[发明专利]一种特高压换流变压器绝缘监测及局部放电故障诊断方法

权利要求书

1.一种特高压换流变压器绝缘监测及局部放电故障诊断方法，其特征在于最大程度地利用了故障样本隐藏的数据信息，通过分析不同频带上的信号能量值和样本熵，进而找出不同故障的特征参数，实现不同故障诊断识别，具体过程如下：

1)在待监测变压器身XYZ方向各布置一套特高频耦合器，利用特高频耦合器采集的换流变压器原始的局部放电信号x(t)，其采样频率为f，采样点数为n，经过经EMD分解后得到m个本征模态函数IMF分量；

2)通过Hilbert变换求得每个IMF分量的时频分布谱，并将划分为l个频带，经HHT带通滤波，重构得到信号x(t)在不同频带上的分量，得到信号x(t)时频矩阵A

其中，a_ij代表信号x(t)在每个频带上的数据，i＝1,....,l，j＝1,....,n；

3)将时频矩阵A的每一行，也就每一个频带按照式(2)计算，得信号x(t)在该频带的能量值E(i)，i＝1,....,l；按照式(3)进行归一化处理，得到信号x(t)的l个频带上的能量参数记作：E＝[E^*(1),E^*(2),…,E^*(l)]；

4)再将时频矩阵A的每一行，也就每一个频带按照式(4)计算，得信号x(t)在该频带的样本熵p(i)，i＝1,....,l；进而得到PD信号的l个频带上的样本熵值记作：P＝[p(1),p(2),…,p(l)]；

通常r取信号x(t)时间序列标准差的0.1-0.25倍，m取30至50的整数，n为样本采样点的个数；

5)以PD信号的能量参数和样本熵参数建立特征平面，将同一频带上的能量参数E(i)和样本熵参数p(i)记作一个特征点s_i＝(E(i),p(i))，由此可得，PD信号在特征平面上的所有特征点集合S为：

S＝{(E(1),P(1)),(E(2),P(2)),···,(E(l),P(l))}

在PD信号的特征平面上，存在一个小的球面(a^m,R^m)包含同一类故障几乎所有特征点，将其记作：

其中a^m代表球心，R^m代表球半径的平方，为松弛变量，m为超球面的维度，代表特征点；

将待诊断故障信号样本记为X＝{x₁,x₂,···,x_l}，其中x_i，i＝1,2,···,l表示样本中的一个特征点；若判断样本X属于哪一个类，首先计算样本X中所有点到各球心的距离的平方和并与l·R^m进行比较，令d代表的个数；

(1)当d＝0，则意味样本X的多数特征点位于所有球的外围，需要寻找一个距离样本X区域最近的球，如果则样本X属于第p类；

(2)当d＝1，则样本X就属于此球面所代表的类；

(3)当d＞1，则意味样本X的特征点位于多个球相交的区域；

Step1：将包含样本X的所有球的分类序号记为集合I；

Step2：分别计算和在上的投影aⁱD和aⁱC，其中均代表空间向量；

Step3：比较aⁱD和aⁱC的大小，若样本X的多数特征点x的投影aⁱD都小于aⁱC，则样本X属于类别i，否则样本X属于类别j；

Step4:令集合I＝I_t-1，返回步骤2，直至集合I中只包含一个元素为止，即样本X属于该元素所代表的类。

2.根据权利要求1所述的局部放电故障诊断方法，其特征在于：所述信号样本熵计算流程为：

对时频矩阵A每一行数据a_i1,a_i2,…,a_in作如下处理，并计算其样本熵，其步骤如下：

Step1：确定模式维数m和阈值r，将矩阵A其中一行数据记作：x₁,x₂,…,x_n；并将其转化一组m维矢量，

X(i)＝[x(i) x(i+1)…x(i+m-1)]

其中i＝1,2,…,n-m+1

Step2：重新定义X(i)和X(j)之间的距离公式

Step3：对每一个i值统计d(i,j)＜r的模板匹配数N，记模板匹配数N与总数目n-m+1的比值为：

其中，1≤j≤n-m，且j≠i

Step4：计算所有i值的平均值

Step5：将模式维数m+1，重复Step1～Step4，得到B^m+1(r)；计算矩阵A的此行数据的样本熵

Step6：对矩阵A的其他各行数据，重复Step1～Step5，分别得到PD信号l个频带上的样本熵值。