中国电力 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (5): 158-165.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202406015
收稿日期:
2024-04-20
发布日期:
2025-05-30
出版日期:
2025-05-28
作者简介:
基金资助:
Received:
2024-04-20
Online:
2025-05-30
Published:
2025-05-28
Supported by:
摘要:
当前高压电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)缺少有效的在线监测数据,辨识不足。利用在线监测多数据源存在线性相关的数据特性,提出了基于分析数据相关系数进行有效数据辨识的方法。针对目前高压CVT故障诊断普遍存在信息单一、精度不高、局部放电在线监测装置故障信号检测受干扰因素影响较大、准确性差等问题,提出了基于多维信息融合的故障诊断方法。首先,利用因子分析对CVT的诊断指标进行数据层信息融合,提取各故障类型对应的公共因子方差贡献值,作为反映故障类型差异的特征值;然后,利用模糊理论进行特征层信息融合,将公共因子方差贡献值作为隶属函数的输入参数,识别CVT的故障类型,准确诊断高压CVT故障。案例验证了所提方法的有效性,为CVT故障诊断提供了理论参考和实践经验。
张惠山. 基于有效数据辨识及多维信息融合的高压CVT故障诊断方法[J]. 中国电力, 2025, 58(5): 158-165.
ZHANG Huishan. High-Voltage CVT Fault Diagnosis Based on Effective Data Recognition and Multi-dimensional Information Fusion[J]. Electric Power, 2025, 58(5): 158-165.
相关系数 | CVT1 | CVT2 | CVT3 | CVT4 | CVT5 | CVT6 | CVT7 | |||||||
CVT1 | 1.00 | 0.84 | 0.68 | 0.88 | 0.74 | 0.88 | 0.63 | |||||||
CVT2 | 0.84 | 1.00 | 0.68 | 0.84 | 0.85 | 0.90 | 0.65 | |||||||
CVT3 | 0.68 | 0.68 | 1.00 | 0.68 | 0.77 | 0.69 | 0.85 | |||||||
CVT4 | 0.88 | 0.84 | 0.68 | 1.00 | 0.74 | 0.88 | 0.63 | |||||||
CVT5 | 0.74 | 0.85 | 0.77 | 0.74 | 1.00 | 0.83 | 0.78 | |||||||
CVT6 | 0.88 | 0.90 | 0.69 | 0.88 | 0.83 | 1.00 | 0.64 | |||||||
CVT7 | 0.63 | 0.65 | 0.85 | 0.63 | 0.78 | 0.64 | 1.00 |
表 1 图1所示各CVT相关系数
Table 1 The correlation coefficient of each CVT shown in figure 1
相关系数 | CVT1 | CVT2 | CVT3 | CVT4 | CVT5 | CVT6 | CVT7 | |||||||
CVT1 | 1.00 | 0.84 | 0.68 | 0.88 | 0.74 | 0.88 | 0.63 | |||||||
CVT2 | 0.84 | 1.00 | 0.68 | 0.84 | 0.85 | 0.90 | 0.65 | |||||||
CVT3 | 0.68 | 0.68 | 1.00 | 0.68 | 0.77 | 0.69 | 0.85 | |||||||
CVT4 | 0.88 | 0.84 | 0.68 | 1.00 | 0.74 | 0.88 | 0.63 | |||||||
CVT5 | 0.74 | 0.85 | 0.77 | 0.74 | 1.00 | 0.83 | 0.78 | |||||||
CVT6 | 0.88 | 0.90 | 0.69 | 0.88 | 0.83 | 1.00 | 0.64 | |||||||
CVT7 | 0.63 | 0.65 | 0.85 | 0.63 | 0.78 | 0.64 | 1.00 |
相关系数 | CVT1 | CVT2 | CVT3 | CVT4 | ||||
CVT1 | ||||||||
CVT2 | ||||||||
CVT3 | ||||||||
CVT4 |
表 2 图2所示各CVT相关系数
Table 2 The correlation coefficient of each CVT shown in figure 2
相关系数 | CVT1 | CVT2 | CVT3 | CVT4 | ||||
CVT1 | ||||||||
CVT2 | ||||||||
CVT3 | ||||||||
CVT4 |
分类 | 指标 | 标准 | ||
绝缘检测 | 高压电容器电容量 b1 | |初值差|≤2% | ||
分压电容器电容量 b2 | |初值差|≤2% | |||
高压电容器介损 b3 | ≤0.05(油纸绝缘); ≤0.02(膜纸绝缘) | |||
分压电容器介损 b4 | ≤0.05(油纸绝缘); ≤0.02(膜纸绝缘) | |||
局部放电 | 视在放电量 b5 | ≤初值 | ||
二次电压 红外热像 | 相电压差(有效值) b6 | ≤0.4 V | ||
相温度差值 b7 | ≤2 ℃ |
表 3 CVT故障诊断指标
Table 3 CVT fault diagnosis indicators
分类 | 指标 | 标准 | ||
绝缘检测 | 高压电容器电容量 b1 | |初值差|≤2% | ||
分压电容器电容量 b2 | |初值差|≤2% | |||
高压电容器介损 b3 | ≤0.05(油纸绝缘); ≤0.02(膜纸绝缘) | |||
分压电容器介损 b4 | ≤0.05(油纸绝缘); ≤0.02(膜纸绝缘) | |||
局部放电 | 视在放电量 b5 | ≤初值 | ||
二次电压 红外热像 | 相电压差(有效值) b6 | ≤0.4 V | ||
