本發(fā)明涉及變壓器，尤其涉及一種基于硫化物沉積特性的變壓器動(dòng)態(tài)診斷與預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、變壓器是電力系統(tǒng)中至關(guān)重要的設(shè)備，其長(zhǎng)期安全、可靠運(yùn)行對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性具有重要意義。然而，變壓器內(nèi)部的絕緣紙和絕緣油在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生劣化，其中硫化亞銅（cu2s）的沉積被認(rèn)為是變壓器失效的重要原因之一。硫化亞銅的形成通常與絕緣紙中的硫化物反應(yīng)有關(guān)，這種反應(yīng)會(huì)加速絕緣紙的老化，并導(dǎo)致?lián)舸?，從而引發(fā)局部放電甚至全面放電現(xiàn)象，極大地威脅變壓器的運(yùn)行安全性。

2、現(xiàn)有的檢測(cè)技術(shù)大多無法實(shí)現(xiàn)在線、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，變壓器內(nèi)部劣化過程緩慢且不易被察覺，而硫化亞銅沉積的發(fā)生與發(fā)展過程更加隱蔽，傳統(tǒng)技術(shù)在早期無法有效捕捉這些微觀變化；當(dāng)前的技術(shù)更多地側(cè)重于故障后的診斷，缺乏對(duì)劣化過程的持續(xù)監(jiān)控和趨勢(shì)分析，尤其是在硫化物沉積引發(fā)的絕緣失效風(fēng)險(xiǎn)上，未能提供前瞻性的預(yù)警信息；大多數(shù)技術(shù)僅依賴單一類型的物理信號(hào)（如電氣信號(hào)或熱信號(hào)）來判斷絕緣狀態(tài)，未能綜合多物理信號(hào)（如超聲波、電磁信號(hào)、光輻射等）的變化進(jìn)行全面分析，導(dǎo)致對(duì)劣化過程的認(rèn)知不夠深入。

3、因此，急需一種基于硫化物沉積特性的變壓器動(dòng)態(tài)診斷與預(yù)警系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于硫化物沉積特性的變壓器動(dòng)態(tài)診斷與預(yù)警系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種基于硫化物沉積特性的變壓器動(dòng)態(tài)診斷與預(yù)警系統(tǒng)，包括：

4、監(jiān)測(cè)單元，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部硫化物沉積狀態(tài)，獲取變壓器運(yùn)行期間的硫化物沉積特性參數(shù)；

5、第一診斷單元，用于判斷當(dāng)前硫化物沉積特性參數(shù)是否對(duì)絕緣系統(tǒng)造成影響，獲取第一診斷結(jié)果；

6、第二診斷單元，用于通過不同匝間放電位置、類型及強(qiáng)度下的電信號(hào)、熱信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)的傳播和衰減特性，識(shí)別放電故障的具體位置和故障類型，獲取第二診斷結(jié)果；

7、故障診斷單元，用于根據(jù)第一診斷結(jié)果和第二診斷結(jié)果，判斷變壓器內(nèi)部的絕緣缺陷和匝間放電現(xiàn)象是否達(dá)到預(yù)警級(jí)別；

8、預(yù)警單元，用于根據(jù)當(dāng)前的預(yù)警級(jí)別，生成相應(yīng)的故障預(yù)警信息，實(shí)時(shí)提醒用戶或運(yùn)維人員采取預(yù)防性維修或緊急處置措施。

9、其中，還包括：

10、顯示終端，用于顯示各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的硫化物沉積特性參數(shù)、各潛在故障點(diǎn)的詳細(xì)信息、匝間放電信號(hào)的傳播路徑及衰減特性、故障類型及預(yù)警等級(jí)，以及給出的預(yù)防或維修建議。

11、其中，監(jiān)測(cè)單元包括：

12、變壓器監(jiān)測(cè)模塊，用于在變壓器運(yùn)行期間按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔設(shè)置多個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部絕緣紙和硫化物的沉積狀態(tài)，獲取各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的硫化物沉積信號(hào)和運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)；

13、信號(hào)處理模塊，用于將硫化物沉積信號(hào)和運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)中的噪聲濾除，獲得硫化物沉積特征數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)，工藝數(shù)據(jù)為變壓器的負(fù)荷電流；

