一种基于DGA的变压器故障预警的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于DGA的变压器故障预警的方法，包括：步骤S1.采集变压器油中溶解气体的历史浓度数据组成浓度序列；步骤S2.选择最近i+1个时刻的气体浓度，采用i次多项式进行拟合，获得拟合曲线p；步骤S3.选择最近i+2个时刻的气体浓度，采用i+1次多项式进行拟合获得拟合曲线q；步骤S4.计算拟合曲线q与拟合曲线p的相似度；步骤S5.重复步骤S3和步骤S4，直至拟合曲线相似度出现首次下降；步骤S6.用第m

【技术实现步骤摘要】
一种基于DGA的变压器故障预警的方法


[0001]本专利技术涉及电力设备故障预警领域，尤其涉及一种基于DGA的变压器故障预警的方法。

技术介绍

[0002]变压器是电力系统中重要性仅次于发电机的设备，其安全稳定运行关系着国民经济的稳定发展，其意义不言而喻，因此对变压器的研究非常有必要。如若可以尽早且准确地预知变压器未来可能发生的故障类型、故障时刻和故障部位，就可以防范避免较大的风险事故发生。
[0003]传统的故障预警手段主要通过铺设在线监测装置或借助于其他运行信息等，获得多维数据，从而进行故障预警，然而现实中，数据的获取是有困难的，需花费大量人力和物力，整合起来比较麻烦；另外，大部分预警方式采用大量的数据进行回归预测，适应性比较差，且精度会慢慢发生偏移，对预警造成不利的影响。
[0004]故本专利尽可能且只通过油中溶解气体的历史数据，自适应地选择有限个数据点，通过曲线拟合，并借助于相似度的思想，进而实现在较高置信度下的故障预警。

