本發(fā)明涉及變壓器領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種基于變壓器油中溶解氣體監(jiān)測的ai預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、變壓器油是變壓器內(nèi)部繞組與鐵芯之間的重要絕緣介質(zhì)，還承擔(dān)著散熱冷卻的功能。在變壓器工作過程中，會產(chǎn)生如氫氣、甲烷和乙炔等氣體。當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時，產(chǎn)生的氣體量會顯著增加。對于變壓器的故障評估主要依賴于氣相色譜儀分析變壓器油中的氣體成分及濃度。

2、但是，持續(xù)運行氣相色譜儀會產(chǎn)生諸如溫度漂移、載氣穩(wěn)定性和檢測器靈敏度波動等問題，從而影響最終檢測結(jié)果的可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于變壓器油中溶解氣體監(jiān)測的ai預(yù)警系統(tǒng)，解決背景技術(shù)中提出的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明提供了一種基于變壓器油中溶解氣體監(jiān)測的ai預(yù)警系統(tǒng)，包括：

3、氣體析出模塊，用于對變壓器油中溶解氣體的溶解度進行聚類，得到多個溶解氣體的析出溫度，具體包括：

4、在變壓器油中分別設(shè)置多個析出點，對每個析出點分別設(shè)置析出溫度，將變壓器油中溶解氣體分別析出；

5、數(shù)據(jù)采集模塊，用于在變壓器油中的多個析出點設(shè)置電容監(jiān)測裝置，并實時采集每個析出點的電容參數(shù)；

6、數(shù)據(jù)處理模塊，用于對同一時刻的多個析出點的電容參數(shù)進行比較，確定相鄰析出溫度的析出點的電容差值，電容差值用于近似反映一種變壓器油中溶解氣體的濃度；

7、風(fēng)險預(yù)測模塊，用于根據(jù)相鄰溫度的析出點的電容差值對變壓器進行故障分析，判斷變壓器每一類故障的風(fēng)險；

8、故障鏈條模塊，用于對變壓器每一類故障的風(fēng)險進行時空分析，驗證風(fēng)險預(yù)測模塊的判斷，得到變壓器的驗證判斷；

9、規(guī)劃模塊，根據(jù)變壓器的驗證判斷對變壓器的維修和管理進行調(diào)度。

10、進一步的，對變壓器油中溶解氣體的溶解度進行聚類，得到多個溶解氣體的析出溫度，包括：

11、設(shè)定析出點的析出溫度范圍；

12、獲取變壓器油中的每種溶解氣體在析出溫度范圍內(nèi)的溶解度；

13、將溶解氣體劃分為故障指示氣體和無關(guān)氣體；

14、根據(jù)溶解度，確定每種溶解氣體在析出溫度范圍的溶解波動溫度；

15、對溶解波動溫度進行排序，確定故障指示氣體對應(yīng)的溶解波動溫度；通過故障指示氣體對應(yīng)的溶解波動溫度對無關(guān)氣體的溶解波動溫度進行篩選，以得到無關(guān)氣體中的對應(yīng)的溶解波動溫度，并將對應(yīng)的溶解波動溫度作為第一析出溫度；

16、對每種故障指示氣體的溶解波動溫度進行排序，將析出溫度范圍內(nèi)每種故障指示氣體的溶解波動溫度分別作為第二析出溫度至第n析出溫度。

17、進一步的，在變壓器油中的多個析出點設(shè)置電容監(jiān)測裝置，并實時采集每個析出點的電容參數(shù)，包括：

18、析出點包括針體，在變壓器油的底部固定間隔設(shè)置多個用于對變壓器油加熱的針體，每個針體分別設(shè)置不同的析出溫度；

19、在針體的上方固定安裝電容監(jiān)測裝置，電容監(jiān)測裝置按固定時間間隔采集析出點的電容參數(shù)。

20、進一步的，對同一時刻的多個析出點的電容參數(shù)進行比較，確定相鄰的析出溫度的析出點的電容差值，包括：

21、根據(jù)每個析出點的電容參數(shù)構(gòu)建每個析出點的電容曲線；

22、對電容曲線進行斜率分析，確定每個電容曲線的平穩(wěn)段；

23、確定每個電容曲線的平穩(wěn)段對應(yīng)的時間集合的交集；

24、選擇平穩(wěn)段對應(yīng)的時間集合的交集中的任一時刻，比較該時刻多個析出點的電容參數(shù)，得到相鄰的析出溫度的析出點的電容差值。

25、進一步的，根據(jù)相鄰溫度的析出點的電容差值對變壓器進行故障分析，判斷變壓器每一類故障的風(fēng)險，包括：

26、進行模擬實驗，具體包括：

27、取n個相同量的變壓器油作為n個樣本；

28、對于每種故障指示氣體，分別在每個樣本中溶解不同量；

29、建立相鄰溫度的析出點的電容差值和故障氣體的近似濃度的映射模型，映射模型的公式如下：

30、；

31、其中，表示相鄰溫度的析出點的電容差值映射的第種故障指示氣體濃度的預(yù)測值；表示指數(shù)項，表示第一比例系數(shù)，表示自然常數(shù)，表示指數(shù)項的增速系數(shù)，表示析出溫度的析出點和析出溫度的析出點的電容差值；表示二次項，表示第二比例系數(shù)；表示常數(shù)項；

