变压器外部环境湿度参量测量方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了变压器外部环境湿度参量测量方法及系统，所述方法包括步骤：获取变压器周围预设范围内气象站气象设备所测量的气象数据；建立以气象站所在位置的地理参数为定义域所述湿度参量为值域的对应关系；在有效时间内，获取用户输入的变压器所在位置的地理参数，根据变压器所在位置的地理参数和对应关系利用离散点插值法求解获得变压器所在位置有效时间内的湿度参量；当变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度阈值时，控制告警模块生成湿度告警信息。本发明以变压器附近气象站气象数据为基准，利用离散点插值法准确推算变压器外部环境的湿度参量，能够解决针对当前无法获得变电站外部环境精确湿度参量的问题，为变压器状态评估提供可靠参考。
【专利说明】变压器外部环境湿度参量测量方法和系统 【【技术领域】】
[0001] 本发明涉变压器状态评估技术，特别是涉及变压器外部环境湿度参量测量方法和 系统。 【【背景技术】】
[0002] 近年来，天气情况对电力系统运行的影响越来越受到关注。例如，2008年初，我国 南方遭遇了百年不遇的罕见冰雪灾害，导致了大面积电网崩溃，造成了严重的社会损失和 经济损失，给人民的生产和生活造成了极大的影响。输电设备的运行可靠性与输电设备所 处的气象环境密切相关，不同的气象条件下设备发生故障的概率不同。
[0003] 变压器是发电厂及变电站的重要设备，运行中易发生多种故障，其中绝缘受潮是 引发绝缘故障的主要原因之一。导致变压器绝缘受潮的最直接原因是水分，变压器周围环 境的湿度与绝对受潮具有很强的相关性，因此在对变压器进行状态评估时，需要考虑变压 器外部环境的湿度参量。
[0004] 然而当前变电站缺乏湿度监测装置，变压器外部环境湿度参量只能从附近的气象 站获得，因此无法获得变电站外部环境精确的湿度参量。 【
【发明内容】
】
[0005] 基于此，有必要针对目前无法获得变电站外部环境精确的湿度参量的问题，提供 一种变压器外部环境湿度参量测量方法，能够依据气象站的气象数据准确估算变压器外部 环境的湿度参量。
[0006] 一种变压器外部环境湿度参量测量方法，包括步骤：
[0007] 获取变压器周围预设范围内气象站气象设备所测量的气象数据，其中所述气象数 据包括气象站所在位置的地理参数和湿度参量以及该湿度参量对应的有效时间；
[0008] 建立以气象站所在位置的地理参数为定义域所述湿度参量为值域的对应关系；
[0009] 在所述有效时间内，获取用户输入的变压器所在位置的地理参数，根据变压器所 在位置的地理参数和所述对应关系利用离散点插值法求解获得变压器所在位置有效时间 内的湿度参量；
[0010] 当变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度阈值时，控制告警模块生成湿度告 警息。
[0011] 相应地，本发明还提供一种变压器外部环境湿度参量测量系统，包括：
[0012] 获取模块，用于获取变压器周围预设范围内气象站气象设备所测量的气象数据， 其中所述气象数据包括气象站所在位置的地理参数和湿度参量以及该湿度参量对应的有 效时间；
[0013] 模型建立模块，用于建立以气象站所在位置的地理参数为定义域所述湿度参量为 值域的对应关系；
[0014] 湿度参量求解模块，用于在所述有效时间内，获取用户输入的变压器所在位置的 地理参数，根据变压器所在位置的地理参数和所述对应关系利用离散点插值法求解获得变 压器所在位置有效时间内的湿度参量；
[0015] 湿度告警模块，用于在变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度阈值时，控制 告警模块生成湿度告警信息。
