[发明专利]一种基于变压器绕组频率响应数据特征量提取的绕组变形诊断方法

权利要求书

1.一种基于变压器绕组频率响应数据特征量提取的绕组变形诊断方法，其特征在于，首先获取变压器A、B、C三相绕组的频率响应数据；然后，将每组频率响应数据分别分成五个频率段；再对各个频率段的频率响应数据分别进行拟合，还原成函数形式，并提取它们特征量；最后根据特征量诊断变压器绕组变形状况；

所述函数形式为6阶正弦函数形式，其表达式为：

f_ij(x)＝a_1ij·sin(b_1ij·x+c_1ij)+a_2ij·sin(b_2ij·x+c_2ij)+a_3ij·sin(b_3ij·x+c_3ij)+a_4ij·sin(b_4ij·x+c_4ij)+a_5ij·sin(b_5ij·x+c_5ij)+a_6ij·sin(b_6ij·x+c_6ij)

其中，f_ij(x)表示由6阶正弦函数拟合得到的幅值，单位为dB；x表示频率，单位为kHz；下标i＝1,2,3,4,5分别表示5个频段，下标j＝A,B,C分别表示变压器A、B、C三相；

提取特征量包括以下步骤：

首先，通过6阶正弦函数的参数，提取3个特性量，分别如下：

τ_1ij＝a_1ij+a_2ij+a_3ij+a_4ij+a_5ij+a_6ij

τ_3ij＝max(c_1ij,c_2ij,c_3ij,c_4ij,c_5ij,c_6ij)-min(c_1ij,c_2ij,c_3ij,c_4ij,c_5ij,c_6ij)

然后，将特征量τ_1ij、τ_2ij、τ_3ij按照下式进行计算：

由此，得到5个频段的特征量δ_i，i＝1,2,3,4,5，分别记为δ_1-55kHz、δ_56-100kHz、δ_101-450kHz、δ_451-800kHz、δ_801-1000kHz；

结合特征量所在的数值区间与绕组诊断判据诊断变压器绕组是否发生了变形及变形程度；

变压器绕组变形诊断判据如下表所示：

。

2.根据权利要求1所述的基于变压器绕组频率响应数据特征量提取的绕组变形诊断方法，其特征在于，将每组频率响应数据分别分成五个频率段，分别为1kHz-55kHz频率段、56kHz-100kHz频率段、101kHz-450kHz频率段、451kHz-800kHz频率段以及801kHz-1000kHz频率段。

3.根据权利要求1～2中任一项所述的基于变压器绕组频率响应数据特征量提取的绕组变形诊断方法，其特征在于，在对各个频率段的频率响应数据分别进行拟合，还原成函数形式的过程中，采用数值计算方法求解拟合函数的参数。

4.根据权利要求3所述的基于变压器绕组频率响应数据特征量提取的绕组变形诊断方法，其特征在于，所述数值计算方法为LM算法。

5.根据权利要求4所述的基于变压器绕组频率响应数据特征量提取的绕组变形诊断方法，其特征在于，采用LM算法求解拟合函数的参数的具体步骤如下：

1)设拟合函数为f(x)；将由拟合函数中的待求解参数构成的参数矢量记为x；x＝[x₁,x₂,…,x_N]^T，x₁,x₂,…,x_N为拟合函数中的待求解参数，N为拟合函数中的待求解参数个数；

2)选定合适的参数x的初值x⁽⁰⁾、阻尼因子λ⁽⁰⁾和终止条件ε；初始化迭代次数k＝0；计算初始拟合误差e⁽⁰⁾＝||y-f(x⁽⁰⁾)||，其中y为频率响应数据中的幅值真实值，f(x⁽⁰⁾)为由6阶正弦函数拟合得到的幅值；

3)计算f(x^(k))的雅克布矩阵构造增量正规方程N^(k)＝J^(k)TJ^(k)+λ^(k)I，其中I为单位矩阵；

4)解增量正规方程，得到增量Δ＝(N^(k))^-1J^(k)Te^(k)；

5)判断是否有Δ＜ε，若有，则输出x^(k)，结束；否则进入步骤6)；

6)按增量Δ进行更新x的值，即令x^(k+1)＝x^(k)+Δ；

7)计算残差e^(k+1)＝||y-f(x^(k+1))||；

8)如果增量Δ导致误差减小，即e^(k+1)≤e^(k)，那么接受该增量并在下一次迭代前将λ^(k)除以10，即λ^(k+1)＝0.1λ^(k)；令k＝k+1，返回步骤3)；

如果增量Δ导致误差增加，即e^(k+1)＞e^(k)，那么将λ^(k)乘以10，即λ^(k+1)＝10λ^(k)；令k＝k+1，返回步骤3)。