一种变压器绕组变形的检测方法及系统的制作方法_3

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(f)、 UJf)为频率为f时响应端和激励端电压的峰值。
[0105] S103 :根据不同频率下的传递函数的模值在坐标系中绘制频响曲线,并将变压器 绕组正常时的频响曲线绘制在坐标系中;
[0106] 对于上述步骤中计算得到的H(f),在坐标系中绘制频响曲线,其中横坐标为频率 f,纵坐标为对应的传递函数的模值H(f)。同理,将变压器绕组正常时的频响曲线绘制在同 一个坐标系下。
[0107] S104:对坐标系中的两条频响曲线利用腐蚀算法进行预处理,获取两条频响曲线 之间的差异大于差异预设值部分的曲线数据;
[0108] 将上述步骤中得到的坐标系中的两条频响曲线进行腐蚀算法预处理,去除毛刺, 这样就避免了噪声干扰,提高了检测精度。
[0109] 获取经过处理后得到曲线中差异大于差异预设值的部分对应的曲线数据。
[0110] 具体的,如图2所示,图2为本申请实施例二提供的一种对坐标系中频响曲线进行 预处理的方法的流程图。该过程包括:
[0111] S201 :将两条频响曲线在坐标系中构建一个离散的二值图像;
[0112] 具体的,对于坐标系中的两条频响曲线,根据其坐标构造一个包含该频响曲线所 有数据的合适矩阵,将与频响曲线上的点相对应的矩阵中元素的数值设为1,将每列当中元 素1之间的矩阵元素也设为1,该列其余元素设为0,得到一个离散的二值图像。
[0113] S202:利用腐蚀算法将二值图像中的公共部分和差异小于第一差异预设值的部分 去除,得到处理后的二值图像;
[0114] 具体的,将得到的二值图像选择合适的结构元素,采用数学形态学中的腐蚀算法 将图像中的公共部分以及差异较小的部分去掉,得到差异较大的部分。结构元素主要包 含有圆盘形、正方形、菱形、六边形等,具体不做限定,可以根据实际情况确定结构元素的类 型。
[0115] 其中,腐蚀算法的基本思想是用一个称作结构元素的"探针"去探测一个图像,看 是否能够将这个结构元素很好的填放在图像内部,同时验证填放结构元素的方法是否有 效。定义表达式为,A为输入图形,B为结构元素,意义为集合A被集合B腐蚀,腐蚀 算法的公式为
其中,A为待处理的图像,B为结构元素,b为B 中的元素。本申请中,第一差异预设值根据探针确定,利用探针去检测图像,凡是放不进探 针的地方(即差异太小,差异小于第一差异预设值)都会被去掉。
[0116] 当原点所处的位置刚好位于结构元素内部时,腐蚀运算体现出来的是对输入图像 明显的收缩作用。
[0117] 应用腐蚀运算可以对图像进行滤波处理,本发明正是利用腐蚀运算收缩输入图像 这一特点,将频率响应曲线所构成的图形中不能放入结构元素的图像区域滤掉,从而得到 最能表征频率响应曲线差异的图块。
[0118] S203 :对处理后的二值图像进行面积阈值处理,将处理后的二值图像中差异小于 第二差异预设值的部分去除,获取两条频响曲线之间的差异大于差异预设值部分的曲线数 据。
[0119] 如图3所示,图3为本申请实施例二提供的一种进行面积阈值处理前后的频响曲 线示意图,其中,a)为处理前的示意图,b)为处理后的示意图。对于步骤S202得到的处理 后的二值图像,仍有一些面积较小的单独图块难以通过腐蚀算法有效的清除。为进一步消 除其中面积较小的图块,处理后的二值图像进行面积阈值处理,将处理后的二值图像中差 异小于第二差异预设值的部分去除。具体的,经腐蚀算法处理后的图像为二维离散的图块, 可以计算各个图块面积的大小。设定一个阈值,即第二差异预设值(该值为面积阈值),小 于该值的图块直接从图上删去,从而进一步滤除两条频响曲线差异较小却未能通过腐蚀算 法去掉的部分,进而得到最终需要的曲线数据。
[0120] S105 :利用曲线数据计算两条频响曲线的相关系数;
[0121] 根据获取的差异较大的曲线数据,采用相关系数法定义两条曲线的相似性,计算 两条频响曲线的相关系数。
[0122] 具体的,如图4所示,图4为本申请实施例二提供的一种计算两条频响曲线相关系 数的流程图。该过程包括:
[0123] S301 :设定曲线数据为长度分别为N的两个幅值序列,并计算两个幅值序列的标 准方差和协方差;
[0124] 假定曲线数据为两个长度为N的幅值序列X(i)、Y(i),其中,i =0,1,……,N_1, 且x(i)、Y(i)为实数。其中,幅值序列x(i)、Y(i)具体为曲线数据中两条频响曲线上每个 点对应的纵坐标的集合。
[0125] 计算两个序列的标准方差,
?