[0016] 本发明在获取变压器附近气象站的气象数据后，以气象站所在位置的地理参数为 定义域所述湿度参量为值域的对应关系，变压器所在位置的地理参数并不在所述对应关系 的定义域内，无法从所述对应关系中直接获得变压器所在位置的湿度参量。根据变压器所 在位置的地理参数利用离散点插值法对所述对应关系进行求解，能够获得变压器所在位置 有效时间内的湿度参量。在变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度阈值时，控制告警 模块生成湿度告警信息。本发明以变压器附近气象站的气象数据为基准，并利用离散点插 值法，能够准确推算变压器所在位置有效时间内的湿度参量，能够解决针对当前无法获得 变电站外部环境精确的湿度参量的问题，并在变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度 阈值时，控制告警模块生成湿度告警信息，为变压器的状态评估提供可靠的参考。 【【专利附图】
【附图说明】】
[0017] 图1为本发明一种变压器外部环境湿度参量测量方法一种实施例的流程图；
[0018] 图2为本发明一种变压器外部环境湿度参量测量方法第一泰森多边形示意图；
[0019] 图3为本发明一种变压器外部环境湿度参量测量方法第二泰森多边形示意图；
[0020] 图4为本发明一种变压器外部环境湿度参量测量系统一种实施例的结构框图。 【【具体实施方式】】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步地详细描述。
[0022] 请参阅图1，其是本发明一种变压器外部环境湿度参量测量方法一种实施例的流 程图。
[0023] 一种变压器外部环境湿度参量测量方法，包括步骤：
[0024] SlOl :获取变压器周围预设范围内气象站气象设备所测量的气象数据；
[0025] 其中，所述气象数据包括气象站所在位置的地理参数和湿度参量以及该湿度参量 对应的有效时间；所述地理参数包括经度、纬度以及海拔；所述湿度参量可以是绝对湿度， 也可以是相对湿度。
[0026] 可通过以太网与所述气象站中存储气象设备所测量气象数据的服务器建立连接， 并通过以太网访问所述服务器以获取当前时间有效的所述气象数据。也可通过无线网络或 者移动网络等其他方式与所述服务器建立连接。
[0027] S102:建立以气象站所在位置的地理参数为定义域所述湿度参量为值域的对应关 系；
[0028] 获取了所述气象数据后，提取所述气象数据中气象站所在位置的地理参数，以每 个气象站的地理参数作为定义域，提取所述气象数据中气象站所在位置的湿度参量，以该 湿度参量为值域，然后建立所述定义域和值域之间的对应关系。
[0029] S103:在所述有效时间内，获取用户输入的变压器所在位置的地理参数，根据变压 器所在位置的地理参数和所述对应关系利用离散点插值法求解获得变压器所在位置有效 时间内的湿度参量；
[0030] 如果所述气象数据超出有效时间，则舍弃该气象数据并重新获取变压器周围预设 范围内气象站气象设备所测量的气象数据。
[0031] 如果所述气象数据在有效时间内，则获取用户输入的变压器所在位置的地理参 数。由于变压器所在位置的地理参数并不在所述对应关系的定义域中，所以通过变压器所 在位置的地理参数无法从所述对应关系中直接获得变压器所在位置的湿度参量。以变压器 所在位置的地理参数为待插入点，通过离散点插值法求出该待插入点的插值，然后将该插 值判定为变压器所在位置的湿度参量。
[0032] S104:当变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度阈值时，控制告警模块生成 湿度告警信息。
[0033] 判断所述湿度参量是否大于预设的湿度阈值，变压器所在位置的湿度参量与变压 器的受潮程度有直接关系，当变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度阈值时，说明变 压器容易发生绝对受潮，需要对变压器的运行状态进行受潮分析，此时控制告警模块生成 湿度告警信息，以提示用户或者工作人员注意变压器绝对受潮的风险。
