本發(fā)明涉及電力設(shè)備診斷技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

油浸式電力變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，作為輸電網(wǎng)中的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著電力系統(tǒng)電能傳遞的重要任務(wù)，其運(yùn)行的可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步開展，變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)作為一種成熟的、能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器早期故障的技術(shù)越來(lái)越受到重視，而明確變壓器油中所溶解的各種氣體的告警值是采用該技術(shù)的前提。上述告警值，也可以稱之為注意值，指變壓器油中氣體含量的異常閾值，若變壓器油所溶解的某種氣體量超過相應(yīng)的告警值，則變壓器會(huì)由于變壓器油中該種氣體含量異常而影響其正常工作。

目前變壓器油中氣體含量告警值依據(jù)變壓器油所溶解的氫氣、甲烷等幾種常見氣體的含量所確定，容易使所確定的告警值準(zhǔn)確性低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)方案容易使所確定的變壓器油中氣體含量告警值準(zhǔn)確性低的計(jì)算問題，提供一種變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)方法和系統(tǒng)。

一種變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)方法，包括如下步驟：

獲取目標(biāo)氣體在變壓器油中的多個(gè)含量值，得到目標(biāo)氣體的多個(gè)氣體含量樣本；

將所述氣體含量樣本劃分為零值樣本和非零值樣本，并分別獲取零值樣本和非零值樣本的個(gè)數(shù)；其中，所述零值樣本是指取值為零的氣體含量樣本，非零值樣本是指取值不為零的氣體含量樣本；

獲取所述非零值樣本的概率密度函數(shù)，根據(jù)所述概率密度函數(shù)確定所述非零值樣本的分布函數(shù)；

根據(jù)零值樣本的個(gè)數(shù)計(jì)算零值樣本在氣體含量樣本的零值比例，根據(jù)非零值樣本的個(gè)數(shù)計(jì)算非零值樣本在氣體含量樣本中的非零值比例；

根據(jù)所述零值比例、非零值比例以及預(yù)設(shè)的概率閾值計(jì)算氣體含量參考值，在所述分布函數(shù)中查找所述氣體含量參考值對(duì)應(yīng)的函數(shù)取值，得到目標(biāo)氣體的告警值。

一種變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

第一獲取模塊，用于獲取目標(biāo)氣體在變壓器油中的多個(gè)含量值，得到目標(biāo)氣體的多個(gè)氣體含量樣本；

劃分模塊，用于將所述氣體含量樣本劃分為零值樣本和非零值樣本，并分別獲取零值樣本和非零值樣本的個(gè)數(shù)；其中，所述零值樣本是指取值為零的氣體含量樣本，非零值樣本是指取值不為零的氣體含量樣本；

第二獲取模塊，用于獲取所述非零值樣本的概率密度函數(shù)，根據(jù)所述概率密度函數(shù)確定所述非零值樣本的分布函數(shù)；

確定模塊，用于根據(jù)零值樣本的個(gè)數(shù)計(jì)算零值樣本在氣體含量樣本的零值比例，根據(jù)非零值樣本的個(gè)數(shù)計(jì)算非零值樣本在氣體含量樣本中的非零值比例；

計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述零值比例、非零值比例以及預(yù)設(shè)的概率閾值計(jì)算氣體含量參考值，在所述分布函數(shù)中查找所述氣體含量參考值對(duì)應(yīng)的函數(shù)取值，得到目標(biāo)氣體的告警值。

上述變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)方法和系統(tǒng)，可以獲取目標(biāo)氣體的多個(gè)氣體含量樣本，將所述氣體含量樣本劃分為零值樣本和非零值樣本，再獲取所述非零值樣本的概率密度函數(shù)，根據(jù)所述概率密度函數(shù)確定所述非零值樣本的分布函數(shù)，根據(jù)上述零值樣本的零值比例、非零值樣本的非零值比例以及預(yù)設(shè)的概率閾值計(jì)算氣體含量參考值，在所述分布函數(shù)中查找所述氣體含量參考值對(duì)應(yīng)的函數(shù)取值，以確定目標(biāo)氣體的告警值，上述告警值依據(jù)相應(yīng)目標(biāo)氣體在變壓器油中的多個(gè)含量信息確定，具有較高的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為一個(gè)實(shí)施例的變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)方法流程圖；