14、劃分模塊，用于將硫化物沉積特征數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)對(duì)齊，根據(jù)工藝數(shù)據(jù)劃分工況，將每一工況下的硫化物沉積特征數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類，得到多組硫化物沉積數(shù)據(jù)；

15、特性參數(shù)提取模塊，用于基于每一組硫化物沉積數(shù)據(jù)中的沉積特征樣本，提取各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的絕緣紙上硫化物的沉積厚度和分布特征，獲取變壓器運(yùn)行期間的硫化物沉積特性參數(shù)。

16、其中，第一診斷單元包括：

17、診斷模型構(gòu)建模塊，用于針對(duì)獲取的硫化銅沉積特性參數(shù)，與變壓器絕緣紙的老化和劣化狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)齊，獲取絕緣系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)集，基于絕緣系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)集構(gòu)建第一故障診斷模型；

18、異常檢測(cè)模塊，用于基于故障診斷模型，對(duì)各檢測(cè)工況下的硫化物沉積特性數(shù)據(jù)進(jìn)行異常檢測(cè)，識(shí)別潛在絕緣缺陷點(diǎn)，并評(píng)估嚴(yán)重程度，獲取第一診斷結(jié)果。

19、其中，獲取第二診斷結(jié)果，包括：

20、獲取在不同匝間放電位置、類型及強(qiáng)度下的多物理信號(hào)數(shù)據(jù)，從多物理信號(hào)數(shù)據(jù)中識(shí)別得到初始診斷數(shù)據(jù)，其中，初始診斷數(shù)據(jù)包括電信號(hào)參數(shù)、熱信號(hào)參數(shù)和振動(dòng)信號(hào)參數(shù)；

21、根據(jù)電信號(hào)參數(shù)、熱信號(hào)參數(shù)和振動(dòng)信號(hào)參數(shù)，對(duì)初始診斷數(shù)據(jù)進(jìn)行分層處理，得到待診斷數(shù)據(jù)，具體包括：

22、從電信號(hào)參數(shù)中獲取傳播路徑參數(shù)，從熱信號(hào)參數(shù)和振動(dòng)信號(hào)參數(shù)中獲取衰減特性參數(shù)；

23、獲取每個(gè)傳播路徑參數(shù)關(guān)聯(lián)的衰減特性參數(shù)，作為待診斷數(shù)據(jù)組；

24、根據(jù)傳播路徑參數(shù)，對(duì)每個(gè)待診斷數(shù)據(jù)組進(jìn)行排序后，將每個(gè)傳播路徑參數(shù)和衰減特性參數(shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存入對(duì)應(yīng)的待診斷數(shù)據(jù)組后，得到待診斷數(shù)據(jù)；

25、獲取變壓器故障診斷知識(shí)庫，從變壓器故障診斷知識(shí)庫中獲取故障模式數(shù)據(jù)；

26、對(duì)故障模式數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲消除處理后，構(gòu)建數(shù)據(jù)特征向量，并從變壓器故障診斷知識(shí)庫中獲取故障關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)；

27、根據(jù)故障關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)對(duì)所述數(shù)據(jù)特征向量進(jìn)行聚類后，得到待訓(xùn)練數(shù)據(jù)組，將待訓(xùn)練數(shù)據(jù)組對(duì)初始模型進(jìn)行訓(xùn)練后，得到第二故障診斷模型；

28、將待診斷數(shù)據(jù)逐個(gè)輸入至預(yù)設(shè)的第二故障診斷模型中，得到放電故障的具體位置和故障類型；

29、根據(jù)放電故障的具體位置和故障類型及初始診斷數(shù)據(jù)生成第二診斷結(jié)果。

30、其中，判斷變壓器內(nèi)部的絕緣缺陷和匝間放電現(xiàn)象是否達(dá)到預(yù)警級(jí)別，包括：

31、跟據(jù)第一診斷結(jié)果和第二診斷結(jié)果，對(duì)絕緣缺陷和匝間放電現(xiàn)象的嚴(yán)重性進(jìn)行分級(jí)預(yù)警，預(yù)警級(jí)別劃分為以下四類：

32、預(yù)警級(jí)別0，無明顯絕緣缺陷或匝間放電現(xiàn)象，變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)；

33、預(yù)警級(jí)別1，檢測(cè)到輕微絕緣缺陷或匝間放電現(xiàn)象，建議定期監(jiān)測(cè)并記錄變化趨勢(shì)；

34、預(yù)警級(jí)別2，存在中度絕緣缺陷或匝間放電現(xiàn)象，建議采取預(yù)防性措施，并對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行深入檢測(cè)；