相温度差值 b7 | ≤2 ℃ |
状态类型 | 数量 | 状态类型 | 数量 | |||
A | 127 | D | 69 | |||
B | 70 | E | 46 | |||
C | 51 | F | 57 |
表 4 样本分布
Table 4 Sample distribution
状态类型 | 数量 | 状态类型 | 数量 | |||
A | 127 | D | 69 | |||
B | 70 | E | 46 | |||
C | 51 | F | 57 |
状态 | 均值 | 方差 | ||||||||||||||||
A | 0.12 | 0.08 | 0.11 | 0.13 | 0.12 | 0.08 | 0.06 | |||||||||||
B | 0.09 | 0.03 | 0.05 | 0.02 | 0.17 | 0.17 | 0.07 | |||||||||||
C | 0.08 | 0.06 | 0.01 | 0.02 | 0.08 | 0.24 | 0.09 | |||||||||||
D | 0.13 | 0.02 | 0.08 | 0.19 | 0.11 | 0.19 | 0.08 | |||||||||||
E | 0.06 | 0.28 | 0.12 | 0.06 | 0.12 | 0.04 | 0.1 | |||||||||||
F | 0.03 | 0.04 | 0.19 | 0.16 | 0.03 | 0.14 | 0.02 |
表 5 7维方差贡献值
Table 5 7-dimensional contribution of variance
状态 | 均值 | 方差 | ||||||||||||||||
A | 0.12 | 0.08 | 0.11 | 0.13 | 0.12 | 0.08 | 0.06 | |||||||||||
B | 0.09 | 0.03 | 0.05 | 0.02 | 0.17 | 0.17 | 0.07 | |||||||||||
C | 0.08 | 0.06 | 0.01 | 0.02 | 0.08 | 0.24 | 0.09 | |||||||||||
D | 0.13 | 0.02 | 0.08 | 0.19 | 0.11 | 0.19 | 0.08 | |||||||||||
E | 0.06 | 0.28 | 0.12 | 0.06 | 0.12 | 0.04 | 0.1 | |||||||||||
F | 0.03 | 0.04 | 0.19 | 0.16 | 0.03 | 0.14 | 0.02 |
状态 | ||||||||||||
A | 0.86 | 0.12 | 0.09 | 0.16 | 0.06 | 0.14 | ||||||
B | 0.02 | 0.96 | 0.05 | 0.07 | 0.03 | 0.11 | ||||||
C | 0.03 | 0.21 | 0.92 | 0.01 | 0.04 | 0.03 | ||||||
D | 0.12 | 0.08 | 0.03 | 0.92 | 0.01 | 0.01 | ||||||
E | 0.01 | 0.06 | 0.08 | 0.03 | 0.93 | 0.02 | ||||||
F | 0.06 | 0.02 | 0.12 | 0.03 | 0.01 | 0.91 |
表 6 模糊集隶属度均值
Table 6 Mean membership degree of fuzzy set
状态 | ||||||||||||
A | 0.86 | 0.12 | 0.09 | 0.16 | 0.06 | 0.14 | ||||||
B | 0.02 | 0.96 | 0.05 | 0.07 | 0.03 | 0.11 | ||||||
C | 0.03 | 0.21 | 0.92 | 0.01 | 0.04 | 0.03 | ||||||
D | 0.12 | 0.08 | 0.03 | 0.92 | 0.01 | 0.01 | ||||||
E | 0.01 | 0.06 | 0.08 | 0.03 | 0.93 | 0.02 | ||||||
F | 0.06 | 0.02 | 0.12 | 0.03 | 0.01 | 0.91 |
诊断方法 | 准确率/% | 标准差 | ||
本文方法 | 86.6 | 1.8 | ||
SVM | 76.2 | 2.1 | ||
决策树 | 79.2 | 3.4 |
表 7 诊断结果对比
Table 7 Comparison of diagnostic results
诊断方法 | 准确率/% | 标准差 | ||
本文方法 | 86.6 | 1.8 | ||
SVM | 76.2 | 2.1 | ||
决策树 | 79.2 | 3.4 |
诊断指标 | 监测值/% | 标准值/% | ||
b1 | 1.3 | |初值差|≤2 | ||
b2 | 1.2 | |初值差|≤2 | ||
b3 | 0.764 | ≤1.27(膜纸绝缘) | ||
b4 | 0.509 | ≤1.27(膜纸绝缘) | ||
b5 | 18 | ≤100 | ||
b6 | 50 | ≤100 | ||
b7 | 60 | ≤100 |
表 8 诊断指标及归一化值
Table 8 Diagnostic indicators and normalized values
诊断指标 | 监测值/% | 标准值/% | ||
b1 | 1.3 | |初值差|≤2 | ||
b2 | 1.2 | |初值差|≤2 | ||
b3 | 0.764 | ≤1.27(膜纸绝缘) | ||
b4 | 0.509 | ≤1.27(膜纸绝缘) | ||
b5 | 18 | ≤100 | ||
b6 | 50 | ≤100 | ||
b7 | 60 | ≤100 |
模糊集 | 隶属度 | |
0.06 | ||
0.82 | ||
0.29 | ||
0.18 | ||
0.09 | ||
0.07 | ||
诊断结果:高压电容器故障 |
表 9 隶属度及诊断结果
Table 9 Membership degree and diagnostic result
模糊集 | 隶属度 | |
0.06 | ||
0.82 | ||
0.29 | ||
0.18 | ||
0.09 | ||
0.07 | ||
诊断结果:高压电容器故障 |
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