技术实现思路

[0005]基于上述技术问题，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于DGA的变压器故障预警的方法。本专利技术借助于曲线相似度的思想，合理地对气体序列进行拟合，从而为故障预警奠定基础。
[0006]为解决上述计算问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于DGA的变压器故障预警的方法，包括如下步骤：
[0008]步骤S1.基于DGA技术采集变压器油中溶解气体的历史浓度数据组成浓度序列；
[0009]步骤S2.选择最近i+1个时刻的气体浓度，采用i次多项式进行拟合，获得拟合曲线p；
[0010]步骤S3.选择最近i+2个时刻的气体浓度，采用i+1次多项式进行拟合获得拟合曲线q；
[0011]步骤S4.计算拟合曲线q与拟合曲线p的相似度；
[0012]步骤S5.重复步骤S3和步骤S4，直至第m拟合曲线与第m
‑
1拟合曲线相似度出现首次下降；
[0013]步骤S6.用第m
‑
1拟合曲线进行油中溶解气体的预测，并进行故障预警。
[0014]进一步地，所述步骤S1中溶解气体的历史浓度数据为变压器油中溶解的H2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6气体浓度，所述气体浓度通过油色谱在线监测装置在线取油样获得。
[0015]进一步地，所述步骤S2包括如下子步骤：
[0016]步骤2.1、将i+1个时刻分别设为
‑
i、
‑
i+1、
‑
i+2、
…
、
‑
2、
‑
1、0；
[0017]步骤2.2、i+1个时刻的气体浓度，采用i次多项式进行拟合，建立方程组如下：
[0018][0019]式中，X、B、Y分别为自变量矩阵、系数矩阵和因变量矩阵，n为多项式项数；x
‑
i
为
‑
i时刻，β0、β1、β2、
……
、β
n
分别代表多项式常数项、一次项、二次项、
……
、n次项的系数，y
‑
i
为
‑
i时刻的气体浓度；B＝(X
T
X)
‑1X
T
Y，从而可获得拟合曲线p。
[0020]进一步地，所述步骤S3包括：
[0021]步骤3.1、令i＝i+1，采用i+1次多项式进行拟合获得拟合曲线q。
[0022]进一步地，所述步骤S4包括如下子步骤：
[0023]步骤4.1、定义拟合曲线p和拟合曲线q的曲线系数为：
[0024][0025]其中，G＝{y
p
‑
i
‑1、y
p
‑
i
、y
p
‑
i+1
、...,y
p0
}表示采用
‑
i、
‑
i+1、
……
、0时刻的气体浓度采样值进行i次多项式拟合，所获拟合曲线p对
‑
i
‑
1、
‑
i、
‑
i+1、
……
、0时刻的气体浓度预测值y
p
‑
i
‑1、y
p
‑
i
、y
p
‑
i+1
、
……
、y
p0
，H＝{y
q
‑
i
‑1、y
q
‑
i
、y
q
‑
i+1
、...、y
0q
}表示采用
‑
i
‑
1、
‑
i、
‑
i+1、
……
、0时刻的气体浓度采样值进行i+1次多项式拟合，所获拟合曲线q对
‑
i
‑
1、
‑
i、
‑
i+1、
……
、0时刻的气体浓度预测值y
q
‑
i
‑1、y
q
‑
i
、y
q
‑
i+1
、...、y
0q
，μ
p
μ
q
分别为G和H的均值；
[0026]步骤4.2、定义拟合曲线p和拟合曲线q相似度，具体为
[0027][0028]进一步地，所述步骤S5包括：
[0029]步骤5.1、初始化S0＝0，基于步骤2.2，获得拟合曲线p；
[0030]步骤5.2、令i＝i+1，基于步骤2.2，获得拟合曲线q；
[0031]步骤5.3、结合步骤S4计算拟合曲线p与拟合曲线q即序列G与序列H的相似度S，判断S较S0是否有所减小，如减小，则选取拟合曲线p的拟合方程为待预测方程；否则，将S0＝S，并将拟合曲线q重命名为拟合曲线p，并重复步骤5.1～步骤5.3。
[0032]进一步地，所述步骤S6具体包括：
[0033]通过待预测方程对油中溶解气体的浓度预测得到浓度预测值，基于油中溶解气体的浓度预测值采用三比值法或四比值法进行故障诊断，并进行故障预警。
[0034]与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：
[0035]1、此前的诸多方法多侧重于用较多数据对气体浓度拟合并进行预测，然而这样会忽视气体浓度规律的变化，使得所拟合方程对未来气体预测浓度误差较大，而本申请提出方法则无需借助大量数据，且能较好地自适应地考虑气体浓度规律的变化，因此具有较高的精度；
[0036]2、传统方法拟合时需要反复尝试，从而获取多项式的较优拟合，且一旦确定，很少去改进拟合公式，而本申请提出方法，则可以灵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DGA的变压器故障预警的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1.基于DGA技术采集变压器油中溶解气体的历史浓度数据组成浓度序列；步骤S2.选择最近i+1个时刻的气体浓度，采用i次多项式进行拟合，获得拟合曲线p；步骤S3.选择最近i+2个时刻的气体浓度，采用i+1次多项式进行拟合获得拟合曲线q；步骤S4.计算拟合曲线q与拟合曲线p的相似度；步骤S5.重复步骤S3和步骤S4，直至第m拟合曲线与第m
‑
1拟合曲线相似度出现首次下降；步骤S6.用第m
‑
1拟合曲线进行油中溶解气体的预测，并进行故障预警。2.根据权利要求1所述的一种基于DGA的变压器故障预警的方法，其特征在于：所述步骤S1中溶解气体的历史浓度数据为变压器油中溶解的H2、CH4、C2H2、C2H4和C2H6气体浓度，所述气体浓度通过油色谱在线监测装置在线取油样获得。3.根据权利要求1所述的一种基于DGA的变压器故障预警的方法，其特征在于：所述步骤S2包括如下子步骤：步骤2.1、将i+1个时刻分别设为
‑
i、
‑
i+1、
‑
i+2、
…
、
‑
2、
‑
1、0；步骤2.2、i+1个时刻的气体浓度，采用i次多项式进行拟合，建立方程组如下：式中，X、B、Y分别为自变量矩阵、系数矩阵和因变量矩阵，n为多项式项数；x
‑
i
为
‑
i时刻，β0、β1、β2、
……
、β
n
分别代表多项式常数项、一次项、二次项、
……
、n次项的系数，y
‑
i
为
‑
i时刻的气体浓度；B＝(X
T
X)
‑1X
T
Y，从而可获得拟合曲线p。4.根据权利要求3所述的一种基于DGA的变压器故障预警的方法，其特征在于：所述步骤S3包括：步骤3.1、令i＝i+1，采用i+1次多项式进行拟合获得拟合曲线q。5.根据权利要求1所述的一种基于DGA的变压器故障预警的方法，其特征在于：所述步骤S4包括如下子步骤：步骤4.1、定义拟合曲线p和拟合曲线q的曲线系数为：
其中，G＝{y
p
‑
i
‑1、y
p
‑
i
、y
p
‑
i+1
、...,y
p0
}表示采用
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，李进军，黄军，李晨琨，赵文胜，熊康龙，吕文利，刘元立，高黎明，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：