一种基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法技术

本发明专利技术公开了一种基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法，涉及电气设备故障诊断技术领域，本发明专利技术方法通过提取ODS图像的HOG特征并求取正常状态与异常状态下特征的相关系数，可以判断绕组状态发生了变化。针对实际变压器存在油箱附件的情况，提出利用局部ODS对故障程度及位置进行判断。ODS特性既具有传统单点振动信息的频谱分析功能，还能将变压器油箱的整体振动可视化，获得最大的振动位置、振动分布情况，且抗干扰性能强，不受正常工况影响，从而可以为机械故障诊断提供新的思路与应用。应用。应用。

A method of transformer mechanical fault diagnosis based on moving deformation mode ODS

【技术实现步骤摘要】
一种基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法


[0001]本专利技术属于电气设备故障诊断
，尤其涉及一种基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法。

技术介绍

[0002]电力变压器是电网中实现电能远距离输送及分配的枢纽设备，广泛分布于能源富集地及人口密集地，其运行可靠性直接关系到整个电力系统的安全与稳定，一旦因故障而损坏，不仅波及范围广，还可能造成人员伤亡及重大经济损失。
[0003]由于变压器内部机械结构、电气结构复杂，一旦绕组结构发生改变，随之而变化的特征参量较多，研究人员基于不同的特征参量提出了多种变压器绕组机械故障诊断方法。目前，常用的诊断方法可以分为以频率响应法和短路阻抗法为代表的离线检测法，还有以振动声学信号分析法为代表的带电检测法。
[0004]现有的方法灵敏度低，易受环境干扰，且花费时间长。因此，需要一种基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法，从而克服了现有变压器出现故障检测容易受干扰的缺点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法，包括以下步骤：
[0007]分析并确定变压器的ODS特征参量；
[0008]对模型变压器进行试验，获取正常工况波动下变压器ODS的HOG特征；
[0009]根据所述正常工况波动下变压器ODS的HOG特征，获取绕组短路冲击后变压器ODS的HOG特征，将所述绕组短路冲击后变压器ODS的HOG特征与相应的变压器机械故障状态进行关联，从而根据HOG特征判断变压器机械故障状态。
[0010]优选地，所述变压器的ODS特征参量包括：图像灰度化、像素点处的梯度幅值和方向以及HOG特征向量。
[0011]优选地，获取所述图像灰度化的过程中，采用Gamma校正法对输入图像进行颜色空间的归一化。
[0012]优选地，所述像素点处的梯度幅值和方向分别为：
[0013][0014][0015]上式中，G
x
(x，y),G
y
(x，y)分别是水平梯度和纵向梯度，α(x,y)为像素点处的方向。
[0016]优选地，获取所述HOG特征向量包括：
[0017]ODS图像的设定像素点归为一个cell，然后为每个cell构建加权梯度方向直方图；
[0018]根据所述梯度方向对所述ODS图像进行划分；
[0019]根据所述划分结果依次遍历cell中的所有像素点，最终得到该cell的多维特征向量；
[0020]将设定的个数的cell组成一个block，一个block内所有cell的特征向量串联起来得到所述block的HOG特征向量。
[0021]优选地，将所述block以一个cell的步长从左到右，从上到下遍历整个ODS图像，最终将ODS图像内的所有block的HOG特征向量串联起来得到ODS图像的HOG特征向量，即变压器ODS的HOG特征。
[0022]优选地，对模型变压器进行试验，获取正常工况波动下变压器ODS的HOG特征，包括：
[0023]计算不同工况的ODS的HOG特征向量之间的Pearson相关系数；
[0024]分别对变压器进行空载试验、稳态短路试验以及变负载试验，获取所有试验的Pearson相关系数，并根据所有试验的Pearson相关系数判断能够对变压器绕组进行故障诊断的频率。
[0025]优选地，对变压器进行试验采用稳态短路试验。
[0026]优选地，对模型变压器按照国家标准《电力变压器第5部分：承受短路的能力》(GB1094.5
‑
2008)中的相关规定进行多次突发短路试验，使变压器绕组从良好状态发展到损坏状态，以模拟实际变压器运行过程中的绕组状态变化并观察ODS的变化规律。
[0027]优选地，将所述绕组短路冲击后变压器ODS的HOG特征与相应的变压器机械故障状态进行关联，具体包括：
[0028]当变压器模态频率分布较为均匀，固有频率点明显时，则变压器处于初始状态时；
