一种基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法与流程

本发明涉及变压器故障诊断，尤其是一种基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法。

背景技术：

1、在变压器正常工作过程中，会产生振动信号，当变压器产生机械故障隐患时，正常的振动信号会出现变化，所以现有技术中通过采集变压器的振动信号对变压器的故障进行分析和预判。但是，由于变压器在运行过程中的振动源很多，这就导致采集到的振动信号含有很多噪声干扰。在对振动信号进行去噪处理时，由于噪声源的不确定性，如何分辨噪声源、如何判断振动信号中含有哪些噪声源，成为了本领域的难点之一，现有的去噪方法仅仅是对特定的噪声源进行直接去除，这就导致去噪操作不准确，从而影响到最终的故障判定。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法，能够解决现有技术的不足，提高变压器故障诊断的准确性。

2、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

3、一种基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法，包括以下步骤：

4、a、在变压器绕组和箱体上分别安装光纤振动传感器和光纤温度传感器，光纤振动传感器和光纤温度传感器安装在光纤基座上；

5、b、对光纤振动传感器的测量信号进行去噪处理；

6、c、使用去噪处理后的振动信号和温度信号进行故障诊断。

7、作为优选，所述光纤基座包括底板，底板边缘设置有若干个安装孔，底板顶部的中间位置设置有光纤温度传感器安装位，光纤温度传感器安装位的两侧对称设置有两个光纤振动传感器安装位，底板底部设置有与光纤温度传感器安装位连通的测温孔，光纤振动传感器安装位底部设置有刚性垫片，刚性垫片顶部通过弹簧连接有底托，光纤振动传感器安装位顶部设置有压板，压板朝向底托的一侧设置有柔性缓冲层，压板的另一侧设置有卡槽，卡槽内活动安装有螺杆，螺杆与光纤振动传感器安装位顶部螺纹连接，光纤振动传感器固定在压板和底托之间。

8、作为优选，步骤b中，对光纤振动传感器的测量信号进行去噪处理包括以下步骤，

9、b1、向线变压器内部输入各频段的模拟噪声信号，旋转螺杆对光纤振动传感器的安装状态进行调整，使两个光纤振动传感器在不同噪声信号输入时的输出信号平均偏差最大；

10、b2、光纤振动传感器的安装状态确定后，生成不同频段噪声信号输入在两个光纤振动传感器处产生的输出信号偏差特征集合；

11、b3、变压器正常工作时，对两个光纤振动传感器的输出信号的偏差进行特征提取，若提取的特征与特征集合中的特征匹配度超过设定阈值，则判定存在噪声干扰；

12、b4、将两个光纤振动传感器的输出信号进行平均，然后做傅里叶分解，降低特征对应的噪声频段的信号强度，然后通过傅里叶反变换得到去噪后的光纤振动传感器测量信号；噪声频段信号强度的降低比例与两个光纤振动传感器的输出信号偏差成正比。

13、作为优选，步骤b3中，进行特征提取时，设定滑动窗口，使用滑动窗口遍历输出信号偏差曲线，若一个曲线段在滑动窗口中出现次数大于等于2次，则判定此曲线段为特征。

14、作为优选，步骤c中，使用去噪处理后的振动信号和温度信号进行故障诊断包括以下步骤，

15、c1、建立神经网络模型，使用已知的振动信号、温度信号和对应的故障信息组成训练集，对神经网络模型进行训练；

16、c2、将去噪处理后的振动信号和温度信号输入神经网络模型进行故障诊断。

17、作为优选，步骤c2中，对去噪处理后的振动信号添加置信度，去噪处理后的振动信号的置信度与噪声频段信号强度的降低比例成反比。

18、采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过设置双光纤振动传感器，通过专用的光纤基座进行安装，利用两个光纤振动传感器的输出偏差准确识别噪声信号，并进行去除。最后使用振动信号和温度信号输入神经网络模型对故障进行分析和预判。由于噪声信号是无法100％的绝对去除的，利用噪声信号的识别结果对振动信号进行置信度的赋值，可以进一步减少残留的噪声信号对神经网络模型输出结果的干扰。

技术特征：

1.一种基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法，其特征在于：所述光纤基座包括底板(3)，底板(3)边缘设置有若干个安装孔(4)，底板(3)顶部的中间位置设置有光纤温度传感器安装位(5)，光纤温度传感器安装位(5)的两侧对称设置有两个光纤振动传感器安装位(6)，底板(3)底部设置有与光纤温度传感器安装位(5)连通的测温孔(7)，光纤振动传感器安装位(6)底部设置有刚性垫片(8)，刚性垫片(8)顶部通过弹簧(9)连接有底托(10)，光纤振动传感器安装位(6)顶部设置有压板(11)，压板(11)朝向底托(10)的一侧设置有柔性缓冲层(12)，压板(11)的另一侧设置有卡槽(13)，卡槽(13)内活动安装有螺杆(14)，螺杆(14)与光纤振动传感器安装位(6)顶部螺纹连接，光纤振动传感器(1)固定在压板(11)和底托(10)之间。

3.根据权利要求2所述的基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法，其特征在于：步骤b中，对光纤振动传感器(1)的测量信号进行去噪处理包括以下步骤，

4.根据权利要求3所述的基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法，其特征在于：步骤b3中，进行特征提取时，设定滑动窗口，使用滑动窗口遍历输出信号偏差曲线，若一个曲线段在滑动窗口中出现次数大于等于2次，则判定此曲线段为特征。

5.根据权利要求3所述的基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法，其特征在于：步骤c中，使用去噪处理后的振动信号和温度信号进行故障诊断包括以下步骤，

6.根据权利要求5所述的基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法，其特征在于：步骤c2中，对去噪处理后的振动信号添加置信度，去噪处理后的振动信号的置信度与噪声频段信号强度的降低比例成反比。

技术总结
本发明公开了一种基于分布式光纤传感器的变压器故障诊断方法，包括以下步骤：A、在变压器绕组和箱体上分别安装光纤振动传感器和光纤温度传感器，光纤振动传感器和光纤温度传感器安装在光纤基座上；B、对光纤振动传感器的测量信号进行去噪处理；C、使用去噪处理后的振动信号和温度信号进行故障诊断。本发明能够改进现有技术的不足，提高变压器故障诊断的准确性。

技术研发人员：李靖,王植,何文志,钟荣富,刘从聪,戴喜良,刘珂,刘勤锋,张凌菡,周佳,林家驹
受保护的技术使用者：广东电网有限责任公司东莞供电局
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4