[发明专利]一种基于相空间重构和KPCM聚类的变压器绕组松动状态监测方法

权利要求书

1.一种基于相空间重构和KPCM聚类的电力变压器绕组松动状态监测方法，其特征是，包括步骤：

S1，在变压器箱体表面设置多个振动传感器监测点，各监测点的振动传感器输出端分别连接数据采集仪；

S2，设置数据采集仪的采样频率和采样时间，采集绕组正常时变压器箱体表面的振动信号，作为参考振动信号；

S3，计算参考振动信号的嵌入维数m和时间延迟τ，对参考振动信号按时间延迟和嵌入维数进行相空间重构；

S4，在重构的相空间中，振动信号被重构为N个高维相点，利用核可能性聚类KPCM算法将这N个高维相点划分为C类，并提取每一类的聚类中心，得到各聚类中心的坐标；

S5，对提取出的聚类中心坐标求矢量和，并计算坐标矢量和的模值和相角；

将绕组正常时对应的聚类中心坐标矢量和的模值和相角值，分别设定为模值参考值和相角参考值；

S6，以与S2中相同的采样频率和采样时间，采集待测变压器箱体表面各监测点的振动信号，按照S3至S5的步骤，得到待测变压器绕组聚类中心坐标矢量和的模值和相角值；

S7，设定聚类中心坐标矢量和的模值差异阈值和相角值差异阈值，将待测变压器绕组聚类中心坐标矢量和的模值和相角值，分别与模值参考值和相角参考值进行比较：

若待测变压器绕组聚类中心坐标矢量和的相角值与相角参考值之间的差异值，大于或等于相角差异阈值，则判定为变压器绕组开始产生松动变形；

若待测变压器绕组聚类中心坐标矢量和的模值与模值参考值之间的差异值，大于或等于模值差异阈值，则判定为变压器绕组发生松动故障。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤S2中，数据采集仪至少连续三次采集各监测点位置处的振动信号，每次均按照设定的采样频率和采样时间整周期截取振动信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤S3中，采用G-P算法或Cao算法计算嵌入维数m，采用自关联函数法、平均位移法或互信息法计算时间延迟τ。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤S3中，采用延迟坐标法对振动信号{x(i)}(i＝1,2,…,n)进行相空间重构，重构信号为：

Y(i)＝{x(i),x(i+τ),…,x(i+(m-1)τ)} (1)

其中，i＝1,2,…,N；N＝n-(m-1)τ，N为重构空间的相点数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，步骤S4中，利用核可能性聚类KPCM算法将N个高维相点划分为C类时，目标函数为：

式中，ω为权重系数，表示模糊化程度；隶属度u_ij∈[0,1]；Q(x_j,v_i)为样本x_j到聚类中心v_i的欧氏距离；η_i为惩罚因子，U代表目标函数的隶属度自变量，V代表目标函数的聚类中心自变量；

式中，为非线性连续函数；K(·)为核函数；H为正整数；

对于高斯核函数K(x,x)＝1，则式(3)简化为：

Q(x_j,v_i)＝2[1-K(x_j,v_i)] (5)

为使式(2)中目标函数值达到最小，对聚类中心v_i和隶属度u_ij进行循环更新，更新公式为：