[发明专利]一种基于相关性分析的有载调压变压器分接开关运行状态判断方法

权利要求书

1.一种基于相关性分析的有载调压变压器分接开关运行状态判断方法，其特征在于：在对电力系统中有载调压变压器分接开关动作过程中驱动电机电流信号和动作振动信号的在线或离线监测数据处理应用中，选取能反映OLTC运行状态及反映OLTC发生潜在故障或直接故障的指标量；以已测的至少10次同一台OLTC相同档位间正常切换动作的历史数据的数学期望值作为基准值，对监测所得指标量值进行标准化，得到指标量不同量纲基于基准值的相对值作为标准化后的指标量值；以每次监测获得的一组指标量为一个样本，通过采集样本与正常样本间的相关性分析，及两组以上的样本中某两个关注样本之间的偏相关性分析，得到相关系数或偏相关系数作为OLTC运行状态评价的参考指标，判断设备运行的正常与否及劣化程度；

具体步骤为：

(1)在对电力系统中有载调压变压器分接开关切换动作过程的监测中，测得电动机构中驱动电机的A相电流信号和切换动作过程中产生的振动信号并经过处理形成各自的包络信号；从包络信号中提取可以反映OLTC运行状态及反映OLTC发生潜在故障或直接故障的指标量，初选的指标量为关联OLTC运行状态的驱动电机电流信号的持续时间、驱动电机电流信号稳定功率输出阶段的幅值、OLTC振动包络信号中弹簧储能阶段的幅值、OLTC振动包络信号中切换动作的持续时间、OLTC振动包络信号中切换动作的振动幅值；

(2)从同一台有载调压变压器的分接开关动作监测历史数据中选择至少10次相同档位间经验证结果为正常切换动作的数据，数据内容为步骤(1)中定义的5个指标量，分别求取各个指标量的数学期望值作为对应的档位切换相关的单个指标量的基准值，将一次监测结果中提取的指标量值除以各自对应的基准值，得到指标量不同量纲基于基准值的相对值作为一组标准化后的指标量值形成的一个样本，相应的样本定义及计算公式如下：

X_N＝(x_i1,x_i2,x_i3,x_i4,x_i5)，X_j＝(x₁,x₂,x₃,x₄,x₅)，

(其中i＝1,2,…n；j＝1,2,3,4,5)

其中，X_N为监测历史数据中正常运行的任意一个指标量样本，E(X_N)是X_N的数学期望值，p_i是x_ij的分布概率，X_j为某次测量的一个指标量样本，X*为指标量基于基准值标准化后无量纲的相对值样本，x_ij,x_j,(j＝1,2,3,4,5)为依次对应步骤(1)中的监测指标量；

(3)以步骤(2)中标准化的指标量形成样本X，以一组正常运行的相对值标准化样本为Y，计算其相关系数，以新采集样本和正常运行样本之间的相关关系的密切程度，即相关系数评价OLTC的运行状态的安全与否及其安全程度；相关系数越大，即表示OLTC越接近已知的正常运行状态；相关系数越小，则表示OLTC运行异常或存在弹簧老化、触头磨损相关潜在故障或直接故障，相应的计算公式如下：

(公式中X为一标准化后的正常样本，Y为标准化后的待评价样本)

其中ρ₁为相关系数，|ρ₁|≤1，当|ρ₁|的值越大，说明X和Y之间的相关程度越大或称越相似，即OLTC运行趋于正常；当|ρ₁|的值越小，说明X和Y越不相关或称越不相似，即OLTC运行状态为异常或故障；

利用相关系数ρ₁判断相关关系的密切程度标准定义如下：

若相关系数|ρ₁|＝0，则相关程度为完全不相关；

若相关系数0＜|ρ₁|≤0.5，则相关程度为低度相关；

若相关系数0.5＜|ρ₁|≤0.9，则相关程度为显著相关；

若相关系数0.9＜|ρ₁|＜1，则相关程度为高度相关；

若相关系数|ρ₁|＝1，则相关程度为完全相关；

(4)在对OLTC的运行管控中，需要对OLTC的相同档位切换在一年内的运行状态趋势变化进行比较分析，则选取这一时期内的同一档位切换的多组样本，进行偏相关性分析，即应用最近一次的样本和之前某一时间点的一个样本，求取它们之间的偏相关系数作为评价这两个档位之间切换动作的状态变化趋势的标准；相关系数越小，表示跟这一时期内其它样本相关的两个样本间的相关密切程度越低，则相关档位切换动作的状态变化较大；相关系数越大，表示跟这一时期内其它样本相关的两个样本间的相关密切程度越高，则相关档位切换动作的状态变化较小；相应的计算公式如下：

S=S11S12S1TS21S22S2TS1S2S22]]>

ρ2=ρ2(Y1,Y2,X1,X2,...,Xp)=S12-S1TS22-1S2S11-S1TS22-1S1S22-S2TS22-1S2]]>

其中S为样本组Y₁,Y₂,X₁,X₂,…,X_p的样本协方差矩阵的分块矩阵形式，Y₁,Y₂为样本组中的两个关注变量，X₁,X₂,…,X_p为样本组中除Y₁,Y₂的其余样本，ρ₂为Y₁与Y₂跟样本组中其余样本相关联的偏相关系数，|ρ₂|≤1，当|ρ₂|越小，表示Y₁与Y₂的相关密切程度越低，则相关档位切换动作的状态变化较大；当|ρ₂|越大，表示Y₁与Y₂的相关密切程度越高，则相关档位切换动作的状态变化较小。