一种双调谐有载调压分接开关故障诊断方法及测试系统技术方案

本发明专利技术提供了一种双调谐有载调压分接开关故障诊断方法与测试系统，其中测试系统包括：恒流源、信号调理、AD转换器、控制器、上位机；测试方法选择为GA‑ICGBP神经网络故障诊断模型。本发明专利技术完成双有载调压分接开关测试仪一台，采用智能算法诊断，此方法能够实现故障自动识别，正确输出故障模式，为现场人员检修快速定位故障提供依据。从而避免换流变压器有载分接开关严重故障，改善换流站设备的运行状况，同时增加了系统的安全性和可靠性，具有一定经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种双调谐有载调压分接开关故障诊断方法及测试系统
本专利技术属于电力设备监测与故障诊断领域，具体设计一种双调谐有载调压分接开关故障诊断方法及测试系统。
技术介绍
在现今输变电行业中，大型变压器都广泛地安装了有载调压分接开关，使变压器在负载变化时提供恒定电压。换流站的分接开关动作频繁。换流变压器在调负荷、调功率方面，动作及其频繁，以高岭换流站为例，作为东北华北联网的枢纽变电站，无论在夏季还是冬季，每日均需多次调分接开关。以一单元为例，24小时可动作10余次，一年可动作3500余次，可见分接开关在换流变部件中的重要程度。分接开关如有接触不良、过渡电阻存在缺陷或三相切换动作不一致等情况，可能造成触头烧损、绝缘破坏等一系列问题，直接影响变压器的寿命。因此，有载调压分接开关的工作状态，直接影响变压器乃至电力系统的安全稳定运行。直流换流站换流变压器的有载分接开关，按照相关试验规程规定需对分接开关做过渡电阻和过渡时间2个试验。但是，换流变压器有载分接开关均采用双分接，与之前使用广泛的单分接交流变压器的有载分接开关在结构上具有很大差异，而目前市场上的检测仪器检测不到双分接的过渡电阻及过渡时间。针对当前双分接有载分接开关无法进行试验的现状，研究换流变有载分接开关的工作原理，在当前传统分接开关测试仪的基础上研制测量双分接的有载分接开关测试仪，使之能替代传统仪器对变压器有载分接开关进行试验，使用一台测试仪即可实现对单分接和双分接两类有载分接开关的测试工作，使用范围更广泛，同时解决当前双有载调压分接开关无仪器进行试验的问题，避免大面积停电事故的发生，确保电网的安全运行。专利技术内容在传统有载分接开关测试仪的基础上，通过对比分析双有载分接开关与单有载分接开关切换过程中的共同点和区别，本专利技术提出了一种双调谐有载调压分接开关故障诊断方法及测试系统，考虑到目前有载调压分接开关的故障诊断技术均针对单调谐，在双调谐的故障诊断技术上存在很大空白，本专利技术提出了一种基于遗传算法优化的改进共轭梯度BP神经网络的双调谐有载调压分接开关故障识别方法。一种双调谐有载调压分接开关故障诊断方法，包括：基于采集的电压值与时间，构建典型故障特征向量；选择GA-ICGBP神经网络的模型参数；针对双调谐有载调压分接开关具有显著特征的故障情况，对其输出层期望输出编码；通过对神经网络的实际输出值与理想输出值进行比较，确定双调谐有载调压分接开关的故障类型。进一步定义故障向量，包括：定义故障特征向量：F={（V1,t1），（V2，t2），（V3，t3）}其中，V1、V2和V3分别为切换过程中过渡电阻桥接阶段对应的分接开关端电压的稳态值；t1、t2和t3则分别对应各阶段持续时间。进一步采集过度时间与电压值，构建典型特征向量（对数值归一化处理），包括：当F0={（1/2，T），（1/4，T0），（1/2，T）}时，无故障出现；当F1={（2/3，T），（2/7，T0），（1/2，T）}时，出现故障R11偏大，R12正常；当F2={（1/3，T），（1/5，T0），（1/2，T）}时，出现故障R11偏小，R12正常；当F3={（1，T），（1/3，T0），（1/2，T）}时，出现故障R11偏大，R12偏大；当F4={（2/5，T），（2/9，T0），（1/2，T）}时，出现故障R11偏大，R12偏小；当F5={（1/4，T），（1/6，T0），（1/2，T）}时，出现故障R11偏小，R12偏小；当F6={（2/3，T），（1/3，T0），（2/3，T）}时，出现故障R11偏大，R21偏大；当F7={（1/3，T），（1/6，T0），（1/3，T）}时，出现故障R11偏小，R21偏小；其中F0~F7为不同特征故障，R11，R12，R21，R22为过度电阻，其大小为正常值的0.5倍值，2倍值，10倍值以及0.1倍值。进一步GA-ICGBP神经网络的模型参数选择，包括：根据Fletcher-Reeves处理非二次问题的思想，在算法实施过程中，每步做一次纯最速下降步骤，并以此作为一个间插步骤，以保证全局的收敛性和收敛速度，将改进共轭梯度算法应用月BP神经网络算法；根据使用遗传算法（GA）优化的神经网络有更好的输出效果，使用遗传算法优化改进共轭梯度BP神经网络算法。进一步对输出层期望值输出编码，包括：。进一步计算待识别过渡波形特征向量与典型故障特征向量库中各特征向量的距离，根据最小距离判断所属故障类型。包括：采用欧氏距离，其计算公式为：最小距离为：其中为故障特征向量，为不同故障数值，为故障点与典型特征向量之间的距离。一种双调谐有载调压分接开关故障诊断测试系统，所述测试系统包括：恒流源：提供测试用直流输出，通过绕组和有载分接开关；信号调理：分为电压信号调理和电流信号调理，进行量程变换使之能进行AD转换，力求最真实地记录动作波形；AD转换器：当有载分接开关动作时能有效避免开关抖动瞬时脉冲的冲击，广泛应用于电力线监控和保护系统中；控制器：控制AD转换器进行数据的采集并传输到上位机进行分析处理。同时，还能控制恒流源的输出和断开，以防止恒流源长时间工作发热而降低可靠性。附图说明：图1为本专利技术实施例中双调谐有载调压分接开关故障诊断方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例中双调谐有载调压分接开关故障诊断测试仪的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1、图1为一种双调谐有载调压分接开关故障诊断方法流程示意图；本专利技术实施例提供了一种双调谐有载调压分接开关故障诊断方法，如图1所示，所述方法可以包括如下步骤：基于采集的电压值与时间，构建典型故障特征向量；选择GA-ICGBP神经网络的模型参数；针对双调谐有载调压分接开关具有显著特征的故障情况，对其输出层期望输出编码；通过对神经网络的实际输出值与理想输出值进行比较，确定双调谐有载调压分接开关的故障类型。本专利技术提供的方法，根据采集的电压与过度时间模获得典型故障的特征向量库，采用遗传算法优化的改进共轭梯度神经网络算法提取测试开关动作过程中的过渡波形特征形成动作特征向量。将待测开关的动作特征向量与典型故障特征向量库进行比对，进而识别其故障状态。实施实例2、基于同一专利技术构思，为本专利技术实施例还提供了一种双调谐有载调压分接开关故障诊断测试系统，可以包括：恒流源：提供测试用直流输出，通过绕组和有载分接开关；信号调理：分为电压信号调理和电流信号调理，进行量程变换使之能进行AD转换，力求最真实地记录动作波形；AD转换器：当有载分接开关动作时能有效避免开关抖动瞬时脉冲的冲击，广泛应用于电力线监控和保护系统中；控制器：控制AD转换器进行数据的采集并传输到上位机进行分析处理。同时，还能控制恒流源的输出和断开，以防止恒流源长时间工作发热而降低可靠性。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双调谐有载调压分接开关故障诊断测试方法，其特征在于：基于采集的电压值与时间，构建典型故障特征向量选择GA‑ICGBP神经网络的模型参数；针对双调谐有载调压分接开关具有显著特征的故障情况，对其输出层期望输出编码；通过对神经网络的实际输出值与理想输出值进行比较，确定双调谐有载调压分接开关的故障类型。