[0034] 本发明在获取变压器附近气象站的气象数据后，以气象站所在位置的地理参数为 定义域所述湿度参量为值域的对应关系，变压器所在位置的地理参数并不在所述对应关系 的定义域内，无法从所述对应关系中直接获得变压器所在位置的湿度参量。根据变压器所 在位置的地理参数利用离散点插值法对所述对应关系进行求解，能够获得变压器所在位置 有效时间内的湿度参量。在变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度阈值时，控制告警 模块生成湿度告警信息。本发明以变压器附近气象站的气象数据为基准，并利用离散点插 值法，能够准确推算变压器所在位置有效时间内的湿度参量，能够解决针对当前无法获得 变电站外部环境精确的湿度参量的问题，并在变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度 阈值时，控制告警模块生成湿度告警信息，为变压器的状态评估提供可靠的参考。
[0035] 在一个实施例中，上述步骤S103可以具体包括以下步骤：
[0036] S201 :以所述气象数据为样本点，创建所述样本点的第一泰森多边形；
[0037] 将所述气象数据作为样本点，其中，所述样本点的坐标为所述对应关系中定义域 的元素，即气象站所在位置的地理参数；所述样本点的值为该元素所对应值域中的湿度参 量，然后创建所述样本点的第一泰森多边形，并记录所述第一泰森多边形的边界区域。如图 2所示，样本点包括Pl至P6, Pl所在位置区域为样本点Pl的第一泰森多边形，P2所在位置 区域为样本点P2的第一泰森多边形，P3所在位置区域为样本点P3的第一泰森多边形，P4 所在位置区域为样本点P4的第一泰森多边形，P5所在位置区域为样本点P5的第一泰森多 边形，P5所在位置区域为样本点P6的第一泰森多边形。
[0038] S202 :以变压器所在位置的地理参数为待插值点的坐标，依据所述坐标创建所述 待插值点的第二泰森多边形；
[0039] 提取变压器所在位置的地理参数，将变压器所在位置的地理参数作为待插值点的 坐标，将待插值点插入依据其坐标插入样本点中，然后创建包括所述待插值点的第二泰森 多边形。将待插值点插入样本点后，所构建的第二泰森多边形内只包括待插值点，且所述第 二泰森多边形必定是一个封闭区域的多边形。而此时所述第二泰森多边形与第一泰森多边 形会有一定的重叠区域，而待插值点的插值则根据重叠区域的面积以及样本点的值通过预 设的计算模型获得。如图3所示，当待插入点X按照其坐标插入样本点后，创建的第二泰森 多边形为a 1?a6所围成的区域。从图3中可以看出，第二泰森多边形与第一泰森多边 形会有一定的重叠区域，即a 1为样本点Pl的第一泰森多边形与第二泰森多边形重叠的区 域，a 2为样本点P2的第一泰森多边形与第二泰森多边形重叠的区域，依此类推。
[0040] S203 :计算第二泰森多边形的面积，并统计所述第一泰森多边形与第二泰森多边 形的重叠面积；
[0041] 通过预设的面积计算模型计算第二泰森多边形的面积，并通过预设的面积计算模 型计算并统计每一泰森多边形与所述第二泰森多边形重叠区域的重叠面积。
[0042] S204:根据所述第二泰森多边形的面积和所述重叠面积通过预设的计算模型计算 待插值点的插值，并将所述插值判定为变压器所在位置的湿度参量。
[0043] 计算每一重叠面积占第二泰森多边形面积的权重，将所述第二泰森多边形的面积 和所述权重代入预设的计算模型，对该计算模型求解获得待插值点的插值。其中，所述计算 模型所计算的插值结果可以是取权重大于预设比例的样本点的值，例如，某一重叠面积占 第二泰森多边形面积的权重超过90% (或者其他的预设比例），则可以取该重叠面积所对 应样本点的值作为第二泰森多边形的插值；所述计算模型所计算的插值结果还可以是其他 的方式。
【权利要求】
1. 一种变压器外部环境湿度参量测量方法，其特征在于，包括步骤： 获取变压器周围预设范围内气象站气象设备所测量的气象数据，其中所述气象数据包 括气象站所在位置的地理参数和湿度参量W及该湿度参量对应的有效时间； 建立W气象站所在位置的地理参数为定义域所述湿度参量为值域的对应关系； 在所述有效时间内，获取用户输入的变压器所在位置的地理参数，根据变压器所在位 置的地理参数和所述对应关系利用离散点插值法求解获得变压器所在位置有效时间内的 湿度参量； 当变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度阔值时，控制告警模块生成湿度告警信 息。
