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专利号: 2020103980219
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:对变压器绕组建立集总参数模型,获取变压器绕组正常和变压器绕组各类故障下的幅频曲线数据;

所述步骤1中,在诊断某类变压器绕组故障前,对该类变压器绕组建立模型并仿真,构建集总参数模型能反映变压器绕组的电气特性,通过改变不同位置的元件参数值,仿真不同故障下的变压器绕组模型:仿真得到数据包括故障数据、以及正常情况下的正常数据,对不同类型故障下的电路模型一次侧施加电压扫频信号,获取十倍频二次侧输出电压与一次测扫频信号的比值:其中,U1为一次侧输入的扫频电压信号;U2为二次侧响应输出的电压信号;dB为随扫频频率变化的幅频数据;

步骤2:对步骤1中获取的幅频曲线数据,选取变化较为明显的两个频率段,并将其以图像的形式保存;

步骤3:对步骤2得到的图像,建立图像库,并建立标签;

步骤4:导入待测变压器绕组故障的两个频率段下的图像,与步骤3建立的图像库中的图像进行预处理和形态学方法,最终获取面积值;

步骤5:对步骤4的面积值进行排序,根据排序结果对变压器绕组故障进行诊断;

获取了图像后,利用图像处理技术对输入图像和图像库图像进行处理,程序流程如下:(1)、读入待测图像组与图像库;

步骤(1)中,待测图像组为待测变压器在与图像库相同两个频率段及幅值下的两幅图像,其大小与图像库中的图像规格相同、且图像库与待测幅频曲线图像应为灰度图像;

(2)、将待测图像组与图像库中第x组合成并调整灰度值信息;

步骤(2)中,将图像等比例线性相加,调整灰度值信息和改变部分灰度值信息,图像等比例线性相加:其中,Image为合成后的图像,I1、I2为合成前的两幅图像;

(3)、对新图像取反、进行图像填充;

步骤(3)中,对图像填充需要图像取反,取反后的曲线部分为白色,背景部分为黑色;此时利用图像填充能够将两幅曲线中间的黑色背景以白色代替,由此能够表现出两幅幅频曲线图像的差异;

(4)、计算填充后的图像组面积之和,放入结构体元素中;

步骤(4)中,将幅频曲线差异量化的方法时,计算两幅步骤(2)中填充后的图像白色区域的面积;若差异越小,则图像中白色部分越少,对应面积值就越小;若面积越大,则图像中白色部分越多,面积值越大;两个频率段下的面积值相加,其数据放在对应故障标签后反映差异的大小;

(5)、循环遍历所有图像库中元素,重复(2)~(4)操作;

步骤(5)中,完成步骤(4)之后,能得到待测变压器的幅频曲线在两个频率段下的图像于图像库中每组故障的差异结果;以面积值表示,并放在标签后方;

(6)、以面积为判据进行排序。

2.根据权利要求1所述基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法,其特征在于:所述步骤1中,46组数据包括:正常情况下的正常数据;首部电感、纵向电容、对地电容增加

20%、40%、60%、80%、100%的故障数据;中部电感、纵向电容、对地电容增加20%、40%、

60%、80%、100%的故障数据;尾部电感、纵向电容、对地电容增加20%、40%、60%、80%、

100%的故障数据。

3.根据权利要求1所述基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法,其特征在于:所述步骤2中,由于全频率段变化曲线图像差异很小,故放大幅频曲线差异较大的部分,分别为频率段a:频率0~55kHz,幅值‑110~10dB;频率段b:80~200kHz,幅值‑600~‑210dB。

4.根据权利要求1所述基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法,其特征在于:所述步骤3中,通过对获取的46组数据,截取两个频率段的图像,能够获得92幅图像;对每组故障下的两幅图像归为一类,并标上标签,标签包括了该类故障的故障位置、故障类型、故障等级。

5.根据权利要求1所述基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法,其特征在于:所述步骤4中,导入的图像与图像库中的两个频率段相同,即相同的频率范围和相同的幅值范围。

6.根据权利要求1所述基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法,其特征在于:所述步骤4中,图像的预处理为:将待测图像的两个频率段与图像库中的所有对应频率段线性相加,实现图像合成;然后进行图像取反,调整合成后图像的灰度值信息;最后利用形态学方法进行图像填充。

7.根据权利要求1所述基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法,其特征在于:所述步骤4中,每个合成后的图像求取其面积值,将每组故障下的两个面积值相加获取每类故障下的总面积值;由于图像库中包含46图像,故最终会获得46个面积值,将面积值放在图像库中的标签后方,为最终的诊断作为判断的依据。

8.根据权利要求1所述基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法,其特征在于:所述步骤5中,以面积值为依据进行排序,根据标签结果,确定待测图像属于何种故障类型,具体为:根据排序结果中,排首的故障类型为诊断结果,排在最前端的两个不等的故障等级为诊断故障等级的上、下限。