圖2為一個(gè)實(shí)施例的變壓器油色譜數(shù)據(jù)的C₂H₆氣體的百分比圖；

圖3為一個(gè)實(shí)施例的C₂H₆零值樣本百分比圖；

圖4為一個(gè)實(shí)施例的C₂H₆非零值樣本擬合概率密度函數(shù)圖；

圖5為一個(gè)實(shí)施例的C₂H₆非零值樣本擬合分布函數(shù)圖；

圖6為一個(gè)實(shí)施例的變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)方法和系統(tǒng)的具體實(shí)施方式作詳細(xì)描述。

參考圖1，圖1所示為一個(gè)實(shí)施例的觸摸圖形寬度的檢測(cè)方法流程圖，包括如下步驟：

S10，獲取目標(biāo)氣體在變壓器油中的多個(gè)含量值，得到目標(biāo)氣體的多個(gè)氣體含量樣本；

上述含量值是指相應(yīng)變壓器油所含目標(biāo)氣體的量；上述目標(biāo)氣體可以指變壓器油可能溶解的任意一種氣體，比如一氧化碳、二氧化碳、氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和總烴等。變壓器油中溶解氣體數(shù)據(jù)指變壓器油中的溶解氣體一氧化碳、二氧化碳、氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔和總烴八種氣體的油色譜數(shù)據(jù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，上述步驟S10，獲取目標(biāo)氣體在變壓器油中的多個(gè)含量值，得到目標(biāo)氣體的多個(gè)氣體含量樣本的過程可以包括：

以設(shè)定頻率檢測(cè)變壓器油中目標(biāo)氣體的含量，得到目標(biāo)氣體的多個(gè)含量實(shí)測(cè)值；上述步驟可以以1分鐘一次或者2分鐘一次的頻率檢測(cè)變壓器油中目標(biāo)氣體的含量，以獲取目標(biāo)氣體的多個(gè)含量實(shí)測(cè)值；

在變壓器油的氣體含量歷史數(shù)據(jù)中獲取目標(biāo)氣體的多個(gè)歷史含量值；上述歷史含量值指之前檢測(cè)并記錄的目標(biāo)氣體在變壓器油中的含量值；

根據(jù)所述含量實(shí)測(cè)值和歷史含量值確定目標(biāo)氣體的氣體含量樣本。

本實(shí)施例確定的氣體含量樣本包括目標(biāo)氣體的含量實(shí)測(cè)值以及歷史含量值，覆蓋面廣，具有較強(qiáng)的完整性。

S20，將所述氣體含量樣本劃分為零值樣本和非零值樣本，并分別獲取零值樣本和非零值樣本的個(gè)數(shù)；其中，所述零值樣本是指取值為零的氣體含量樣本，非零值樣本是指取值不為零的氣體含量樣本；

上述零值樣本包括樣本取值為零的氣體含量樣本，零值樣本的個(gè)數(shù)記為A，非零值樣本包括樣本取值不為零的氣體含量樣本，非零值樣本的個(gè)數(shù)記為B，則零值樣本在氣體含量樣本中所占的比例(零值比例)為非零值樣本在氣體含量樣本中所占的比例(非零值比例)為

在一個(gè)實(shí)施例中，在步驟S20，將所述氣體含量樣本劃分為零值樣本和非零值樣本，并分別獲取零值樣本和非零值樣本的個(gè)數(shù)的過程前還可以包括：

計(jì)算氣體含量樣本的算術(shù)平均值；其中，為算術(shù)平均值，n為氣體含量樣本的個(gè)數(shù)，x_i(i＝1…n)表示第i個(gè)氣體含量樣本；