2. 根据权利要求1所述的变压器外部环境湿度参量测量方法，其特征在于，所述根据 变压器所在位置的地理参数和所述对应关系利用离散点插值法求解获得变压器所在位置 有效时间内的湿度参量的步骤，具体包括： W所述气象数据为样本点，创建所述样本点的第一泰森多边形； W变压器所在位置的地理参数为待插值点的坐标，依据所述坐标创建所述待插值点的 第二泰森多边形； 计算第二泰森多边形的面积，并统计所述第一泰森多边形与第二泰森多边形的重叠面 积； 根据所述第二泰森多边形的面积和所述重叠面积通过预设的计算模型计算待插值点 的插值，并将所述插值判定为变压器所在位置的湿度参量。
3. 根据权利要求2所述的变压器外部环境湿度参量测量方法，其特征在于，根据所述 第二泰森多边形的面积和所述重叠面积通过预设的计算模型计算待插值点的值的步骤包 括： 所述计算模型的公式式
其中，f(x)为待插值点的插值，Wi(x)为样本点i(i = l，...，n)关于待插值点的权重， fi为样本点i的值； 所述权重的公式为
其中，n a(x)为样本点i的第一泰森多边形与所述第二泰森多边形的重叠面积， a(x)为所述第二泰森多边形的面积。
4. 根据权利要求1所述的变压器外部环境湿度参量测量方法，其特征在于，还包括W 下步骤： 获取用户输入的变压器实测湿度，并计算所述实测湿度与所述湿度参量的相对误差； 当所述相对误差大于预设的误差阔值时，控制告警模块生成误差告警信息。
5. -种变压器外部环境湿度参量测量系统，其特征在于，包括： 获取模块，用于获取变压器周围预设范围内气象站气象设备所测量的气象数据，其中 所述气象数据包括气象站所在位置的地理参数和湿度参量W及该湿度参量对应的有效时 间； 模型建立模块，用于建立w气象站所在位置的地理参数为定义域所述湿度参量为值域 的对应关系； 湿度参量求解模块，用于在所述有效时间内，获取用户输入的变压器所在位置的地理 参数，根据变压器所在位置的地理参数和所述对应关系利用离散点插值法求解获得变压器 所在位置有效时间内的湿度参量； 湿度告警模块，用于在变压器所在位置的湿度参量大于预设的湿度阔值时，控制告警 模块生成湿度告警信息。
6. 根据权利要求5所述的变压器外部环境湿度参量测量系统，其特征在于，所述湿度 参量求解模块包括： 第一创建模块，用于W所述气象数据为样本点，创建所述样本点的第一泰森多边形； 第二创建模块，用于W变压器所在位置的地理参数为待插值点的坐标，依据所述坐标 创建所述待插值点的第二泰森多边形； 面积计算模块，用于计算第二泰森多边形的面积，并统计所述第一泰森多边形与第二 泰森多边形的重叠面积； 插值计算模块，用于根据所述第二泰森多边形的面积和所述重叠面积通过预设的计算 模型计算待插值点的插值，并将所述插值判定为变压器所在位置的湿度参量。
7. 根据权利要求6所述的变压器外部环境湿度参量测量系统，其特征在于，所述插值 计算模块包括： 所述计算模型的公式为：
其中，f(x)为待插值点的插值，Wi(x)为样本点i(i = l，...，n)关于待插值点的权重， 为样本点i的值； 所述权重的公式为：
其中，n a(x)为样本点i的第一泰森多边形与所述第二泰森多边形的重叠面积， a(x)为所述第二泰森多边形的面积。
8. 根据权利要求5所述的变压器外部环境湿度参量测量系统，其特征在于，还包括： 误差计算模块，用于获取用户输入的变压器实测湿度，并计算所述实测湿度与所述湿 度参量的相对误差； 误差告警模块，用于当所述相对误差大于预设的误差阔值时，控制告警模块生成误差 告警信息。
【文档编号】G01N33/00GK104391086SQ201410706284
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】钟清, 陈剑光, 高雅, 吴昊, 李峰, 罗颖婷, 黄勇, 齐波, 荣智海 申请人:广东电网有限责任公司电力科学研究院, 华北电力大学