【技术特征摘要】
1.一种双调谐有载调压分接开关故障诊断测试方法，其特征在于：基于采集的电压值与时间，构建典型故障特征向量选择GA-ICGBP神经网络的模型参数；针对双调谐有载调压分接开关具有显著特征的故障情况，对其输出层期望输出编码；通过对神经网络的实际输出值与理想输出值进行比较，确定双调谐有载调压分接开关的故障类型。2.如权利要求1所述的一种双调谐有载调压分接开关故障诊断测试方法，其特征在于，定义故障向量，包括：定义故障特征向量：F={（V1,t1），（V2，t2），（V3，t3）}其中，V1、V2和V3分别为切换过程中过渡电阻桥接阶段对应的分接开关端电压的稳态值；t1、t2和t3则分别对应各阶段持续时间。3.如权利要求1与要求2所述的一种双调谐有载调压分接开关故障诊断方法，其特征在于采集过度时间与电压值，构建典型特征向量（对数值归一化处理），包括：当F0={（1/2，T），（1/4，T0），（1/2，T）}时，无故障出现；当F1={（2/3，T），（2/7，T0），（1/2，T）}时，出现故障R11偏大，R12正常；当F2={（1/3，T），（1/5，T0），（1/2，T）}时，出现故障R11偏小，R12正常；当F3={（1，T），（1/3，T0），（1/2，T）}时，出现故障R11偏大，R12偏大；当F4={（2/5，T），（2/9，T0），（1/2，T）}时，出现故障R11偏大，R12偏小；当F5={（1/4，T），（1/6，T0），（1/2，T）}时，出现故障R11偏小，R12偏小；当F6={（2/3，T），（1/3，T0），（2/3，T）}时，出现故障R11偏大，R21偏大；当F7={（1/3，T），（1/6，T0），（1/3，T）}...

【专利技术属性】
技术研发人员：张异殊，郭瑞，李宜伦，许傲然，邱力伟，高微，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21