一种煤矿井下供电系统用干式变压器绝缘健康状态评估方法，所述方法是基于确定监测量、提取特征量、特征量处理、故障诊断、健康状态评估、建立数据库以及状态预警的多信息源融合进行评估，同时利用绝缘缺陷处放电演变过程中相关特征量的变化规律来监测绝缘局部缺陷的发展程度，采用基于粒子群优化算法的支持向量机实现绝缘局部缺陷风险性的诊断，获得矿用干式变压器整体健康状态和绝缘局部劣化程度兼顾的综合评估结果，本方法对各个特征量赋予相应的变权值，适用性强，判断准确度高，有助于及早地、准确地、快速地预测潜在的故障和分辨故障类型，综合评估变压器的运行状态及可能的缺陷发展趋势，提高了变压器运行的可靠性和连续性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种矿用干式变压器健康状态评估方法，具体是一种基于多源信息融合的矿用干式变压器健康状态评估方法，属于矿用大型电力设备健康状态诊断领域。技术背景矿用干式变压器的作为煤矿井下供电系统的动力中心，其运行状态直接影响着井下供电系统的可靠性和连续性。然而，井下环境极度恶劣，工作现场存在诸多复杂和不确定因素，导致变压器运行期间存在更多的故障隐患，相关故障率也大幅度上升。大量实践经验表明，矿用干式变压器故障已成为引发煤矿火灾事故及无计划停电事故的主要原因之一，其运行状态直接影响煤矿井下的供电安全和生产安全。矿用干式变压器长期运行于煤矿井下潮湿、脏污的特殊环境，其绝缘长期承受热应力（如短时间的过电流、长时间的工作电流及散热不良）、电应力（如短时间的过电压、长时间的工作电压及可能出现的局部放电）、机械应力（如短时间的电动力和长时间的电磁振动）、环境中水分及酸碱物质等的联合作用而加速绝缘的劣化进程。公开号为CN101614775A公开了一种“基于多源信息融合的变压器状态评估系统其评估方法”，是针对油浸式电力变压器的故障问题提出的诊断方法，该专利技术的评估系统由油色谱分析子系统，局部放电超高频信号检测子系统，绕组变形诊断信号检测子系统、电流互感器检测子系统和计算机组成，并利用D-S证据理论将上述检测结果融合起来进行变压器运行状态的诊断。矿用干式变压器因其防爆型密闭结构及典型气-固两相绝缘结构，在散热方式、绝缘材料、绝缘结构等的设计上与油浸式电力变压器有着本质的差别。此外矿用干式变压器长期运行于煤矿井下特殊环境中，导致油浸式变压器的评估方法不完全适用于矿用干式变压器。目前煤矿井下运行的矿用干式变压器只能监测井下环境的安全状况或阈值报警或阈值断电，其不足在于评估指标单一，诊断原理简单，诊断结果可信度不高，无法及时准确反映整个变压器健康状态，即便是在事故发生后，由于缺乏相应的监测记录手段，也无法全面掌握变压器故障前的各种状态参数，不能快速准确地定位事故位置及事故原因。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述已有技术的不足，提出一种综合考虑多种状态参数，有效提高状态评估准确性和全面性的矿用干式变压器整体运行状态和局部劣化程度兼顾的综合评估方法，保证变压器运行的稳定性和连续性，降低维修费用，提高设备的利用率。本专利技术的目的是通过如下措施来达到。一种煤矿井下供电系统用干式变压器绝缘健康状态评估方法，所述评估方法是基于多信息源融合的矿用干式变压器绝缘健康状态评估方法如下：（1）确定监测量，在线监测干式变压器的运行环境参数、三相绕组与铁芯热点温度、三相运行电压、三相运行电流，铁芯泄漏电流和局部放电、三相进线触头与出线触头温度、谐波含有率、谐波畸变率THD、电压偏差；除了在线监测量外，还包括绝缘电阻、吸收比、介质损耗因素和绕组直流电阻的电气试验参量、变压器的出厂铭牌参数和检修故障记录；（2）特征量提取，提取放电次数n、放电量q、放电相位 ，得到局部放电二维谱图和三维谱图统计特征量，反映局部放电信号整体特征；分别提取四个二维谱图的偏斜度Sk、陡峭度ku、放电量因数Q、相位不对称度Φ以及互相关系数CC的16个特征参数，从不同的角度全面描述局部放电谱图特征；提取运行电压、运行电流的有效值作为特征值；运行温度的实时值作为特征量；（3）特征量处理，为减少特征量的互斥性，采用归一化方法计算各个特征量的相应值，并作为智能评估系统的输入参量；（4）故障诊断，分别模拟绕组局部短路、绕组短路、绕组散热不良、过负荷、绕组接地的绕组故障和铁芯多点接地、散热不良、局部短路的铁芯故障，采集不同环境条件下的各监测量值，提取特征量并将其分别作为训练集和测试集，采用基于粒子群优化算法的支持向量机训练统计特征参量，得到支持向量机分类模型，并采用最优参数下的支持向量机分类器对待识别的故障数据进行故障诊断；（5）健康状态评估，分别模拟不同环境温度和不同湿度条件下的典型矿用干式变压器绝缘放电缺陷，测试不同绝缘缺陷处的局部放电的变化规律，提取特征量并将其作为训练集和测试集，基于粒子群优化算法的支持向量机训练矿用干式变压器绝缘局部缺陷劣化程度诊断模型；采用矿用干式变压器的运行参数、预防性试验参数、环境参数、性能指标参数、可靠性参数等状态影响因素对干式变压器进行整体运行状态评估，基于模糊层次分析法建立矿用干式变压器健康状态整体评估模型；将矿用干式变压器绝缘局部缺陷劣化程度诊断模型和绝缘健康状态整体评估模型相融合，基于健康指数实现对绝缘局部缺陷的风险性的诊断，得到矿用干式变压器整体健康状态和绝缘局部劣化程度兼顾的综合评估结果；（6）建立数据库，在地面服务器建立SOL server数据库，并建立数据表存储干式变压器状态参量与诊断结果、历史数据、变压器的出厂参数、预警信息；（7）状态预警，将采集的实时数据及诊断结果传输给地面服务器，实现数据的远程存储，并将采集到的监测数据和诊断结果在地面终端上进行显示，在地面人机界面对变压器的绝缘健康状态进行监视，当矿用干式变压器的运行状态出现异常时，人机界面指示灯闪烁并发出警报，及时发现变压器的异常运行情况，及时排除运行隐患。进一步的技术方案是所述故障诊断的样本数据采集是分别模拟绕组局部短路、绕组短路、绕组散热不良、过负荷、绕组接地等绕组故障和铁芯多点接地、散热不良、局部短路的铁芯故障，采集不同环境条件下的各监测量值，提取特征量并将其分别作为训练集和测试集，基于粒子群优化算法的支持向量机（PSO-SVM）训练干式变压器故障模型。进一步的技术方案是所述绝缘状态评估的具体实现方法是分别模拟不同环境温度和不同湿度条件下的矿用干式变压器典型绝缘放电缺陷，测试不同绝缘缺陷处的局部放电的变化规律，提取特征量并将其作为训练集和测试集，基于PSO-SVM方法训练矿用干式变压器绝缘局部缺陷劣化程度诊断模型；综合考虑矿用干式变压器的预防性试验参数、运行环境参数、性能指标参数、可靠性参数等绝缘状态的影响因素，采用层次分析法确定各评估指标的权重分配，同时引入均衡函数的变权理论，实现对各评估指标权重的修正，并利用模糊理论确定各评估指标的相对劣化度对干式变压器运行状态的隶属度函数，基于模糊层次分析法建立矿用干式变压器绝缘健康状态整体评估模型；将矿用干式变压器绝缘局部缺陷劣化程度诊断模型和绝缘健康状态整体评估模型相融合，得到矿用干式变压器整体绝缘健康状态和局部劣化程度兼顾的综合评估结果，实现对绝缘局部缺陷的风险性的诊断。上述技术方案以及进一步附加技术方案的实施，与现有技术相比具有的优点及积极效果在于：本专利技术在监测矿用干式变压器基本状态参数的基础上，综合考虑矿用干式变压器的预防性试验参数、运行环境参数、出厂参数、可靠性参数等状态影响因素，基于模糊层次分析法实现干式变压器健康状态整体评估，同时利用绝缘缺陷处放电演变过程中相关特征量的变化规律来监测绝缘局部缺陷的发展程度，采用基于粒子群优化算法的支持向量机实现绝缘局部缺陷风险性的诊断，得到矿用干式变压器整体健康状态和绝缘局部劣化程度兼顾的综合评估结果，本方法对各个特征量赋予相应的变权值，适用性强，判断准确度高，有助于及早地、准确地、快速地预测潜在的故障和分辨故障类型，综合评估变压器的运行状态及可能的缺陷发展趋势，提高变压器运行本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种煤矿井下供电系统用干式变压器绝缘健康状态评估方法，所述评估方法是基于多信息源融合的矿用干式变压器绝缘健康状态评估方法如下：（1）确定监测量，在线监测干式变压器的运行环境参数、三相绕组与铁芯热点温度、三相运行电压、三相运行电流，铁芯泄漏电流和局部放电、三相进线触头与出线触头温度、谐波含有率、谐波畸变率THD、电压偏差；除了在线监测量外，还包括绝缘电阻、吸收比、介质损耗因素和绕组直流电阻的电气试验参量、变压器的出厂铭牌参数和检修故障记录；（2）特征量提取，提取放电次数n、放电量q、放电相位，得到局部放电二维谱图和三维谱图统计特征量，反映局部放电信号整体特征；分别提取四个二维谱图的偏斜度Sk、陡峭度ku、放电量因数Q、相位不对称度Φ以及互相关系