一种互感器铁心磁性能快速检测方法及系统与流程

本发明属于电力设备检测，尤其涉及一种互感器铁心磁性能快速检测方法及系统。

背景技术：

1、互感器作为电力系统中重要的测量与保护设备，其铁心的磁性能状态直接关系到互感器的测量精度与运行可靠性。铁心在长期运行过程中，可能因材料老化、局部过热、机械应力等因素导致磁性能劣化，如出现局部磁滞回线畸变、损耗异常增大等现象。

2、目前，对互感器铁心磁性能的检测方法主要包括离线检测和在线监测两类。离线检测需要设备停运，且无法反映实际工况下的动态变化；在线监测则多基于单一电气量的阈值比较，难以发现早期的、渐进式的磁性能劣化趋势。现有技术中，也存在基于数据片段截取与比对的异常分析方法，但该类方法依赖于外部参数的突变来触发分析，是被动式的，对于无外部表征的内部缓慢劣化不够灵敏，且分析维度单一。

3、因此，如何实现对互感器铁心磁性能的主动式、多维度的快速检测，并在劣化早期阶段即发出预警，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种互感器铁心磁性能快速检测方法及系统，以解决现有技术中对铁心早期磁性能劣化检测不灵敏、分析维度单一的问题。

2、第一方面，本发明提供一种互感器铁心磁性能快速检测方法，包括：

3、获取待测互感器铁心在激励信号作用下的动态响应数据序列，以及辅助物理量数据序列；

4、根据预设的多维状态空间模型，将同一时间节点的所述动态响应数据序列中的响应数据和所述辅助物理量数据序列中的物理量数据融合，生成时间节点的磁性能状态向量，进而构建出整个测试周期内的磁性能状态向量序列；

5、在所述磁性能状态向量序列中，根据预设的偏离度算法，计算每个所述磁性能状态向量相对于基准状态向量的实时偏离度，得到偏离度序列；

6、判断所述偏离度序列中是否存在连续n个偏离度呈现单调递增趋势，且最后一个偏离度突破预设预警阈值的演化特征段，其中n≥3；

7、若存在所述演化特征段，则将所述演化特征段所覆盖的时间区间确定为性能衰退时间区间。

8、在一个可选的实施例中，在将所述演化特征段所覆盖的时间区间确定为性能衰退时间区间之后，所述方法还包括：

9、根据预设的第一递进分析策略，对所述性能衰退时间区间内的动态响应数据进行铁心磁性能的多级异常评估；

10、根据所述性能衰退时间区间内的多级异常评估结果，采用预设的第二关联分析策略，对与所述性能衰退时间区间在时间上相邻的前置区间和后置区间内的动态响应数据进行磁性能的关联风险分析。

11、在一个可选的实施例中，所述根据预设的多维状态空间模型，将同一时间节点的所述动态响应数据序列中的响应数据和所述辅助物理量数据序列中的物理量数据融合，生成时间节点的磁性能状态向量，具体包括：

12、确定所述动态响应数据序列中包含不同时间节点的激磁电流与感应电压数据，所述辅助物理量数据序列中包含不同时间节点的振动幅值与表面温度数据；

13、将同一时间节点的激磁电流、感应电压、振动幅值、表面温度构成一个四维初始特征向量；

14、对所述四维初始特征向量中的各维度数据进行归一化处理，得到归一化特征向量；

15、将所述归一化特征向量输入预设的非线性映射矩阵进行维度重构，得到一个重构后的磁性能状态向量，其中，所述非线性映射矩阵是基于样本铁心在不同磁性能状态下的特征数据训练得到的。

