一种基于频率响应特征学习的变压器试验项目频率敏感度评估方法

本发明涉及电力设备试验与智能分析，尤其是涉及一种基于频率响应特征学习的变压器试验项目频率敏感度评估方法。

背景技术：

1、柔性低频输电系统的运行频率由传统工频（50hz）向低频（如20hz）转变后，变压器的铁心磁化特性、损耗特性以及绝缘介质频率响应特性均会随之改变，导致不同性能参数对频率变化的响应程度存在显著差异。为保障低频输电系统中变压器的安全可靠运行，需对变压器各性能参数在频率变化条件下的响应规律进行量化评估，以确定其对频率变化的敏感程度，从而为低频试验项目的设计与优化提供依据。

2、在现有技术中，是基于理论解析模型对变压器频率敏感度进行评估，也即，预先建立变压器电磁、热、绝缘等物理场与频率之间的解析关系式，通过计算各输出量随频率的理论变化幅度来评估变压器敏感度。然而，变压器的励磁电感、介质极化响应及机械振动等在频率变化过程中均呈现非线性演变特征，使得相关物理参数随频率出现非单调、非线性的变化，导致基于线性化假设或恒定参数集所建立的解析关系式难以准确描述宽频率范围内的实际响应特性，进而使得依据理论解析模型获得的敏感度评估结果偏离工程实际，评估可靠性和普适性不足。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于频率响应特征学习的变压器试验项目频率敏感度评估方法，以解决变压器的相关物理参数易受非线性特征的影响，导致难以建立准确的频率响应解析关系式，进而影响变压器频率敏感度的评估结果的技术问题，以实现对变压器快速、准确的频率敏感度评估的效果。

2、为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种基于频率响应特征学习的变压器试验项目频率敏感度评估方法，包括：

3、获取各个变压器低频试验项目在多个预设频率条件下的变压器性能响应参数，根据所述变压器性能响应参数的类型与所述预设频率条件之间的映射关系，构建参数频率响应矩阵；

4、基于所述参数频率响应矩阵，对各个所述变压器性能响应参数的频率变化趋势进行分析，得到联合频率特征；

5、将所述联合频率特征输入至预构建的频率响应演化模型中，对所述联合频率特征和频率演化关系进行联合建模，得到融合频率响应特征，其中，所述频率演化关系由各个所述预设频率条件之间的关联演化关系确定；

6、基于所述融合频率响应特征以及各个所述变压器性能响应参数与对应的所述预设频率条件之间的关联程度，构建参数频率关联矩阵；

7、对所述参数频率关联矩阵进行分析，得到表征各个所述变压器性能响应参数频率变化敏感程度的频率敏感度指数，并根据所述频率敏感度指数对所述变压器低频试验项目进行频率敏感度评估。