[0029]当变压器的遭受几次锻炼冲击后，响应幅值整体变大，但固有频率整体偏移至较低的频率，且相同频段内固有频率数量减少时，则变压器未观察到明显的变形，但绝缘材料可能已经被不可逆地损坏；
[0030]当变压器的遭受多次锻炼冲击后，且延续上一状态，则变压器绕组出现的松动及轻微变形；
[0031]当变压器整体模态固有频率增多时，则变压器的绕组出现严重变形甚至是塌陷。
[0032]与现有的技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0033]本专利技术所提供的基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法，通过分析并确定变压器的ODS特征参量；对模型变压器进行试验，获取正常工况波动下变压器ODS的HOG特征；根据所述正常工况波动下变压器ODS的HOG特征，获取绕组短路冲击后变压器ODS的HOG特征，将所述绕组短路冲击后变压器ODS的HOG特征与相应的变压器机械故障状态进行关联，从而根据HOG特征判断变压器机械故障状态，即本专利技术方法通过提取ODS图像的HOG特征并求取正常状态与异常状态下特征的相关系数，可以判断绕组状态发生了变化。针对实际变压器存在油箱附件的情况，提出利用局部ODS对故障程度及位置进行判断。ODS特性既具有传统单点振动信息的频谱分析功能，还能将变压器油箱的整体振动可视化，获得最大的振动位置、振动分布情况，且抗干扰性能强，不受正常工况影响，从而可以为机械故障诊断提供新的思路与应用。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是本专利技术一种基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法的流程图；
[0036]图2是本专利技术的HOG特征提取过程；
[0037]图3是本专利技术的模型变压器遭受多次短路冲击后绕组状态；
[0038]图4是本专利技术的短路冲击后不同频率变压器ODS幅频特性；
[0039]图5是本专利技术的短路冲击后不同频率变压器ODS相频特性。
具体实施方式
[0040]下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]如图1所示，本专利技术所提供的基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法包括以下步骤：
[0042]S1、分析并确定变压器的ODS特征参量，具体包括：
[0043本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：分析并确定变压器的ODS特征参量；对模型变压器进行试验，获取正常工况波动下变压器ODS的HOG特征；根据所述正常工况波动下变压器ODS的HOG特征，获取绕组短路冲击后变压器ODS的HOG特征，将所述绕组短路冲击后变压器ODS的HOG特征与相应的变压器机械故障状态进行关联，从而根据HOG特征判断变压器机械故障状态。2.根据权利要求1所述的基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法，其特征在于，所述变压器的ODS特征参量包括：图像灰度化、像素点处的梯度幅值和方向以及HOG特征向量。3.根据权利要求2所述的基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法，其特征在于，获取所述图像灰度化的过程中，采用Gamma校正法对输入图像进行颜色空间的归一化。4.根据权利要求2所述的基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法，其特征在于，所述像素点处的梯度幅值和方向分别为：于，所述像素点处的梯度幅值和方向分别为：上式中，G
x
(x，y),G
y
(x，y)分别是水平梯度和纵向梯度，α(x,y)为像素点处的方向。5.根据权利要求2所述的基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法，其特征在于，获取所述HOG特征向量包括：ODS图像的设定像素点归为一个cell，然后为每个cell构建加权梯度方向直方图；根据所述梯度方向对所述ODS图像进行划分；根据所述划分结果依次遍历cell中的所有像素点，最终得到该cell的多维特征向量；将设定的个数的cell组成一个block，一个block内所有cell的特征向量串联起来得到所述block的HOG特征向量。6.根据权利要求5所述的基于运动变形振型ODS的变压器机械故障诊断方法，其特征在于，将所述block以一个cell的步长从...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，黎大健，陈梁远，易辰颖，韩方源，张磊，芦宇峰，余长厅，苏毅，饶夏锦，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：