本专利技术涉及一种获得电力设备离散型状态参数的方法，特别是一种获得电力变压器离散型状态参数的方法，属于电力系统检测领域。
技术介绍
电力系统为国民经济的持续发展提供强大的能源后盾，而电气设备作为电力系统的构成元件，其可靠性是电网安全运行的保证。随着用电负荷的变化和发展，原有输变电设备受到载流量热稳定限额等技术条件的限制，输送容量大大降低，己经难以担负送电任务，更不能满足电力用户的需要，尤其在用电高峰期、检修下或发生故障等情况下，整个输电系统互通容量不足将会造成压限负荷，导致电网运行的经济性和可靠性严重下降。对电力设备开展检测是目前较为有效的技术手段，其可实时对电力设备绝缘进行检测，多种类型的检测数据收集和快速存储使得设备信息可以积累海量数据。然后，提取有用的设备信息已经成为了巨大的挑战。国内外不少研究表明，电力设备在线监测信息数据与诸多因素相关，如环境温度、设备运行条件、设备服役年龄等，易发生错报、漏报和误报情况。电力设备在运行过程中受到电、热、机械及化学等多种应力作用，其不可避免受到破坏和损伤，通过对一种或多种设备的分析可实现对整体设备的寿命进行评估。电力变压器参数可以为油中溶解气体、局部放电、振动、声音等多种电力变压器参数，依据电力变压器与其参数之间的映射关系，通过电力设备参数检测实现对设备一种或者多种的综合表征与评价。电力变压器状态参数为连续型数据，参数检测时数据不容易分离，且容易出现显著误差，很难利用计算机进行后期参数数据挖掘分析，因此需要对连续性数据离散化。目前尚无成熟的适用于电力设备状态参数离散化方法，不能满足电网设备状态获取的要求，更无法达到设备安全可靠运行的要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种电力变压器离散型状态参数的方法，解决现有技术中电力变压器状态参数识别困难、电力变压器多源数据挖掘困难的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种获得电力变压器离散型状态参数的方法，包括以下步骤：通过气体检测设备获得被测电力变压器油中溶解气体的种类与含量；判断每种溶解气体的含量是否大于预设阈值：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型气体状态参数；通过局部放电检测仪获得电力变压器放电量统计参数、放电相位统计参数与放电次数统计参数，计算这三种统计参数的信息增益最大值并生成决策树；根据决策树判断统计参数是否异常：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型局部放电状态参数；通过绕组变形检测仪获得电力变压器归一化短路电流与系统最大运行方式下的短路电流，判断归一化短路电流与系统最大运行方式下的短路电流的比值是否大于1：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型绕组状态参数；通过机械状态检测设备获得电力变压器机械状态参数，将机械状态参数的每个不相同数值设为一个区间；计算每对相邻区间的卡方统计量，判断每对区间卡方统计量是否大于卡方显著性值：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型机械状态参数。所述溶解气体包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔。所述预设阈值包括氢气阈值、甲烷阈值、乙烷阈值、乙烯阈值和乙炔阈值；判断每种溶解气体的含量是否大于相同气体的预设阈值。所述预设阈值设定步骤包括：收集与所述溶解气体有关的电力变压器故障案例，建立故障数据资料集合；根据故障数据资料集合进行正态分布分析，得到每种溶解气体的含量曲线；将每种溶解气体的含量曲线对应的95％分布的数值，作为相应的预设阈值。所述放电相位包括最大放电相位与平均放电相位。所述统计参数包括以下类型：局部放电图谱中的偏斜度、突出度、互相关因子与对称性；所述生成决策树的方法如下：分别计算每种类型统计参数的对应的信息增益最大值，将信息增益最大值对应的统计参数符号作为决策树的分裂条件，并生成决策树；判断统计参数是否异常过程如下：从决策树的根结点出发，若统计参数符号小于分裂条件，则记为第二标记，表示正常；若统计参数符号大于分裂条件，则进入当前结点对应的子树根结点，进行子树根结点对应的分裂条件判断，直至进入表示异常的终端结点，记为第一标记。通过检测并计算绕组短路电流与电力变压器额定电流的比值，获得所述归一化短路电流。所述机械状态参数包括变压器温度、变压器振动与变压器噪声；所述变压器温度对应的机械检测设备为红外温度成像仪，变压器振动对应的机械检测设备为机械振动检测仪，变压器噪声对应的机械检测设备为变压器噪声检测仪。所述卡方显著性值取0.05。所述第一标记取1，第二标记取0。本专利技术通过检测通过将电力变压器状态的连续数值型参数转化为离散型参数，大幅降低了计算周期，提高对海量数据的处理能力。本专利技术将离散型状态参数分为变压器油中溶解气体状态、局部放电状态、绕组状态与机械状态参数，具有故障多样性、全面性，提高了电力系统检测效率。本专利技术通过信息熵决策树的方法对局部放电状态统计参数进行离散，提高了数据源的准确性。本专利技术根据绕组变形原理，通过检测电力变压器归一化短路电流与系统最大运行方式下的短路电流的比值的方法离散绕组状态参数，操作简单，数据直观可靠。本专利技术通过卡方检验的方法获得离散型机械状态参数，不受数据总体分布的限制，适用范围广。本专利技术通过状态检测分类，获得电力变压器的连续型状态参数，采用对应的方法离散为第一标记与第二标记形式的数值。具有数据获取容易、操作简单、故障覆盖面广与检测效率高等特点，显著加快了数据挖掘识别速度，具备广阔的市场应用前景。