8、作为其中一种优选方案，所述根据所述变压器性能响应参数的类型与所述预设频率条件之间的映射关系，构建参数频率响应矩阵，包括：

9、基于所述类型，对所述变压器性能响应参数进行分组，得到响应参数序列；

10、对所述响应参数序列进行归一化处理，得到归一化响应参数序列；

11、根据所述归一化响应参数序列与所述预设频率条件之间的映射关系，构建所述参数频率响应矩阵。

12、作为其中一种优选方案，所述基于所述参数频率响应矩阵，对各个所述变压器性能响应参数的频率变化趋势进行分析，得到联合频率特征，包括：

13、基于所述参数频率响应矩阵，得到各个所述变压器性能响应参数在对应的所述预设频率条件下的响应幅值；

14、对相邻频率条件下的各个所述响应幅值进行差值分析，得到相邻频率变化特征；

15、对非相邻频率条件下的各个所述响应幅值进行变化趋势分析，得到频率变化特征；

16、根据所述相邻频率变化特征和所述频率变化特征，得到所述联合频率特征。

17、作为其中一种优选方案，所述将所述联合频率特征输入至预构建的频率响应演化模型中，对所述联合频率特征和频率演化关系进行联合建模，得到融合频率响应特征，包括：

18、对所述联合频率特征进行划分，得到各个所述预设频率条件下的联合频率特征子集；

19、对各个所述联合频率特征子集进行局部响应特征提取，得到局部频率特征；

20、基于各个所述预设频率条件下所述局部频率特征的变化情况，确定所述频率演化关系；

21、将所述局部频率特征和所述频率演化关系进行联合分析，得到所述融合频率响应特征。

22、作为其中一种优选方案，所述基于所述融合频率响应特征以及各个所述变压器性能响应参数与对应的所述预设频率条件之间的关联程度，构建参数频率关联矩阵，包括：

23、基于关联映射函数，对所述融合频率响应特征进行分析，得到参数频率关联权重；

24、基于所述参数频率关联权重，构建所述参数频率关联矩阵。

25、作为其中一种优选方案，所述预设频率条件至少包括：50hz工频条件、20hz低频条件以及位于50hz与20hz之间的至少一个中间频率条件。

26、作为其中一种优选方案，所述变压器性能响应参数包括变压器空载损耗、负载损耗、介质损耗因数、绕组直流电阻、短路阻抗、局部放电量、温升以及震动响应参数中的一种或多种。

27、作为其中一种优选方案，所述对非相邻频率条件下的各个所述响应幅值进行变化趋势分析，得到频率变化特征，包括：

28、对非相邻频率条件下的各个所述响应幅值进行频率变化率分析，得到第一频率变化特征；

29、对非相邻频率条件下的各个所述响应幅值进行响应梯度分析，得到第二频率变化特征；

30、基于所述第一频率变化特征和所述第二频率变化特征，得到所述频率变化特征。

31、作为其中一种优选方案，所述根据所述频率敏感度指数对所述变压器低频试验项目进行频率敏感度评估，包括：

32、对所述频率敏感度指数进行归一化处理，得到归一化频率敏感度；

33、根据所述归一化频率敏感度，对所述变压器低频试验项目进行频率敏感度评估。

34、作为其中一种优选方案，所述根据所述归一化频率敏感度，对所述变压器低频试验项目进行频率敏感度评估，包括：

35、基于预设的敏感度阈值，对所述归一化频率敏感度进行等级划分，得到频率敏感度等级；

36、根据所述频率敏感度等级，对所述变压器低频试验项目进行频率敏感度评估。

37、相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于以下所述中的至少一点：本发明通过构建多频率条件下的参数频率响应矩阵，将各性能响应参数在不同频率条件下的试验数据纳入统一分析框架，实现了对变压器宽频率范围内响应信息的全面利用；本发明通过对各性能响应参数的频率变化趋势进行分析并生成联合频率特征，实现了对响应参数随频率变化过程中动态演变信息的充分表征；本发明通过将联合频率特征输入频率响应演化模型，对联合频率特征和频率演化关系进行联合建模并生成融合频率响应特征，利用模型自适应地提取不同频率区间的局部响应特征以及相邻频率条件之间的演化规律，实现了对响应参数与频率变化之间内在关联的自动化学习，解决了现有技术依赖人工选择影响因素和评价指标导致评估结果主观性强、一致性差的问题；本发明通过基于融合频率响应特征构建参数频率关联矩阵，建立了各性能响应参数与各预设频率条件之间的量化关联权重关系，实现了对非线性响应参数与频率之间复杂映射关系的客观度量，解决了现有技术中基于理论解析模型难以准确描述局部放电、振动响应等非线性特征明显的性能参数与频率之间响应关系的问题；本发明通过对参数频率关联矩阵进行分析得到频率敏感度指数，实现了对各性能响应参数频率敏感程度的单一量化指标输出，解决了现有技术中缺乏标准化、可量化的频率敏感度评估指标的问题，为不同变压器低频试验项目之间的敏感度比较提供了统一的客观尺度。