計(jì)算氣體含量樣本的標(biāo)準(zhǔn)誤差；其中，s為標(biāo)準(zhǔn)誤差；

將滿足誤差公式的氣體含量樣本設(shè)為異常值，并從氣體含量樣本中剔除所述異常值；其中，所述誤差公式為k為誤差系數(shù)，符號(hào)*表示相乘，i∈1，2...n。上述剔除異常值可以按照拉依達(dá)準(zhǔn)則法進(jìn)行剔除。

上述誤差系數(shù)k可以取3等值，即上述誤差公式為若第i個(gè)氣體含量樣本x_i滿足上述誤差公式，則表明，上述第i個(gè)氣體含量樣本x_i誤差較大或者出現(xiàn)明顯異常，將其進(jìn)行剔除，可以使相應(yīng)的氣體含量樣本更加準(zhǔn)確。

S30，獲取所述非零值樣本的概率密度函數(shù)，根據(jù)所述概率密度函數(shù)確定所述非零值樣本的分布函數(shù)；

上述步驟可以對(duì)非零值樣本進(jìn)行分布檢驗(yàn)、數(shù)據(jù)擬合或者非參數(shù)密度估計(jì)等處理，以獲取非零值樣本的概率密度函數(shù)f(x)，再通過公式得到分布函數(shù)F(x)。上述步驟還可以可運(yùn)用Matlab中Distribution Fitting Tool生成非零值樣本的概率密度函數(shù)以及相應(yīng)的分布函數(shù)，以保證所得到的概率密度函數(shù)以及相應(yīng)的分布函數(shù)的精度。

在一個(gè)實(shí)施例中，上述步驟S30，獲取所述非零值樣本的概率密度函數(shù)，根據(jù)所述概率密度函數(shù)確定所述非零值樣本的分布函數(shù)的過程可以包括：

對(duì)所述非零值樣本進(jìn)行分布檢驗(yàn)，得到非零值樣本的概率密度函數(shù)f(x)；

通過公式得到分布函數(shù)F(x)。

對(duì)所述非零值樣本進(jìn)行分布檢驗(yàn)是指先通過非零值樣本的直方圖假設(shè)滿足某種常見分布，通過顯著性來(lái)得知非零值樣本是否屬于假設(shè)的分布。

本實(shí)施例適用于常見的非零值樣本分布，可以提高獲取非零值樣本概率密度函數(shù)的獲取效率。

在一個(gè)實(shí)施例中，上述步驟S30，獲取所述非零值樣本的概率密度函數(shù)，根據(jù)所述概率密度函數(shù)確定所述非零值樣本的分布函數(shù)的過程可以包括：

對(duì)所述非零值樣本進(jìn)行非參數(shù)密度估計(jì)得到非零值樣本的概率密度函數(shù)f(x)；

通過公式得到分布函數(shù)F(x)。

作為一個(gè)實(shí)施例，上述對(duì)所述非零值樣本進(jìn)行非參數(shù)密度估計(jì)得到非零值樣本的概率密度函數(shù)f(x)的過程可以包括：

對(duì)所述非零值樣本進(jìn)行非參數(shù)密度估計(jì)得到概率密度函數(shù)為：其中，K(u)是非參數(shù)密度估計(jì)的基準(zhǔn)核函數(shù)，l為非零值樣本的個(gè)數(shù)；h是對(duì)f(x)的局部光滑參數(shù)，s為樣本標(biāo)準(zhǔn)差Q為非零值樣本x₁,...x_l的75％分位數(shù)與25％分位數(shù)之差，即Q＝x_[0.75l]-x_[0.25l]。

上述x_i(i＝1…l)表示第i個(gè)非零值樣本，x_[0.75l]表示非零值樣本中，從左至右，75％位置(0.75l)處非零值樣本的取值，x_[0.25l]表示非零值樣本中，從左至右，25％位置(0.25l)處非零值樣本的取值，若上述l的75％或者25％不為整數(shù)，則可以分別對(duì)0.75l和0.25l分別進(jìn)行取整后，再確定相應(yīng)的x_[0.75l]和x_[0.25l]。

