电力设备的故障诊断方法、计算机设备和可读存储介质与流程

本申请涉及设备故障诊断，特别是涉及一种电力设备的故障诊断方法、计算机设备和可读存储介质。

背景技术：

1、电力设备在运行过程中，可能因连接松动、接触电阻增大、绝缘性能劣化、内部缺陷或者异常负荷等因素产生局部或整体发热。温度分布数据能够反映设备表面的温度状态，已成为电力设备巡检和运行状态诊断的重要数据基础。

2、传统电力设备诊断方法通常依据设备最高温度、相间温差、同类部件温差、历史分度分布或者预设温度阈值，判断设备是否存在发热异常。然而，设备表面温度除受设备健康状态影响外，还与运行负荷、环境温度、环境风速、设备结构及散热条件有关。同一健康设备在不同运行工况下可能呈现不同的温度分布，采用固定阈值或者单一历史温度分布进行诊断，容易将正常工况变化误判为设备异常。

3、某一部件出现温升，既可能由该部件自身异常发热引起，也可能由相邻部件产生的热量经传导作用形成。例如，触头异常发热后，热量可能传导至接线板和导电臂，使多个相邻部件同时出现温升。因此，仅依据最高温度位置或者局部温差，难以区分异常发热部件与传导受热部件。

4、传统诊断方法通常先确定健康参考，再根据实测温升与健康参考之间的差异识别异常，缺少根据后续热源解释结果评价健康参考可靠性的处理机制。同时，当多个相邻部件具有相近的热响应特征时，单次热源反演可能得到相近的热源贡献，难以判断候选热源对当前温度场解释是否具有不可替代性。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电力设备的故障诊断方法、计算机设备和可读存储介质，能够适应运行工况变化、提高健康参考可靠性、区分部件自身异常发热与传导受热，进而提高异常热源归属的准确性。

2、第一方面，本申请提供了一种电力设备的故障诊断方法，包括：

3、获取目标电力设备的温度分布数据、与温度分布数据对应的像素级校准温度矩阵以及设备运行工况数据；基于温度分布数据识别目标电力设备对应的设备实例及诊断部件，建立各诊断部件之间的设备部件拓扑关系；将温度分布数据中各诊断部件的原始坐标映射至标准部件坐标空间，并基于坐标映射关系，根据像素级校准温度矩阵和环境温度构建各诊断部件的标准化实测温升场；

4、基于健康基准工况、历史正常数据和同场景可比部件分别生成多源候选健康温升场；根据各候选健康温升场的数据完整程度、有效样本数量、工况匹配程度及候选分歧程度，确定包括至少一个有效候选健康温升场的有效候选集合、各有效候选健康温升场的先验权重、以及先验参考不确定度；

5、基于设备运行工况数据确定当前运行工况，从预先建立的部件热响应矩阵库中，确定与当前运行工况对应的当前工况部件热响应矩阵；当前工况部件热响应矩阵用于表征任一诊断部件产生内源等效温升贡献时，各诊断部件形成的温升响应；

6、针对有效候选集合中的每一个有效候选健康温升场，确定标准化实测温升场高于该有效候选健康温升场的候选超额温升场，以及该有效候选健康温升场高于标准化实测温升场的候选高估偏离场；根据候选超额温升场形成候选超额温升观测向量，根据先验参考不确定度构建先验反演加权矩阵，并结合当前工况部件热响应矩阵执行热源反演，得到热源反演结果，热源反演结果包括该有效候选健康温升场对应的部件内源等效温升贡献；根据热源反演结果确定归一化热源重构误差、热源分散程度，根据候选高估偏离场确定高估偏离程度，并根据归一化热源重构误差、热源分散程度及高估偏离程度确定该有效候选健康温升场的诊断一致性代价；根据各有效候选健康温升场的诊断一致性代价校正对应的先验权重，得到后验权重，并根据后验权重融合各有效候选健康温升场，得到最终健康参考温升场及最终参考不确定度；

