[发明专利]中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法及系统

摘要

本发明公开了一种中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法及系统，方法实施步骤包括针对中性点经电容接地的待检测自耦变压器检测振动信号；对待检测自耦变压器的振动信号进行频谱分析，提取振动信号2kHz范围内50Hz及其谐波频率的信号幅值并计算直流偏磁振动特征参数；将直流偏磁振动特征参数输入预先训练好的机器学习分类模型，得到待检测自耦变压器当前的直流偏磁状态，机器学习分类模型通过训练包含检测自耦变压器的直流偏磁振动特征参数、是否发生直流偏磁状态之间的分类映射关系。本发明能够有效判别中性点经电容接地后的自耦变压器的直流偏磁状态，具有不受外界环境干扰、无需与设备带电部位接触、检测安全性与效率高的优点。

主权项

1.一种中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法，其特征在于实施步骤包括：

1)针对中性点经电容接地的待检测自耦变压器，检测待检测自耦变压器的振动信号；

2)对待检测自耦变压器的振动信号进行频谱分析，提取振动信号2kHz范围内50Hz及其谐波频率的信号幅值，根据提取得到的2kHz范围内50Hz及其谐波频率的信号幅值计算直流偏磁振动特征参数；

3)将待检测自耦变压器的直流偏磁振动特征参数输入预先训练好的机器学习分类模型，得到待检测自耦变压器当前的直流偏磁状态；所述机器学习分类模型通过训练包含检测自耦变压器的直流偏磁振动特征参数、是否发生直流偏磁状态之间的分类映射关系。

2.根据权利要求1所述的中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法，其特征在于，步骤1)中检测待检测自耦变压器的振动信号时，振动信号测点位置位于待检测自耦变压器的表面平面位置。

3.根据权利要求1所述的中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法，其特征在于，步骤2)中计算直流偏磁振动特征参数的详细步骤包括：

2.1)计算振动信号2kHz范围内50Hz及其奇次谐波频率振动信号能量与50Hz及其偶次谐波频率振动信号能量的比值R_oe；

2.2)计算振动信号2kHz频谱范围内50Hz及其谐波频率的频谱复杂度H；

2.3)计算振动信号2kHz频谱范围内700Hz以上50Hz谐波频率的能量比重R_700Hz；

2.4)采用主成分分析方法对比值R_oe、频谱复杂度H、能量比重R_700Hz三者进行去相关处理，得到待检测自耦变压器的直流偏磁振动特征参数。

4.根据权利要求3所述的中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法，其特征在于，步骤2.1)中比值R_oe的计算函数表达式如式(1)所示；

式(1)中，A_2i为信号50Hz偶次谐波幅值，A_2i‑1为信号50Hz奇次谐波幅值，N为2kHz范围内信号50Hz谐频数量。

5.根据权利要求3所述的中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法，其特征在于，步骤2.2)中频谱复杂度H的计算函数表达式如式(2)所示；

式(2)中，R_i为50Hz第i次谐频振动幅值比重。

6.根据权利要求5所述的中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法，其特征在于，50Hz第i次谐频振动幅值比重R_i的计算函数表达式如式(3)所示；

式(3)中，A_i为50Hz第i次谐波幅值，A_j为50Hz第j次谐波幅值，N为2kHz范围内信号50Hz谐频数量。

7.根据权利要求3所述的中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法，其特征在于，步骤2.3)中能量比重R_700Hz的计算函数表达式如式(4)所示；

式(4)中，A_i为50Hz第i次谐波幅值，A_j为50Hz第j次谐波幅值，N为2kHz范围内信号50Hz谐频数量。

8.根据权利要求1所述的中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法，其特征在于，步骤3)中的机器学习分类模型为基于最小二乘支持向量机的分类器。

9.根据权利要求8所述的中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法，其特征在于，所述机器学习分类模型的训练步骤包括：

S1)针对样本自耦变压器选择样本自耦变压器，针对样本自耦变压器，分别采集未发生直流偏磁时的振动信号x_1i、以及发生直流偏磁期间中性点电容投入后的振动信号x_2i；

S2)对样本自耦变压器的未发生直流偏磁时的振动信号x_1i、以及发生直流偏磁期间中性点电容投入后的振动信号x_2i进行频谱分析，提取2kHz范围内50Hz及其谐波频率的信号幅值，根据提取得到的2kHz范围内50Hz及其谐波频率的信号幅值计算直流偏磁振动特征参数；

S3)根据采集振动信号时样本自耦变压器是否发生直流偏磁对样本自耦变压器的直流偏磁振动特征参数进行分类，未发生直流偏磁时的直流偏磁振动特征参数类别为“1”，发生直流偏磁期间的直流偏磁振动特征参数类别为“‑1”；

S4)将分类后的直流偏磁振动特征参数、及其参数类别组成训练样本，采用最小二乘支持向量机方法进行训练，得到包含检测自耦变压器的直流偏磁振动特征参数、是否发生直流偏磁状态之间的分类映射关系的机器学习分类模型。

10.一种中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别系统，包括计算机系统，其特征在于：所述计算机系统被编程以执行权利要求1～9中任意一项所述中性点经电容接地的自耦变压器直流偏磁判别方法的步骤。