附图说明图1是本专利技术方法示意图；图2是电力变压器油中溶解气体种类与预设阈值示意图；图3是局部放电状态信息熵决策树示意图；图4是绕组状态判断示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。绕组为电力变压器的主要组成部件，其利用电磁感应原理实现能量变换。绕组变形是指在绕组短路的情况下，会有很大的短路电应力产生，将作用在绕组上，引起绕组发生一定的形变。绕组变形检测设备通过绕组振动特性获知绕组电路状态。因为变压器绕组结构不同，不同的短路电流直接比较困难，因此通过短路电流与其设备额定电流进行比较，获得归一化的短路电流后再进行数据离散化操作。电力变压器状态参数离散化是电力变压器数据挖掘的重要准备工作。数据挖掘步骤主要包括：理解数据和数据的来源、获取相关知识与技术、整合与检查数据、去除错误或不一致的数据、建立模型和假设、实际数据挖掘工作、测试和验证挖掘结果、解释和应用。一般而言，数据挖掘牵涉了大量的准备工作与规划工作，有80％的时间和精力是花费在数据预处理阶段。本专利技术就是将多种结构和性质各异的变压器状态参数数据，经过离散化步骤，统一为1或0这样的离散化数据，达到了数据的净化、数据格式转换、变量转换以及数据表的链接等工作。实施例1：参见附图1，本实施例涉及设备包括被测电力变压器系统、气体检测设备、局部放电检测仪、绕组变形检测仪、红外温度成像仪、机械振动检测仪与变压器噪声检测仪，以及一台计算机。本实施例工作过程如下：通过气体检测设备获得被测电力变压器油中溶解气体的种类与含量，并将检测结果发送至计算机。溶解气体包括氢气H2、甲烷CH本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获得电力变压器离散型状态参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过气体检测设备获得被测电力变压器油中溶解气体的种类与含量；判断每种溶解气体的含量是否大于预设阈值：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型气体状态参数；通过局部放电检测仪获得电力变压器放电量统计参数、放电相位统计参数与放电次数统计参数，计算这三种统计参数的信息增益最大值并生成决策树；根据决策树判断统计参数是否异常：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型局部放电状态参数；通过绕组变形检测仪获得电力变压器归一化短路电流与系统最大运行方式下的短路电流，判断归一化短路电流与系统最大运行方式下的短路电流的比值是否大于1：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型绕组状态参数；通过机械状态检测设备获得电力变压器机械状态参数，将机械状态参数的每个不相同数值设为一个区间；计算每对相邻区间的卡方统计量，判断每对区间卡方统计量是否大于卡方显著性值：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型机械状态参数。

【技术特征摘要】
1.一种获得电力变压器离散型状态参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：通过气体检测设备获得被测电力变压器油中溶解气体的种类与含量；判断每种溶解气体的含量是否大于预设阈值：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型气体状态参数；通过局部放电检测仪获得电力变压器放电量统计参数、放电相位统计参数与放电次数统计参数，计算这三种统计参数的信息增益最大值并生成决策树；根据决策树判断统计参数是否异常：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型局部放电状态参数；通过绕组变形检测仪获得电力变压器归一化短路电流与系统最大运行方式下的短路电流，判断归一化短路电流与系统最大运行方式下的短路电流的比值是否大于1：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型绕组状态参数；通过机械状态检测设备获得电力变压器机械状态参数，将机械状态参数的每个不相同数值设为一个区间；计算每对相邻区间的卡方统计量，判断每对区间卡方统计量是否大于卡方显著性值：若是，记为第一标记，若否，记为第二标记，作为电力变压器离散型机械状态参数。2.根据权利要求1所述的获得电力变压器离散型状态参数的方法，其特征在于，所述溶解气体包括氢气、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔。3.根据权利要求2所述的获得电力变压器离散型状态参数的方法，其特征在于，所述预设阈值包括氢气阈值、甲烷阈值、乙烷阈值、乙烯阈值和乙炔阈值；判断每种溶解气体的含量是否大于相同气体的预设阈值。4.根据权利要求1、2或3所述的获得电力变压器离散型状态参数的方法，其特征在于，所述预设阈值设定步骤包括：收集与所述溶解气体有关的电力变压器故障案例，建立故障数据资料集合；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健一，董明，李金忠，张书琦，程涣超，高飞，孙建涛，刘雪丽，赵志刚，汤浩，吴超，郭锐，遇心如，徐征宇，贾鹏飞，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，西安交通大学，国网山西省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11