35、預(yù)警級(jí)別3，絕緣系統(tǒng)或匝間放電現(xiàn)象已達(dá)到嚴(yán)重水平，存在較高風(fēng)險(xiǎn)，建議立即停機(jī)檢修。

36、其中，生成相應(yīng)的故障預(yù)警信息，包括：

37、故障預(yù)警模型根據(jù)輸入的第一診斷結(jié)果和第二診斷結(jié)果，輸出當(dāng)前的預(yù)警級(jí)別，當(dāng)故障預(yù)警模型輸出當(dāng)前的預(yù)警級(jí)別時(shí)，獲取與預(yù)警級(jí)別對(duì)應(yīng)的故障預(yù)警信息；

38、根據(jù)當(dāng)前的預(yù)警級(jí)別，獲取與預(yù)警級(jí)別對(duì)應(yīng)的用戶提醒策略，并生成相應(yīng)的故障預(yù)警信息；

39、若預(yù)警級(jí)別為0，生成提示信息，告知設(shè)備運(yùn)行正常；

40、若預(yù)警級(jí)別為1，生成建議信息，提醒用戶定期監(jiān)測(cè)并記錄變化趨勢(shì)；

41、若預(yù)警級(jí)別為2，生成預(yù)防性維修建議，提醒用戶或運(yùn)維人員對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行深入檢測(cè)，防止故障擴(kuò)大；

42、若預(yù)警級(jí)別為3，生成緊急停機(jī)和維修建議，提醒用戶立即停機(jī)并進(jìn)行緊急檢修；

43、在顯示終端實(shí)時(shí)展示故障預(yù)警信息；

44、獲取預(yù)設(shè)的故障輔助決策模型，將當(dāng)前的預(yù)警級(jí)別和生成的故障預(yù)警信息輸入至故障輔助決策模型，獲取輔助決策模型輸出的至少一個(gè)維修或處置建議信息；

45、根據(jù)維修或處置建議信息，向用戶或運(yùn)維人員提供具體的維修方案和策略依據(jù)，幫助用戶或運(yùn)維人員進(jìn)行故障預(yù)防或緊急處置。

46、其中，顯示終端包括：

47、第一顯示模塊，用于根據(jù)獲取的硫化物沉積特性參數(shù)，以圖形化方式在時(shí)間軸上顯示各監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)的硫化物沉積趨勢(shì)，顯示監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的硫化物沉積變化；

48、第二顯示模塊，用于在預(yù)設(shè)的分布式故障點(diǎn)圖中詳細(xì)標(biāo)示各潛在故障點(diǎn)的地理位置、故障程度及故障類型；

49、第三顯示模塊，用于顯示匝間放電信號(hào)的傳播路徑和衰減特性，包括信號(hào)的初始位置、傳播方向及強(qiáng)度變化，采用顏色梯度或線條粗細(xì)進(jìn)行可視化；

50、第四顯示模塊，用于根據(jù)獲取的預(yù)警等級(jí)信息，使用不同顏色或符號(hào)標(biāo)識(shí)各故障類型的預(yù)警等級(jí)，并以列表形式對(duì)各故障類型進(jìn)行分類展示；

51、第五顯示模塊，用于根據(jù)獲取的故障信息和預(yù)警等級(jí)，顯示相應(yīng)的預(yù)防或維修建議，并將建議信息與對(duì)應(yīng)的故障點(diǎn)或監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)關(guān)聯(lián)顯示。

52、其中，基于絕緣系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)集構(gòu)建第一故障診斷模型，包括：

53、針對(duì)獲取的變壓器硫化銅沉積特性參數(shù)，結(jié)合每一工況下變壓器絕緣紙的老化和劣化狀態(tài)數(shù)據(jù)，構(gòu)建絕緣系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)集；

54、基于絕緣系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)集，分析硫化銅沉積與絕緣紙擊穿現(xiàn)象之間的關(guān)聯(lián)性，判斷硫化銅沉積對(duì)變壓器絕緣系統(tǒng)是否造成影響，進(jìn)一步確定絕緣缺陷的嚴(yán)重程度，并標(biāo)記潛在故障點(diǎn)；

