一种基于Duval Pentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法技术

本发明专利技术涉及一种基于Duval Pentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法；首先，根据有限元理论，将Duval Pentagons方法定义的故障特征区域按照其几何特征离散化；其次，在故障特征区域离散化的基础上应用三节点三角形插值法构造Duval Pentagons的变压器故障BPA函数；最后，根据Duval Pentagons的变压器故障BPA函数计算结果给出待检样本变压器故障诊断结果；该方法诊断结果不仅与Duval Pentagons方法诊断结果一致，还能够定量地给出识别框架所对应各种故障类型发生的概率；为运维人员全面准确地判断变压器的运行状况提供可靠依据。

【技术实现步骤摘要】
一种基于DuvalPentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法
本专利技术涉及电力设备状态监测与故障诊断
，尤其涉及一种基于DuvalPentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法。
技术介绍
油浸式变压器是电力系统的关键枢纽设备，及时准确地诊断和检测出油浸式变压器的潜在故障，对于保障电力系统安全可靠运行尤为重要。油中溶解气体分析(Dissolvedgasanalysis，DGA)是对油浸式变压器进行故障诊断应用最为广泛、有效的技术，能够及时准确地诊断出油浸式变压器内部的早期故障。由于变压器油中溶解气体含量和含量比值与故障之的映射关系复杂，同时就目前诸多研究文献的研究方法来看，对同一待检样本数据进行故障类型判别，不同方法的判断结果会出现分歧。而当不同方法的判断结果出现分歧时，需要一种能够将不同诊断结果融合为统一结论的方法。证据理论(Dempste-ShaferTheory,DST)是信息融合技术中一种经典的推理方法，能将多种证据体依据合成规则进行融合。DSmT理论(Dezert-SmarandacheTheory)作为经典DST广义化理论，已经在许多领域得到应用并成为了信息融合的主流理论。因而，已有多篇文献将DST或DSmT理论应用于变压器故障诊断领域，并取得良好的效果。证据体的BPA是DST与DSmT理论进行信息融合的基础，BPA计算是否准确决定了最终结论的可信性。依据规范的领域专家经验是构造合理的BPA函数常见方法之一。DuvalPentagons方法作为最近IEEEC57.104修订内容的一部分，它是IEEEC57.104-2019推荐的判别油浸式变压器故障类型的方法之一。其优点包括：(1)DuvalPentagons方法具有较高的故障诊断准确率；(2)DuvalPentagons方法能够得到明确唯一的诊断结果；(3)作为IEEEC57.104-2019推荐的判别油浸式变压器故障类型的方法之一，该方法应用广泛、方便。因此，DuvalPentagons方法可以认为是规范化的领域专家经验。虽然，DuvalPentagons方法是应用最为广泛的油浸式变压器故障诊断方法之一，但是其诊断结果不能直接应用DST或DSmT理论进行信息融合。因为，DuvalPentagons方法确定的故障类型值域为{0，1}，不能反映各故障类型信度强弱变化的规律。针对该问题，本文提出了基于DuvalPentagons的变压器故障BPA函数构造方法。首先，根据有限元理论，将DuvalPentagons方法定义的故障特征区域按照其几何特征离散化；其次，在故障特征区域离散化的基础上应用三节点三角形插值法构造DuvalPentagons的变压器故障BPA函数；最后，通过实例计算验证DuvalPentagons的变压器故障BPA函数的正确性及有效性。提出的DuvalPentagons的变压器故障BPA函数在二维平面上连续且计算结果定量地给出识别框架所对应各种故障类型的发生概率。
技术实现思路
本专利技术为了解决DuvalPentagons方法的诊断结果不能直接应用于信息融合的问题，提出了一种基于DuvalPentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法。基本思路来源于有限元分析原理，以DuvalPentagons方法为基础，构造出合理的DuvalPentagons的变压器故障BPA函数。DuvalPentagons的变压器故障BPA函数计算结果不仅与DuvalPentagons方法诊断结果一致，还能够定量地给出识别框架所对应各种故障类型发生的概率。能够应用相关信息融合理论将DuvalPentagons的变压器故障BPA函数计算结果与其他油浸式变压器故障诊断方法得到的诊断结果进行归纳推理，融合出统一的诊断结论，从而得到更加全面可靠的诊断结果。为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于DuvalPentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法，包括如下步骤：将待检样本数据依据DL/T722-2014中注意值的应用原则判断油浸式变压器内部有无故障。当判断油浸式变压器内部存在故障后，选择故障诊断方法，确定识别框架。DuvalPentagon1与DuvalPentagon2图形具有相似的结构，但内部却具有不同的故障特征区域和边界。DuvalPentagon1适用判断T1、T2、T3、PD、D1和D2六种基本故障类型，DuvalPentagon2适用判断O、C、T3-H、PD、D1、D2和S七种故障类型。DuvalPentagons故障特征区域离散化。为了进一步提高有限元解的精确度，在DuvalPentagons的多边形故障特征区域离散化过程中，首先，根据能够反映多边形几何特征的中轴结构对各故障特征区域进行剖分；其次，将剖分后的故障特征区域离散为相互连接的二维三角形单元组合体，三角形单元节点分布在故障特征区域边界线或中轴上。DuvalPentagon1、DuvalPentagon2故障特征区域离散后的图形分别如说明书附图3、图4所示，图3、图4各故障特征区域内实线线段为该区域的中轴结构。设定单元节点处各故障类型BPA数值规则。当越接近故障特征区域的边界线，属于对应故障的可能性越低，当远离故障特征区域边界线接近中轴时，属于对应故障的可能性越高。据此，可建立如下规则：(1)各故障特征区域的多边形中轴处属于该故障的可能性最高，其BPA数值为1，其他故障类型的BPA值为0；(2)正五边形内部故障特征区域分界线拐点处，根据围绕该拐点的各类故障特征区域所占角度的比例设定BPA数值；(3)五边形内部故障特征区域分界线非拐点处，由于发生两种故障的可能性相同，则其对应两种故障的BPA数值均为0.5，剩余5种故障类型BPA数值均为0；(4)正五边形边界线上非故障特征区域分界线与正五边形边界线交点处，其对应故障BPA数值为1，其他故障类型的BPA值为0；(5)故障特征区域分界线与正五边形边界线交点处，根据围绕该交点的各类故障特征区域所占角度的比例设定BPA数值。计算不规则多边形质心使用式(1)-(3):(1)(2)(3)设由%H2,%C2H2,%C2H6,%C2H4,%CH4所构成不规则多边形为不规则多边形P。式（1）-（2）中表示P各个顶点的坐标；n表示P的顶点数；i表示P顶点的标定，i以y轴为起点逆时针对P顶点依次标定；表示P各顶点对应的极角值；表示P各顶点对应的特征气体相对百分比值；A表示P有向面积。式（3）中五种特征气体以uL/L为单位。图1、图2三角形单元节点分布在多边形特征区域边界线、中轴和正五边形边界线上，则依据前述BPA设定规则，确定三角形单元节点的各故障BPA数值。用向量表示三角形单元第k节点处的故障类型BPA向量。k表示三角形单元的标定，按照逆时针依次对三角形单元三个节点进行标定。确定该样本所处的三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Duval Pentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS01、将待检样本数据依据DL/T 722-2014中注意值的应用原则判断油浸式变压器内部有无故障；/nS02、当判断油浸式变压器内部存在故障后，选择故障诊断方法，确定识别框架；/nS03、Duval Pentagons故障特征区域离散化，将各个故障特征区域离散为三角形单元组合体；/nS04、设定BPA规则，确定三角形单元节点处各故障类型BPA数值；/nS05、计算待检样本质心