[0126] 计算两个序列的协方差,
其中,X1指幅值 序列X(i)中的一个元素,Y1指幅值序列Y(i)中的一个元素。
[0127] S302 :利用标准方差和协方差将两个幅值序列的协方差做归一化处理,得到归一 化后的协方差;
[0128] 对于两个幅值序列,利用标准方差和协方差,将两个序列的协方差做归一化处理, 其中
〇.
[0129] S303 :根据归一化后的协方差确定两条频响曲线的相关系数。
[0130] 对于归一化后的协方差LRxy,若l-LRxy〈10 '则相关系数Rxy为10 ;若 1 -乏10_1(),则相关系数Rxy= -Ig(I-LRxy)。具体参考《电力变压器绕组变形的频率 响应分析法》国标DL/T 911-2004进行的定义。
[0131] S106:根据相关系数与相关系数预设值的大小判断待检测变压器绕组的变形情 况。
[0132] 根据相似性判断绕组变形情况,若判断结果为严重变形或明显变形,则直接汇报 判断结果。
[0133] 其中,当相关系数小于第一预设值时,则判定待检测变压器绕组为严重变形,即, 当相关系数R xy〈〇. 6,则判定待检测变压器绕组为严重变形。
[0134] 当相关系数大于或等于第一预设值,且小于第二预设值时,则判定待检测变压器 绕组为明显变形,即当0. 6 < Rxy〈l,则判定待检测变压器绕组为明显变形。
[0135] 当相关系数大于或等于第二预设值时,则判定待检测变压器绕组为轻度变形或绕 组正常,即Rxy彡1,则绕组可能为轻度变形或正常。
[0136] 具体的,当判定待检测变压器绕组为轻度变形或绕组正常后,还包括:
[0137] 利用曲线数据计算两条频响曲线的形态距离,根据形态距离判断待检测变压器绕 组为轻度变形或绕组正常。
[0138] 如图5所示,图5为本申请实施例二提供的一种判断绕组为轻度变形或绕组正常 的方法的流程图。该方法包括:
[0139] S401 :将曲线数据分成η段,预设第k段的曲线数据为两个长度为L的幅值序列;
[0140] 对于得到的曲线数据,其经过腐蚀算法后的频响曲线被分成η段,假定第k段的 曲线数据为两个长度为L的幅值序列H lk(i)、H2k(i),其中,i = 0, 1,……,L-1,且Hlk(i)、 H2k⑴为实数。
[0141] S402 :计算第k段的两条曲线上每相邻两点连线的斜率;
[0142] 对于第k段频响曲线,计算两条曲线上每相邻两点连线的斜率qlk(i)、q 2k(i),其 中,i = 0,l,......,L_2〇
[0143] S403 :根据斜率与模式区分阈值的大小对曲线数据的模式进行划分得到模式值;
[0144] 对于得到的斜率qlk(i)、qa⑴,i = 0, 1,……,L-2,定义模式区分阈值th对两 条曲线数据模式分别进行划分以得到M值,体现"模式差异大,则数据距离大"的原则。其 中,th的大小根据实际情况确定。模式集合为{:快速下降,保持下降,平缓下降,水平,平缓 上升,保持上升,快速上升},将上述模式对应表示为M= {-3,-2, _1,0,1,2, 3}。具体确定 方法如表1所示,其中_ = A (?_ + Q A⑴。
[0145] 表1形态模式列表
[0146]
[0147] S404 :利用模式值计算第k段曲线数据相同频率下的两条频响曲线之间的形态距 离;
[0148] 根据公另
计算两条曲 线之间的形态距离。
[0149] S405 :计算其余k-Ι段频响曲线的形态距离,并计算k段频响曲线形态距离的平均 值;
[0150] 根据步骤S401至步骤S401计算其余k-Ι段频响曲线的形态距离,并计算k段频 响曲线形态距离的平均值万。 :
[0151] S406
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