[发明专利]一种基于相关分析和马氏距离的变压器在线监测信息聚合分析方法

摘要

本发明提供一种基于相关分析和马氏距离的变压器在线监测信息聚合分析方法，属于电力系统高压设备的状态监测技术领域。本发明的技术方案是利用变压器在线监测获得的多维信息，首先进行数据归一化和标准化数据预处理，其次对预处理后的数据以当前采样点的前M个点构成一组时窗长度进行局部相关系数的计算。再次，利用所获得的原始多维信息特征矩阵计算各样本与分布中心的马氏距离，提取距离大于距离整定值z_set的数据异常样本，基于异常样本找到与之对应的原始异常数据样本，最终进行数据异常验证说明。经仿真表明，使用距离中心的马氏距离，不仅可以定性检测出异常，而且还可以定量表示异常程度，便于运行人员感知运行态势。

主权项

1.一种基于相关分析和马氏距离的变压器在线监测信息聚合分析方法，其特征在于：利用变压器在线监测获得的多维信息，首先进行数据归一化和标准化数据预处理，其次对预处理后的数据以当前采样点的前M个点构成一组时窗长度进行局部相关系数的计算；再次，利用所获得的原始多维信息特征矩阵计算各样本与分布中心的马氏距离，提取距离大于距离整定值zset的数据异常样本，基于异常样本找到与之对应的原始异常数据样本，最终进行数据异常验证说明；具体步骤为：第一步、数据归一化，标准化预处理；将不同采样频率下具有不同单位的数据进行归一化和标准化处理，将选定对象x(n)与其余监测数据y(n)求取其均方根为：式(1)、(2)中，N为相关信号采样点数；定义数字信号x(n)和y(n)互相关函数如下：其中，N为相关信号采样点数，j为两个信号之间时间差，j＝0,1,….秒；根据(3)式对每组信号进行归一化运算，得到相关系数ρxy：第二步、对预处理后的数据以当前采样点的前M个点构成的时窗长度为一组进行局部相关系数的计算；第三步、对第二步所得到的相关系数计算距离，假设所获得数据的特征分布服从多维正态分布，可利用数据特征分布中心的距离表征数据异常程度，利用式(5)对原始特征矩阵计算各样本与分布中心的马氏距离，得到数据样本的马氏距离频数分布直方图：d2(X,G)＝(X‑u)’∑‑1(X‑u)    (5)式(5)中，G为m维总体其中，m为考察指标的个数，均值向量为u＝(u1,u2,u3...,um)’，协方差阵为∑＝(σij)，i为矩阵的行标；第四步、提取距离大于距离整定值zset的数据异常样本，利用第三步得到的数据样本的马氏距离频数分布直方图，提取大于整定值zset的数据异常样本；第五步、提取异常原始数据样本，根据第四步所获取的数据异常样本，提取异常原始数据样本的分布区间，利用马氏距离所提取的异常数据样本与原始数据样本进行比对，可验证方法的有效性。