本發(fā)明涉及電力設(shè)備故障檢測，尤其是涉及一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點(diǎn)匹配的電抗器缺陷定位方法。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的電抗器缺陷評估定位方案，通過獲取設(shè)備結(jié)構(gòu)表面振動信息，再結(jié)合與設(shè)備內(nèi)部機(jī)械狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的特征與適配的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備機(jī)械狀態(tài)評估與缺陷診斷。針對電抗器機(jī)械缺陷診斷的現(xiàn)有技術(shù)中，過去往往采用單點(diǎn)振動特征值作為衡量電抗器機(jī)械狀態(tài)，例如主頻幅值、頻譜復(fù)雜度等。具體實(shí)施過程為，采用壓電式加速度傳感器、采集卡及pc端對運(yùn)行過程中的電抗器油箱表面振動信號進(jìn)行采集，從振動信號中提取主頻幅值、頻譜復(fù)雜度、主頻比重，當(dāng)三種特征值相較于電抗器初始運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生明顯偏移時，可判斷電抗器內(nèi)部機(jī)械狀態(tài)發(fā)生變化。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)單點(diǎn)信號的特征值判斷電抗器機(jī)械狀態(tài)存在一定的偶然性，且表征形式比較單一，容易造成誤判，所以需要獲取包含關(guān)于缺陷定位更豐富的信息。單純獲取振動分布構(gòu)成的圖像往往加大計(jì)算成本，且原始的圖像中包含有大量的冗余信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的計(jì)算成本大、容易造成誤判等缺陷而提供一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點(diǎn)匹配的電抗器缺陷定位方法。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、作為本發(fā)明的第一方面，提供一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法，其特征在于，步驟包括：

4、獲取電抗器正常狀態(tài)下的振動陣列分布；

5、設(shè)置電抗器機(jī)械劣化狀態(tài)，形成多種故障狀態(tài)，分別對各故障狀態(tài)下的振動信號進(jìn)行采集，獲取各故障狀態(tài)下的振動分布；

6、采集待檢測電抗器的振動分布；

7、基于振動陣列中的傳感器分布，利用插值法對各振動分布進(jìn)行插值生成振動分布圖像；

8、對振動分布圖像進(jìn)行邊緣檢測提取節(jié)線特征，得到二值圖像特征；

9、以正常狀態(tài)及各故障狀態(tài)下所獲取的振動分布作為參考樣本與待檢測電抗器樣品的振動分布將分別作為孿生網(wǎng)絡(luò)的兩個輸入，由孿生網(wǎng)絡(luò)輸出與最接近參考樣本對應(yīng)的狀態(tài)作為待檢測電抗器樣品特征發(fā)生的機(jī)械缺陷。

10、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述獲取電抗器正常狀態(tài)下的振動陣列分布具體如下：

11、以電抗器90％的額定電壓為起點(diǎn)，5％的額定電壓為步長，依次調(diào)整電壓至110％的額定電壓，并分別對電抗器油箱表面進(jìn)行振動陣列采集，得到正常狀態(tài)下的振動陣列分布a0(n×n)，其中n代表傳感器數(shù)量，0代表電抗器所處正常狀態(tài)。

12、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述振動陣列的傳感器分布形式包括但不限于網(wǎng)格狀。

13、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的故障類型，包括：對應(yīng)于預(yù)緊力為鐵心柱松動、線圈松動以及旁軛松動狀態(tài)。

14、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述獲取各故障狀態(tài)下的振動分布具體如下：

15、設(shè)置電抗器機(jī)械劣化狀態(tài)時，分別降低穿心螺桿預(yù)緊力、線圈軸向預(yù)緊力以及旁軛預(yù)緊力，由此形成3種故障狀態(tài)；

16、在每種故障狀態(tài)下設(shè)置激勵電壓為額定電壓，分別對三種狀態(tài)的振動信號進(jìn)行采集，并形成故障狀態(tài)下的振動分布ad(n×n)，其中d代表故障類型，分別對應(yīng)于預(yù)緊力為鐵心柱松動、線圈松動以及旁軛松動狀態(tài)。

17、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述孿生網(wǎng)絡(luò)包括兩個結(jié)構(gòu)相同的子網(wǎng)絡(luò)，兩個自網(wǎng)絡(luò)的輸入分別為待檢測電抗器樣品特征與參考樣本特征

18、各子網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的第一卷積層、第一池化層、第二卷積層、第二池化層：使用2x2的濾波器進(jìn)行最大池化操作以及全連接層。