【技术特征摘要】
1.一种基于DuvalPentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01、将待检样本数据依据DL/T722-2014中注意值的应用原则判断油浸式变压器内部有无故障；
S02、当判断油浸式变压器内部存在故障后，选择故障诊断方法，确定识别框架；
S03、DuvalPentagons故障特征区域离散化，将各个故障特征区域离散为三角形单元组合体；
S04、设定BPA规则，确定三角形单元节点处各故障类型BPA数值；
S05、计算待检样本质心，判断出所处的三角形单元；
S06、应用三节点三角形插值法计算待检样本的各种故障类型BPA数值；
S07、根据待检样本的各种故障BPA数值，给出变压器故障诊断结果。


2.根据权利要求1所述的一种基于DuvalPentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法，其特征在于，在步骤S02中识别框架定义如下：
DuvalPentagon1将油浸式变压器故障类型分为：T1、T2、T3、PD、D1、D2和S七种类型，用
事件表示，定义DuvalPentagon1识别框架为
；另外，DuvalPentagon1中7种故障特征区域并无重叠，所以；设由%H2,%C2H2,%C2H6,%C2H4,%CH4所构成不规则多边形质心
坐标为；DuvalPentagon1的故障BPA函数定义为（1）
其中，，表示事件Ai的BPA函数；
DuvalPentagon2将油浸式变压器故障类型分为：O、C、T3-H、PD、D1、D2和S七种类型，用
事件表示，定义DuvalPentagon2识别框架为；由于DuvalPentagon2与DuvalPentagon1仅存在故障类型
以及故障特征区域的差异但是计算规则一致，则DuvalPentagon2的故障BPA函数定义与
DuvalPentagon1的故障BPA函数的定义同理；所以，
DuvalPentagon2的故障BPA函数定义为

（2）
其中，，表示事件Bi的BPA函数；
DuvalPentagons识别框架中事件与油浸式变压器故障类型对应关系如说明书附图2所示。


3.根据权利要求1所述的一种基于DuvalPentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法，其特征在于，在步骤S03中DuvalPentagons故障特征区域离散化过程如下：
1）根据能够反映多边形几何特征的中轴结构对各故障特征区域进行剖分；
2）将剖分后的故障特征区域离散为相互连接的二维三角形单元组合体，三角形单元节点分布在故障特征区域边界线或中轴上；
DuvalPentagon1、DuvalPentagon2故障特征区域离散后的图形分别如说明书附图3、图4所示，图3、图4各故障特征区域内实线线段为该区域的中轴结构。


4.根据权利要求1所述的一种基于DuvalPentagons故障BPA函数的变压器故障诊断方法，其特征在于，在步骤S04中BPA规则为：
当...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐超，张丞鸣，胡东，谢菊芳，郭丽，余松，张庆峰，蔡丽洪，方云，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50