7、确定标准化实测温升场高于最终健康参考温升场的最终超额温升场，由最终超额温升场形成最终超额温升观测向量，根据最终参考不确定度构建最终反演加权矩阵，并结合当前工况部件热响应矩阵再次执行热源反演，得到各诊断部件的最终内源等效温升贡献；当全部诊断部件的最终内源等效温升贡献均位于当前工况部件热响应矩阵对应的标定热激励范围内时，根据最终内源等效温升贡献和当前工况部件热响应矩阵形成预测超额温升，并确定预测超额温升与最终超额温升观测向量之间的最终归一化加权重构误差；

8、在最终超额温升观测向量达到预设显著性条件、且最终归一化加权重构误差满足预设重构一致性条件的情况下，将最终内源等效温升贡献达到候选阈值的诊断部件确定为候选热源；依次将各候选热源对应的内源等效温升贡献设置为零，在保持最终超额温升观测向量、最终反演加权矩阵、当前工况部件热响应矩阵以及热源反演所采用的稀疏调节系数和反演稳定系数不变的条件下，重新求解其余诊断部件的内源等效温升贡献；根据候选热源排除前后的归一化加权重构误差变化确定各候选热源的排除必要度，并根据排除必要度及相应候选热源的最终内源等效温升贡献确定热源归属评分；

9、根据各候选热源的排除必要度、热源归属评分以及候选热源对应热响应特征的可区分程度，确定唯一异常热源起始部件、多个异常热源起始部件或者候选热源部件组，并输出诊断结果；诊断结果包括设备实例、异常部件、发热异常区域、各诊断部件的最终内源等效温升贡献以及传导受热部件。

10、第二方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面所述的方法的步骤。

11、第三方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面所述的方法的步骤。

12、上述电力设备的故障诊断方法、计算机设备和可读存储介质，基于健康基准工况、历史正常数据和同场景可比部件分别生成多源候选健康温升场，降低单一数据来源异常或者失配对健康参考可靠性的影响，提高不同运行工况下异常温升识别的稳定性。利用各候选健康温升场对应的热源反演结果校正候选权重，使最终健康参考同时受到正常状态证据和当前热场解释结果的约束，降低健康参考偏差引起的异常漏判或者误判。通过部件热响应矩阵表征各诊断部件之间的温升传播关系，使部件自身异常发热产生的内源等效温升贡献与相邻部件的传导受热响应能够被分别评价，提高异常热源起始部件的定位准确性。初步定位候选热源之后，将候选热源的内源贡献强制置零后，在保持所有观测数据、反演参数和热响应矩阵不变的条件下重新求解其余部件的贡献，通过观察排除前后归一化加权重构误差的变化程度来量化各候选热源的排除必要度，能够有效甄别出真正维持当前异常温度场的关键发热部件，同时剔除因热传导而被加热的被动受热部件以及因数学反演不适定性产生的虚假热源，在此基础上再结合热源归属评分和热响应特征可区分程度进行综合判定，最终输出唯一异常热源起始部件、多个异常热源起始部件或候选热源部件组以及传导受热部件。显著提高了电力设备诊断中异常热源定位的准确性和可靠性，有效避免了因环境干扰、工况变化、热传导耦合及反演伪影导致的误诊和漏诊。

1.一种电力设备的故障诊断方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定各有效候选健康温升场的先验权重，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热源反演包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据热源反演结果确定归一化热源重构误差、热源分散程度，根据所述候选高估偏离场确定高估偏离程度，并根据所述归一化热源重构误差、热源分散程度及高估偏离程度确定该有效候选健康温升场的诊断一致性代价，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据各有效候选健康温升场的诊断一致性代价校正对应的先验权重，得到后验权重，并根据所述后验权重融合各有效候选健康温升场，得到最终健康参考温升场及最终参考不确定度，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各候选热源的排除必要度、热源归属评分以及候选热源对应热响应特征的可区分程度，确定唯一异常热源起始部件、多个异常热源起始部件或者候选热源部件组，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。