本實(shí)施例確定的概率密度函數(shù)f(x)以及相應(yīng)的分別函數(shù)F(x)較為準(zhǔn)確，適用于分布特性復(fù)雜的非零值樣本，可以保證后續(xù)所獲取的告警值的準(zhǔn)確性。

S40，根據(jù)零值樣本的個(gè)數(shù)計(jì)算零值樣本在氣體含量樣本的零值比例，根據(jù)非零值樣本的個(gè)數(shù)計(jì)算非零值樣本在氣體含量樣本中的非零值比例；

S50，根據(jù)所述零值比例、非零值比例以及預(yù)設(shè)的概率閾值計(jì)算氣體含量參考值，在所述分布函數(shù)中查找所述氣體含量參考值對(duì)應(yīng)的函數(shù)取值，得到目標(biāo)氣體的告警值。

上述概率閾值c％根據(jù)變壓器油的相關(guān)特性的保守程度進(jìn)行設(shè)定，若保守程度為保守，則c％可以設(shè)置為90％；若保守程度為較保守，則c％可以設(shè)置為95％；若保守程度為不保守可以設(shè)置為c％取99％。作為一個(gè)實(shí)施例，上述概率閾值的取值范圍可以為90％～99％。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)所述零值比例、非零值比例以及預(yù)設(shè)的概率閾值計(jì)算氣體含量參考值，在所述分布函數(shù)中查找所述氣體含量參考值對(duì)應(yīng)的函數(shù)取值，得到目標(biāo)氣體的告警值的過程可以包括：

將所述零值比例、非零值比例以及預(yù)設(shè)的概率閾值代入氣體含量參考值計(jì)算公式計(jì)算氣體含量參考值；其中，所述氣體含量參考值計(jì)算公式為D＝(c％-a％)/b％，D為氣體含量參考值，a％為零值比例，b％為非零值比例，c％為預(yù)設(shè)的概率閾值；

將所述氣體含量參考值代入分布函數(shù)，計(jì)算所述氣體含量參考值在分布函數(shù)上對(duì)應(yīng)的函數(shù)取值，得到目標(biāo)氣體的告警值。

本發(fā)明提供的變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)方法，可以獲取目標(biāo)氣體的多個(gè)氣體含量樣本，將所述氣體含量樣本劃分為零值樣本和非零值樣本，再獲取所述非零值樣本的概率密度函數(shù)，根據(jù)所述概率密度函數(shù)確定所述非零值樣本的分布函數(shù)，根據(jù)上述零值樣本的零值比例、非零值樣本的非零值比例以及預(yù)設(shè)的概率閾值計(jì)算氣體含量參考值，在所述分布函數(shù)中查找所述氣體含量參考值對(duì)應(yīng)的函數(shù)取值，以確定目標(biāo)氣體的告警值，上述告警值依據(jù)相應(yīng)目標(biāo)氣體在變壓器油中的多個(gè)含量信息確定，具有較高的準(zhǔn)確性。

在一個(gè)實(shí)施例中，上述變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)方法，可以包括：

步驟一：搜集變壓器油中溶解氣體檢測(cè)數(shù)據(jù)；

步驟二：并按照拉依達(dá)準(zhǔn)則法剔除異常值；

步驟三：將變壓器油色譜數(shù)據(jù)的C₂H₆(乙烷)氣體通過0值樣本(零值樣本)和非0值樣本(非零值樣本)的分類，得到0值樣本和非0值樣本占總體樣本的比例分別為10.6％和89.4％；

步驟四：對(duì)非零值樣本進(jìn)行分布檢驗(yàn)：設(shè)定置信度為95％，對(duì)常見分布進(jìn)行檢驗(yàn)，顯著性均小于0.05。所以則直接對(duì)非零值樣本進(jìn)行擬合，其中樣本標(biāo)準(zhǔn)差s＝8.3412，Q＝4.6，從而得到估計(jì)的窗寬h＝0.58632，變壓器油色譜數(shù)據(jù)的C₂H₆氣體的百分比圖如圖2所示，C₂H₆零值樣本百分比圖如圖3所示，C₂H₆非零值樣本擬合概率密度函數(shù)圖如圖4所示，C₂H₆非零值樣本擬合分布函數(shù)圖如圖5所示。