55、針對(duì)絕緣系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)集中的每一組工況數(shù)據(jù)，構(gòu)建第一故障診斷模型，基于第一故障診斷模型對(duì)各工況下的絕緣系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行故障識(shí)別，獲得第一診斷結(jié)果，包括：

56、針對(duì)每一組絕緣系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)，從中選取硫化銅沉積特性參數(shù)和絕緣紙老化劣化狀態(tài)數(shù)據(jù)構(gòu)成子樣本集合，基于子樣本集合初始化診斷樹；

57、從子樣本集合中隨機(jī)選取多個(gè)特征，基于每一特征確定多個(gè)分裂節(jié)點(diǎn)，基于每個(gè)分裂節(jié)點(diǎn)將所述子樣本集合分裂為多個(gè)子集；

58、計(jì)算每個(gè)分裂節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的絕緣系統(tǒng)特征數(shù)據(jù)的方差，確定各個(gè)分裂節(jié)點(diǎn)的方差減少系數(shù)；

59、針對(duì)每個(gè)特征數(shù)據(jù)，計(jì)算特征數(shù)據(jù)與其他特征數(shù)據(jù)之間的距離，并選擇距離最近的近鄰特征數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類，得到聚類系數(shù)；

60、對(duì)方差減少系數(shù)和聚類系數(shù)進(jìn)行歸一化處理，設(shè)定權(quán)重比例調(diào)節(jié)兩者的貢獻(xiàn)比例，形成最終的分裂決策指標(biāo)；

61、基于最大分裂決策指標(biāo)確定目標(biāo)分裂節(jié)點(diǎn)，遞歸分裂目標(biāo)節(jié)點(diǎn)直到達(dá)到診斷樹的葉子節(jié)點(diǎn)；

62、針對(duì)每個(gè)特征數(shù)據(jù)，計(jì)算在診斷樹中的路徑參數(shù)，并將路徑參數(shù)超出預(yù)設(shè)閾值的特征數(shù)據(jù)標(biāo)記為潛在故障點(diǎn)；

63、分析潛在故障點(diǎn)，通過頻譜分析或相關(guān)診斷手段，結(jié)合硫化銅沉積特性參數(shù)與絕緣紙老化劣化狀態(tài)數(shù)據(jù)，判斷絕緣系統(tǒng)的故障類型和位置。

64、其中，得到放電故障的具體位置和故障類型，包括：

65、將第一個(gè)待診斷數(shù)據(jù)輸入至第二故障診斷模型中，將第一個(gè)待診斷數(shù)據(jù)在第二故障診斷模型中進(jìn)行相似度匹配，根據(jù)匹配結(jié)果輸出當(dāng)前診斷結(jié)果；

66、從第二個(gè)待診斷數(shù)據(jù)開始，將當(dāng)前診斷結(jié)果一起輸入至第二故障診斷模型，得到對(duì)應(yīng)的診斷結(jié)果，將第一診斷結(jié)果和所有診斷結(jié)果進(jìn)行整合，得到放電故障的具體位置和故障類型。

67、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

68、一種基于硫化物沉積特性的變壓器動(dòng)態(tài)診斷與預(yù)警系統(tǒng)，包括：監(jiān)測(cè)單元，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部硫化物沉積狀態(tài)，獲取變壓器運(yùn)行期間的硫化物沉積特性參數(shù)；第一診斷單元，用于判斷當(dāng)前硫化物沉積特性參數(shù)是否對(duì)絕緣系統(tǒng)造成影響，獲取第一診斷結(jié)果；第二診斷單元，用于通過不同匝間放電位置、類型及強(qiáng)度下的電信號(hào)、熱信號(hào)和振動(dòng)信號(hào)的傳播和衰減特性，識(shí)別放電故障的具體位置和故障類型，獲取第二診斷結(jié)果；故障診斷單元，用于根據(jù)第一診斷結(jié)果和第二診斷結(jié)果，判斷變壓器內(nèi)部的絕緣缺陷和匝間放電現(xiàn)象是否達(dá)到預(yù)警級(jí)別；預(yù)警單元，用于根據(jù)當(dāng)前的預(yù)警級(jí)別，生成相應(yīng)的故障預(yù)警信息，實(shí)時(shí)提醒用戶或運(yùn)維人員采取預(yù)防性維修或緊急處置措施。大大提高了故障診斷和預(yù)警的準(zhǔn)確性，減少了誤判和漏報(bào)的情況。

69、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。

70、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。