一种变压器过热故障诊断方法

技术领域

本发明涉及电力设备故障诊断技术领域，特别涉及一种变压器过热故障诊断方法。

背景技术

变压器是电力系统中的重要设备，其运行状态直接决定了电力系统的安全运行。随着变压器状态监测的发展和逐步推广，建立基于红外图像的变压器故障诊断系统是十分必要和可行的。

由于各方面因素，使得变压器产生发热现象，随着变压器的运行，可能会逐渐演变成过热故障。因此，常利用红外图像诊断变压器过热故障，红外图像提取出的温度信息可以在很大程度上反映变压器的运行状态。然而，现有的变压器体积较大，并且所获取的红外图像分辨率低，边界模糊且对比度差。

针对上述问题，本申请提供一种基于红外图像的变压器过热故障诊断方法，采用红外图像结合数据分析手段，可快速、准确的获取变压器的过热故障等级程度，解决了现有测试方法测试不全面、稳定性差、数据信息保存不完整、测试效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变压器过热故障诊断方法，采用红外图像结合数据分析手段，可快速、准确的获取变压器的过热故障等级程度，解决了现有测试方法测试不全面、稳定性差、数据信息保存不完整、测试效率低的问题。

本发明提出一种变压器过热故障诊断方法，包含以下步骤：

S1：在变压器外围设置若干个红外摄像仪，用于获取变压器的红外图像信息；

S2：采用数据处理程序对获取的红外图像进行预处理；

S3：将预处理后的红外图像数据进行分割处理，分割出正常温度区域和热温度区域；

S4：根据比色条获取分割后的红外图像的温度信息，由相对温差法判断所获取部位的故障等级程度，并输出故障诊断结果。

进一步地，所述红外摄像仪的数目为4个，分别位于变压器的四周。

进一步地，所述步骤S2中数据处理程序包含如下步骤：

S21：利用中值滤波法对红外图像进行预处理；

S22：选取红外图像的K个点作为初始聚类的簇心；

S23：分别计算每个样本点到K个簇核心的距离，找到离该点最近的簇核心，将其归属到对应的簇；

S24：所有的点都归属到簇之后，重新计算每个簇的重心，将其定为新的簇核心；

S25：反复迭代步骤S23-S24，直至达到中止条件，输出处理结果。

进一步地，所述中止条件为当连续两次聚类中心不发生任何误差，则聚类准则函数达到最优值，聚类结束，达到中止条件。

进一步地，选取误差平方和准则函数作为聚类准则函数，误差平方和准则函数为：

进一步地，所述步骤S3实现的过程包括：

S31：建立比色条上温度值与像素值之间的函数关系；

S32：根据建立的函数关系获取分割后的红外图像的温度信息；

S33：设计变压器热故障诊断规则；

S34：根据变压器热故障诊断规则输出诊断结果。

进一步地，所述步骤S4中相对温差法公式为：δ

若该区域相对温差小于35％，则该区域正常；

若该区域相对温差大于35％，小于80％，则该区域为一般缺陷，按计划周期内进行检修或停电时检修；

若该区域相对温差大于80％，小于95％，则该区域为严重缺陷，尽快安排检修维护，在短期内进行消除；

若该区域相对温差大于95％，则该区域为危急缺陷，需要立即处理，退出运行状态。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

本申请提供了一种变压器过热故障诊断方法，通过四个红外摄像仪获得变压器的四个方向的红外图像数据，通过将红外图像数据上传至计算机，由数据处理程序对红外图像数据进行预处理，并且将预处理后的红外图像数据进行分割处理，分割出正常温度区域和热温度区域。建立了温度值与图像像素值之间的关系，由图像像素值可得出获取的变压器的温度数据，并设计了变压器热故障诊断规则，根据相对温差法给出诊断结果。从变压器四个方向全面的评估整个变压器的运行状况。本发明提供的一种变压器过热故障诊断方法，采用红外图像结合数据分析手段，可快速、准确的获取变压器的过热故障等级程度，解决了现有测试方法测试不全面、稳定性差、数据信息保存不完整、测试效率低的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的红外摄像仪布置示意图；

图2是本发明实施例提供的变压器故障诊断流程示意图；

图3是本发明实施例提供的分割红外图像的过程示意图；

图4是本发明实施例提供的根据变压器热故障诊断规则诊断变压器热故障的过程示意图。

具体实施方式

下面结合本发明中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

参照图1-4，本发明提供了一种变压器过热故障诊断方法，包括以下步骤：

S1：在变压器外围设置若干个红外摄像仪，用于获取变压器的红外图像信息；

S2：采用数据处理程序对获取的红外图像进行预处理；

S3：将预处理后的红外图像数据进行分割处理，分割出正常温度区域和热温度区域；

S4：根据比色条获取分割后的红外图像的温度信息，由相对温差法判断所获取部位的故障等级程度，并输出故障诊断结果。

其中，所述红外摄像仪的数目为4个，分别位于变压器的四周。参照图1，本发明所用装置包括：红外摄像仪装置、变压器、便携式笔记本电脑和数据处理程序。先由四个红外摄像仪获取变压器的前、后、左、右四个方向的红外图像信息，并自动上传至便携式笔记本电脑，由数据处理程序处理该数据，最终在获取的图像信息上分割出变压器过热部位，并判断故障等级程度。确定合适的安装距离，将四个红外摄像仪分别安装在变压器的前、后、左、右四个方向。从变压器的四个方向出发，完整、可靠的监测变压器的状态。若有异常，及时发出报警信号。

将所获取的红外图像数据上传至便携式笔记本电脑，由处理程序对红外图像进行预处理(去噪)，分割所获取图像的正常温度和过热温度区域。

实施例1

所述步骤S2中数据处理程序包含如下步骤：

S21：将某一像素点及其邻域内的像素的灰度值进行重新排序，新序列的中间作为该区域中心点的新灰度值，以此为例，将图像中各像素点的灰度值进行重新运算，使其更加接近真实值，进而消除噪声点，实现很好地图像的平滑处理，利用中值滤波法对红外图像进行预处理；

S22：选取红外图像的K个点作为初始聚类的簇心(c

S23：分别计算每个样本点到K个簇核心的距离，通过比较距离，找到离该点最近的簇核心，将其归属到对应的簇；

S24：所有的点都归属到簇之后，样本点被分成了K个簇，重新计算每个簇的重心，将其定为新的簇核心；

S25：反复迭代步骤S23-S24，直至达到中止条件，输出处理结果。

其中，所述中止条件为当连续两次聚类中心不发生任何误差，则聚类准则函数达到最优值，聚类结束，达到中止条件。选取误差平方和准则函数作为聚类准则函数，误差平方和准则函数为：

实施例2

所述步骤S3实现的过程包括：

S31：建立比色条上温度值与像素值之间的函数关系；

S32：根据建立的函数关系获取分割后的红外图像的温度信息；

S33：设计变压器热故障诊断规则；

S34：根据变压器热故障诊断规则输出诊断结果。

实施例3

所述步骤S4中相对温差法公式为：δ

若该区域相对温差小于35％，则该区域正常；

若该区域相对温差大于35％，小于80％，则该区域为一般缺陷，按计划周期内进行检修或停电时检修；

若该区域相对温差大于80％，小于95％，则该区域为严重缺陷，尽快安排检修维护，在短期内进行消除；

若该区域相对温差大于95％，则该区域为危急缺陷，需要立即处理，退出运行状态。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。