步驟五：設(shè)定指定概率(氣體含量參考值)為95％；

步驟六：利用非0值樣本所得到的分布函數(shù)確定分布函數(shù)值為(95％-10.6％)/89.4％＝94.77％下的氣體含量為18.45μL/L，從而得到C₂H₆氣體的告警值。

通過上述方法確定告警值可以避免氣體種類少、不夠全面的缺點(diǎn)。且在求解告警值過程中用參數(shù)估計(jì)(即分布檢驗(yàn)得到服從的常見分布模型)和非參數(shù)估計(jì)互補(bǔ)，參數(shù)估計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)有較強(qiáng)的假定條件，當(dāng)滿足假定條件時(shí)，參數(shù)方法能夠廣泛充分地提取信息。當(dāng)不滿足假定條件時(shí)用非參數(shù)方法，它是一種不事先對(duì)概率密度函數(shù)的具體函數(shù)形式作出假設(shè)的、直接從樣本建立對(duì)概率密度函數(shù)的估計(jì)。且非參數(shù)方法具有穩(wěn)健性，當(dāng)真實(shí)模型與理論模型偏差不大時(shí)，統(tǒng)計(jì)方法仍能維持較良好性質(zhì)。所以用參數(shù)估計(jì)和非參數(shù)估計(jì)互補(bǔ)能得到準(zhǔn)確的概率密度函數(shù)圖和分布函數(shù)圖。通過得到分布函數(shù)圖對(duì)各種色譜氣體的注意值進(jìn)行計(jì)算，從而準(zhǔn)確的找到變壓器狀態(tài)的評(píng)估依據(jù)，以制定變壓器檢修方案，確保變壓器在電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

參考圖6，圖6所示為一個(gè)實(shí)施例的變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括：

第一獲取模塊10，用于獲取目標(biāo)氣體在變壓器油中的多個(gè)含量值，得到目標(biāo)氣體的多個(gè)氣體含量樣本；

劃分模塊20，用于將所述氣體含量樣本劃分為零值樣本和非零值樣本，并分別獲取零值樣本和非零值樣本的個(gè)數(shù)；其中，所述零值樣本是指取值為零的氣體含量樣本，非零值樣本是指取值不為零的氣體含量樣本；

第二獲取模塊30，用于獲取所述非零值樣本的概率密度函數(shù)，根據(jù)所述概率密度函數(shù)確定所述非零值樣本的分布函數(shù)；

確定模塊40，用于根據(jù)零值樣本的個(gè)數(shù)計(jì)算零值樣本在氣體含量樣本的零值比例，根據(jù)非零值樣本的個(gè)數(shù)計(jì)算非零值樣本在氣體含量樣本中的非零值比例；

計(jì)算模塊50，用于根據(jù)所述零值比例、非零值比例以及預(yù)設(shè)的概率閾值計(jì)算氣體含量參考值，在所述分布函數(shù)中查找所述氣體含量參考值對(duì)應(yīng)的函數(shù)取值，得到目標(biāo)氣體的告警值。

在一個(gè)實(shí)施例中，上述第一獲取模塊可以進(jìn)一步用于：

以設(shè)定頻率檢測(cè)變壓器油中目標(biāo)氣體的含量，得到目標(biāo)氣體的多個(gè)含量實(shí)測(cè)值；

在變壓器油的氣體含量歷史數(shù)據(jù)中獲取目標(biāo)氣體的多個(gè)歷史含量值；

根據(jù)所述含量實(shí)測(cè)值和歷史含量值確定目標(biāo)氣體的氣體含量樣本。

本發(fā)明提供的變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)系統(tǒng)與本發(fā)明提供的變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)方法一一對(duì)應(yīng)，在所述變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)方法的實(shí)施例闡述的技術(shù)特征及其有益效果均適用于變壓器油中氣體含量告警值的檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施例中，特此聲明。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。