数CC的16个特征参数，从不同的角度全面描述局部放电谱图特征；提取运行电压、运行电流的有效值作为特征值；运行温度的实时值作为特征量；（3）特征量处理，为减少特征量的互斥性，采用归一化方法计算各个特征量的相应值，并作为智能评估系统的输入参量；（4）故障诊断，分别模拟绕组局部短路、绕组短路、绕组散热不良、过负荷、绕组接地的绕组故障和铁芯多点接地、散热不良、局部短路的铁芯故障，采集不同环境条件下的各监测量值，提取特征量并将其分别作为训练集和测试集，采用基于粒子群优化算法的支持向量机训练统计特征参量，得到支持向量机分类模型，并采用最优参数下的支持向量机分类器对待识别的故障数据进行故障诊断；（5）健康状态评估，分别模拟不同环境温度和不同湿度条件下的典型矿用干式变压器绝缘放电缺陷，测试不同绝缘缺陷处的局部放电的变化规律，提取特征量并将其作为训练集和测试集，基于粒子群优化算法的支持向量机训练矿用干式变压器绝缘局部缺陷劣化程度诊断模型；采用矿用干式变压器的运行参数、预防性试验参数、环境参数、性能指标参数、可靠性参数等状态影响因素对干式变压器进行整体运行状态评估，基于模糊层次分析法建立矿用干式变压器健康状态整体评估模型；将矿用干式变压器绝缘局部缺陷劣化程度诊断模型和绝缘健康状态整体评估模型相融合，基于健康指数实现对绝缘局部缺陷的风险性的诊断，得到矿用干式变压器整体健康状态和绝缘局部劣化程度兼顾的综合评估结果；（6）建立数据库，在地面服务器建立SOL server数据库，并建立数据表存储干式变压器状态参量与诊断结果、历史数据、变压器的出厂参数、预警信息；（7）状态预警，将采集的实时数据及诊断结果传输给地面服务器，实现数据的远程存储，并将采集到的监测数据和诊断结果在地面终端上进行显示，在地面人机界面对变压器的绝缘健康状态进行监视，当矿用干式变压器的运行状态出现异常时，人机界面指示灯闪烁并发出警报，及时发现变压器的异常运行情况，及时排除运行隐患。...
【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下供电系统用干式变压器绝缘健康状态评估方法，所述评估方法是基于多信息源融合的矿用干式变压器绝缘健康状态评估方法如下：（1）确定监测量，在线监测干式变压器的运行环境参数、三相绕组与铁芯热点温度、三相运行电压、三相运行电流，铁芯泄漏电流和局部放电、三相进线触头与出线触头温度、谐波含有率、谐波畸变率THD、电压偏差；除了在线监测量外，还包括绝缘电阻、吸收比、介质损耗因素和绕组直流电阻的电气试验参量、变压器的出厂铭牌参数和检修故障记录；（2）特征量提取，提取放电次数n、放电量q、放电相位，得到局部放电二维谱图和三维谱图统计特征量，反映局部放电信号整体特征；分别提取四个二维谱图的偏斜度Sk、陡峭度ku、放电量因数Q、相位不对称度Φ以及互相关系数CC的16个特征参数，从不同的角度全面描述局部放电谱图特征；提取运行电压、运行电流的有效值作为特征值；运行温度的实时值作为特征量；（3）特征量处理，为减少特征量的互斥性，采用归一化方法计算各个特征量的相应值，并作为智能评估系统的输入参量；（4）故障诊断，分别模拟绕组局部短路、绕组短路、绕组散热不良、过负荷、绕组接地的绕组故障和铁芯多点接地、散热不良、局部短路的铁芯故障，采集不同环境条件下的各监测量值，提取特征量并将其分别作为训练集和测试集，采用基于粒子群优化算法的支持向量机训练统计特征参量，得到支持向量机分类模型，并采用最优参数下的支持向量机分类器对待识别的故障数据进行故障诊断；（5）健康状态评估，分别模拟不同环境温度和不同湿度条件下的典型矿用干式变压器绝缘放电缺陷，测试不同绝缘缺陷处的局部放电的变化规律，提取特征量并将其作为训练集和测试集，基于粒子群优化算法的支持向量机训练矿用干式变压器绝缘局部缺陷劣化程度诊断模型；采用矿用干式变压器的运行参数、预防性试验参数、环境参数、性能指标参数、可靠性参数等状态影响因素对干式变压器进行整体运行状态评估，基于模糊层次分析法建立矿用干式变压器健康状态整体评估模型；将矿用干式变压器绝缘局部缺陷劣化程度...
【专利技术属性】
技术研发人员：温敏敏，李璐，朱晶晶，田慕琴，宋建成，张莎，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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