16、在一个可选的实施例中，所述在所述磁性能状态向量序列中，根据预设的偏离度算法，计算每个所述磁性能状态向量相对于基准状态向量的实时偏离度，具体包括：

17、获取所述待测互感器铁心在测试起始时刻的初始磁性能状态向量，并将其设定为基准状态向量；

18、对于所述磁性能状态向量序列中的每一个后续磁性能状态向量，计算其与所述基准状态向量在所述多维状态空间中的马氏距离；

19、将计算出的马氏距离确定为磁性能状态向量的实时偏离度。

20、在一个可选的实施例中，在判断所述偏离度序列中是否存在演化特征段之前，所述方法还包括：

21、对所述偏离度序列进行一阶差分运算，得到偏离度变化率序列；

22、判断所述偏离度序列中是否存在连续n个偏离度呈现单调递增趋势，且最后一个偏离度突破预设预警阈值的演化特征段，具体为：

23、判断所述偏离度变化率序列中是否存在连续n个偏离度变化率为正值，且所述偏离度序列中对应的最后一个偏离度数值大于预设预警阈值；

24、若存在，则判定出现所述演化特征段。

25、在一个可选的实施例中，所述判断所述偏离度序列中是否存在演化特征段之后，所述方法还包括：

26、若不存在所述演化特征段，则判断所述偏离度序列中所有偏离度数值是否均低于预设的安全阈值，其中，所述安全阈值小于所述预警阈值；

27、若是，则直接确定所述待测互感器铁心在整个测试周期内的磁性能正常；

28、若否，但也不满足演化特征段条件，则标记当前状态为待观察状态，并缩短下一次数据采集的时间间隔。

29、在一个可选的实施例中，所述根据预设的第一递进分析策略，对所述性能衰退时间区间内的动态响应数据进行铁心磁性能的多级异常评估，包括：

30、确定所述性能衰退时间区间内动态响应数据构成的响应数据序列；

31、计算所述响应数据序列的峰度系数和偏度系数；

32、判断所述峰度系数是否超过预设的峰度异常阈值，和/或所述偏度系数是否超过预设的偏度异常阈值；

33、若至少其中之一超过，则将所述性能衰退时间区间评估为一级异常，并针对所述响应数据序列中的每个数据点，计算每个数据点与序列均值的偏差倍数，将偏差倍数超过预设倍数的数据点标记为异常特征点；

34、若均未超过，则提取所述响应数据序列的包络线，并计算包络线的分形维数，若分形维数超过预设维数阈值，则将所述性能衰退时间区间评估为二级异常。

35、在一个可选的实施例中，所述根据所述性能衰退时间区间内的多级异常评估结果，采用预设的第二关联分析策略，对与所述性能衰退时间区间在时间上相邻的前置区间和后置区间内的动态响应数据进行磁性能的关联风险分析，包括：

36、若所述性能衰退时间区间被评估为一级异常，则直接确定所述前置区间和后置区间内的所有动态响应数据为高风险数据，并进行高频次预警；

37、若所述性能衰退时间区间被评估为二级异常，则分别计算所述前置区间和后置区间内动态响应数据的均值，并与所述性能衰退时间区间内动态响应数据的均值进行比较，若前置区间或后置区间的均值与所述性能衰退时间区间均值的差距在预设范围内，则将前置区间或后置区间确定为潜在风险区间。第二方面，本发明提供一种互感器铁心磁性能快速检测系统，包括：

38、获取模块，配置为获取待测互感器铁心在激励信号作用下的动态响应数据序列，以及辅助物理量数据序列；

39、构建模块，配置为根据预设的多维状态空间模型，将同一时间节点的所述动态响应数据序列中的响应数据和所述辅助物理量数据序列中的物理量数据融合，生成时间节点的磁性能状态向量，进而构建出整个测试周期内的磁性能状态向量序列；

40、计算模块，配置为在所述磁性能状态向量序列中，根据预设的偏离度算法，计算每个所述磁性能状态向量相对于基准状态向量的实时偏离度，得到偏离度序列；

41、判断模块，配置为判断所述偏离度序列中是否存在连续n个偏离度呈现单调递增趋势，且最后一个偏离度突破预设预警阈值的演化特征段，其中n≥3；

42、评估模块，配置为若存在所述演化特征段，则将所述演化特征段所覆盖的时间区间确定为性能衰退时间区间。在一个可选的实施例中，所述系统还包括：

43、第一分析模型，配置为根据预设的第一递进分析策略，对所述性能衰退时间区间内的动态响应数据进行铁心磁性能的多级异常评估；

44、第二分析模型，配置为根据所述性能衰退时间区间内的多级异常评估结果，采用预设的第二关联分析策略，对与所述性能衰退时间区间在时间上相邻的前置区间和后置区间内的动态响应数据进行磁性能的关联风险分析。

45、第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的互感器铁心磁性能快速检测方法的步骤。

46、第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序指令被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例的互感器铁心磁性能快速检测方法的步骤。

47、本技术的互感器铁心磁性能快速检测方法及系统，通过融合电气量与多物理量构建多维磁性能状态向量，并实时追踪状态向量在状态空间中的偏离度演化轨迹，能够主动发现铁心磁性能的早期劣化趋势；相比于被动等待外部参数突变再进行片段比对的现有方法，本发明基于偏离度演化特征段的检测机制，具有更高的灵敏度和前瞻性；进一步地，通过对性能衰退时间区间进行多级异常评估和相邻区间的关联风险分析，实现了对铁心磁性能状态精细化的分层评估与风险预警，为电力设备的状态检修提供了可靠依据。