19、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述孿生網(wǎng)絡(luò)中：

20、第一卷積層使用32個大小為3x3的濾波器進(jìn)行卷積操作；

21、第一池化層：使用2x2的濾波器進(jìn)行最大池化操作，降低特征的維度；

22、第二卷積層：使用64個大小為3x3的濾波器進(jìn)行卷積操作；

23、第二池化層：使用2x2的濾波器進(jìn)行最大池化操作，進(jìn)一步降低特征的維度；

24、全連接層：將池化層2的輸出平鋪成一維向量，并通過全連接層進(jìn)行特征提取。

25、作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的孿生網(wǎng)絡(luò)輸出特征對于全連接層得到的待檢測電抗器樣品特征l(k)與參考樣本特征l(r)的歐氏距離d＝||l(k)-l(r)||，當(dāng)歐氏距離d達(dá)到最小值，則判斷特征對應(yīng)的樣本與參考樣本發(fā)生了同一位置的機(jī)械缺陷。

26、計(jì)算待檢測電抗器樣品特征l(k)與參考樣本特征l(r)的歐氏距離d＝||l(k)-l(r)||，當(dāng)d達(dá)到最小值，則判斷特征對應(yīng)的樣本與參考樣本發(fā)生了同一位置的機(jī)械缺陷。

27、作為本發(fā)明的第二方面，提供一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位裝置，包括存儲器、處理器，以及存儲于所述存儲器中的程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實(shí)現(xiàn)如上所述的基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法。

28、作為本發(fā)明的第三方面，提供一種存儲介質(zhì)，其上存儲有程序，其特征在于，所述程序被執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如上所述的基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

30、本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)電抗器機(jī)械缺陷定位；節(jié)線信息與缺陷位置聯(lián)系更加緊密；缺陷樣本很少的情況下，采用孿生網(wǎng)絡(luò)能達(dá)到更準(zhǔn)確的效果。

技術(shù)特征：

1.一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法，其特征在于，步驟包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法，其特征在于，所述獲取電抗器正常狀態(tài)下的振動陣列分布具體如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法，其特征在于，所述振動陣列的傳感器分布形式包括但不限于網(wǎng)格狀。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法，其特征在于，所述的故障類型，包括：對應(yīng)于預(yù)緊力為鐵心柱松動、線圈松動以及旁軛松動狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法，其特征在于，所述獲取各故障狀態(tài)下的振動分布具體如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法，其特征在于，所述孿生網(wǎng)絡(luò)包括兩個結(jié)構(gòu)相同的子網(wǎng)絡(luò)，兩個自網(wǎng)絡(luò)的輸入分別為待檢測電抗器樣品特征與參考樣本特征

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法，其特征在于，所述孿生網(wǎng)絡(luò)中：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法，其特征在于，所述的孿生網(wǎng)絡(luò)輸出特征對于全連接層得到的待檢測電抗器樣品特征l(k)與參考樣本特征l(r)的歐氏距離d＝||l(k)-l(r)||，當(dāng)歐氏距離d達(dá)到最小值，則判斷特征對應(yīng)的樣本與參考樣本發(fā)生了同一位置的機(jī)械缺陷。

9.一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位裝置，包括存儲器、處理器，以及存儲于所述存儲器中的程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-8中任一所述的基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法。

10.一種存儲介質(zhì)，其上存儲有程序，其特征在于，所述程序被執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-8中任一所述的基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于孿生網(wǎng)絡(luò)的電抗器缺陷定位方法、裝置及存儲介質(zhì)，步驟包括：獲取電抗器正常狀態(tài)下的振動陣列分布；設(shè)置電抗器機(jī)械劣化狀態(tài)，形成多種故障狀態(tài)，分別獲取各故障狀態(tài)下的振動分布；采集待檢測電抗器的振動分布；基于振動陣列中的傳感器分布生成振動分布圖像并進(jìn)行邊緣檢測提取節(jié)線特征；以正常狀態(tài)及各故障狀態(tài)下所獲取的振動分布作為參考樣本與待檢測電抗器樣品的振動分布將分別作為孿生網(wǎng)絡(luò)的兩個輸入；比對孿生網(wǎng)絡(luò)輸出特征，以最接近參考樣本對應(yīng)的狀態(tài)作為待檢測電抗器樣品特征發(fā)生的機(jī)械缺陷。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)電抗器機(jī)械缺陷定位；節(jié)線信息與缺陷位置聯(lián)系更加緊密；缺陷樣本很少的情況下，采用孿生網(wǎng)絡(luò)能達(dá)到更準(zhǔn)確的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：趙瑩瑩,司文榮,傅晨釗,張玉焜,祝令瑜,汲勝昌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)上海市電力公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9