[发明专利]一种变压器结构性故障诊断多属性综合方法

权利要求书

1.一种变压器结构性故障诊断多属性综合方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：建立融合多种检测方法的多属性诊断模型

选取综合频率响应法、短路阻抗法、电容量法三种常用的结构性故障检测手段，构建两级结构的多属性诊断模型，其中每一级模型包括总体属性层y、评级等级层H，因素层E；总体属性层y是对变压器状态的综合评价；

步骤2：确立评级等级层H，描述变压器的可能状态

评级等级层中HN对应于变压器的不同状态，根据实际运行经验及变压器典型故障类型，定义出需要考虑的变压器的N种可能状态：

H＝{H1，H2，…，Hn，…HN}

步骤3：确立因素层E

第一级的因素层eL对应于不同的检测手段，第二级因素层eLL对应于该检测手段所采用的具体检测方式、比较方法、判据，

常见的L种不同检测手段可以定义为：

E＝{e1，e2，…，ei，…eL}

步骤4：通过层次分析法确定各检测手段的权重

通过层次分析法构造如下矩阵：

A = a 11 a 12 ... a 1 L a 21 a 22 ... a 2 L ... ... ... ... a L 1 a L 2 ... a L L ]]>

式中：aij为因素i对于因素j的相对重要程度；

计算权重矩阵A的最大特征根λmax，代入对应齐次线性方程组：

( a 11 - λ ) ω 1 + a 12 ω 2 + ... + a 1 L ω L = 0 a 21 ω 1 + ( a 22 - λ ) ω 2 + ... + a 2 L ω L = 0 ... a L 1 ω 1 + a L 2 ω 2 + ... + ( a L L - λ ) ω L = 0 ]]>

解出最大特征根λmax，对应的经归一化的特征向量ω1，ω2，…，ωL，即为各因素对应的权重；

步骤5：对各因素对应的权重进行一致性检验

对步骤4中求解的各因素对应的权重ω1，ω2，…，ωL采用以下一致性检验公式验证权重选取的合理性：

CR＝CI/RI

式中，CR为权重矩阵的随机一致性比率；CI为权重矩阵的一般一致性指标，CI＝(λmax-L)/(L-1)；RI为权重矩阵的平均随机一致性指标；当CR<0.1时认为一致性较好，认为权重矩阵的构造是合理的；

步骤6：变压器的可能状态的概率计算

对于两级模型，采用逐级计算的方式，求取下一级模型中所有的属性层，构成上一级模型中的因素层，然后进行上一级模型的计算，对于每一级模型，概率计算方法如下：

令模型中的评价等级为：

H＝{H1，H2，…，Hn，…HN}

令模型中的因素为：

E＝{e1，e2，…，ei，…eL}

对因素ei，其对于总体属性层y的相对重要性用权重ωi(0≤ωi≤1)表示；因此得到权重矩阵：

ω＝{ω1，ω2，…，ωi，…ωL}

式中，

(a)因素ei的影响

定义βn,i为因素ei对于评价等级Hn提供的确定度；易得βn,i≥0且则因素ei的总体影响S(ei)为：

S(ei)＝{(Hn,βn,i),n＝1,...,N},i＝1,...,L

当时，可以认为因素ei是完整的，其对总体属性层y的影响是明确的；当或对于任意的n总有βn,i＝0，则可以认为因素ei是缺失的，其对总体属性层y的影响是不可知的；当时，认为因素ei是不完整的；

(b)概率值mn,i

mn,i为因素ei的权重与因素ei对于评价等级Hn提供的确定度的乘积，表示因素ei支持总体属性层y为评价等级Hn的概率；

mn,i＝ωiβn,i,n＝1,...,N

定义未指定的剩余概率为：

m H , i = m ‾ H , i + m ~ H , i ]]>

式中，

(c)迭代计算

定义mn,I(i)为前i个因素支持总体属性层y为评价等级Hn的基本概率之和，和为对应的剩余概率；通过以下迭代公式可以求出任意i对应的基本概率之和；

迭代初始条件：mn,I(1)＝mn,1；

{ H n } : m n , I ( i + 1 ) = K I ( i + 1 ) [ m n , I ( i ) m n , i + 1 + m H , I ( i ) m n , i + 1 + m n , I ( i ) m H , i + 1 ] m H , I ( i ) = m ‾ H , I ( i ) + m ~ H , I ( i ) n = 1 , ... , N ]]>

{ H } : m ~ H , I ( i + 1 ) = K I ( i + 1 ) [ m ~ H , I ( i ) m ~ H , i + 1 + m ‾ H , I ( i ) m ~ H , i + 1 + m ~ H , I ( i ) m ‾ H , i + 1 ] m ‾ H , I ( i + 1 ) = K I ( i + 1 ) [ m ‾ H , I ( i ) m ‾ H , i + 1 ] i = 1 , ... , L - 1 ]]>

K I ( i + 1 ) = 1 1 - Σ t = 1 N Σ j = 1 j ≠ t N m t , I ( i ) m j , i + 1 ]]>

KI(i)为连接第i次迭代与第i-1次迭代的迭代参数；

(d)归一化

定义βn为因素层E对于评价等级Hn提供的确定度；对概率值的归一化求出βn；

{ H n } : β n = m n , I ( L ) 1 - m ‾ H , I ( L ) n = 1 , ... , N ]]>

{ H } : β H = m ~ H , I ( L ) 1 - m ‾ H , I ( L ) ]]>

则因素层E对总体属性层y的总体评价S(y)为：

S(y)＝{(Hn,βn),n＝1,...,N}

因此，对于多种检测方法构成的因素层E，最终得到变压器的可能状态是：β1的概率为H1状态，β2的概率为H2状态……βn的概率为Hn状态。