32、映射模型的誤差函數(shù)如下：

33、；

34、其中，表示所有的樣本的預(yù)測值和樣本值的誤差的總和；表示樣本數(shù)量，表示樣本的樣本數(shù)量索引；表示第個樣本的樣本值，表示第個樣本的預(yù)測值；

35、通過專家法對每種故障指示氣體的濃度劃分預(yù)警最大濃度，對映射模型的預(yù)測值進行歸一化處理，得到歸一化值，歸一化值表示變壓器相應(yīng)的故障的風(fēng)險概率；

36、其中，樣本值表示實際的樣本中溶解的故障指示氣體濃度；預(yù)測值表示映射模型預(yù)測的樣本中溶解的故障指示氣體濃度；映射模型的公式中的自定義系數(shù)均通過優(yōu)化算法確定取值。

37、進一步的，映射模型的公式中的自定義系數(shù)均通過優(yōu)化算法確定取值，包括：

38、隨機生成符合約束條件的個體數(shù)量為r的初始化種群，并初始化當(dāng)前迭代次數(shù)為1；

39、對種群個體進行編碼，編碼向量表示為：；

40、將映射模型的誤差函數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)，得到每個個體的目標(biāo)函數(shù)值；

41、根據(jù)個體的目標(biāo)函數(shù)值對個體進行從小到大的排序，保留種群中目標(biāo)函數(shù)值較小的固定比例的個體，將剩余個體作為父代進行更新，直至達到預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)，以得到對應(yīng)的個體，并將對應(yīng)的個體作為映射模型的公式中的自定義系數(shù)的取值。

42、進一步的，將剩余個體作為父代進行更新，包括：

43、暫停更新因子，為隨機數(shù)，用于在父代迭代更新前對每個父代取隨機值，；當(dāng)＜預(yù)設(shè)暫停值時，則對相應(yīng)的父代暫停迭代更新；

44、對父代的更新包括全局更新、局部更新和收斂更新；

45、全局更新的公式如下：

46、；其中，表示第次迭代個體的更新向量，表示第次迭代個體的更新向量，表示第次迭代全局目標(biāo)函數(shù)值最低的個體，表示自然常數(shù)，表示指數(shù)系數(shù)，表示隨機數(shù)，，表示最大迭代次數(shù)，表示比例系數(shù)；

47、局部更新的公式如下：

48、；其中，表示縮放系數(shù)，表示符合正態(tài)分布的隨機數(shù)；

49、收斂更新的公式如下：

50、；表示步長系數(shù)。

51、進一步的，對變壓器每一類故障的風(fēng)險進行時空分析，驗證風(fēng)險預(yù)測模塊的判斷，得到變壓器的驗證判斷，包括：

52、根據(jù)變壓器每一類故障的風(fēng)險概率，對變壓器的故障進行排序，并確定高于預(yù)設(shè)的概率閾值的變壓器故障，得到第一備選故障集合；

53、基于先驗知識，構(gòu)建變壓器的故障關(guān)系鏈條，故障關(guān)系鏈條表示變壓器的故障發(fā)生的邏輯順序；

54、將第一備選故障集合中的故障與故障關(guān)系鏈條進行擬合；

55、若第一備選故障集合中存在至少一個故障關(guān)系鏈條，則第一備選故障集合得到第一驗證判斷；

56、根據(jù)第一備選故障集合中存在的故障關(guān)系鏈條，確定每個故障關(guān)系鏈條的起始故障和終止故障；

57、若每個故障關(guān)系鏈條中從起始故障到終止故障的風(fēng)險概率保持遞減狀態(tài)，則第一備選故障集合得到第二驗證判斷。

58、進一步的，根據(jù)變壓器的驗證判斷對變壓器的維修和管理進行調(diào)度，包括：

59、響應(yīng)于變壓器故障的風(fēng)險概率的變壓器，通過啟動氣相色譜儀對變壓器油進行測定；

60、響應(yīng)于第一驗證判斷的變壓器，通過啟動氣相色譜儀對變壓器油進行測定，并立刻通知變壓器的相關(guān)負責(zé)人；

61、響應(yīng)于第二驗證判斷的變壓器，通過啟動氣相色譜儀對變壓器油進行測定，并立刻停機檢修。

62、一種基于變壓器油中溶解氣體監(jiān)測的ai預(yù)警方法，應(yīng)用于所述的系統(tǒng)中，包括：

63、步驟1，對變壓器油中溶解氣體的溶解度進行聚類，得到多個溶解氣體的析出溫度，具體包括：

64、在變壓器油中分別設(shè)置多個析出點，對每個析出點分別設(shè)置析出溫度，將變壓器油中溶解氣體分別析出；

65、步驟2，在變壓器油中的多個析出點設(shè)置電容監(jiān)測裝置，并實時采集每個析出點的電容參數(shù)；

66、步驟3，對同一時刻的多個析出點的電容參數(shù)進行比較，確定相鄰析出溫度的析出點的電容差值，電容差值用于近似反映一種變壓器油中溶解氣體的濃度；

67、步驟4，根據(jù)相鄰溫度的析出點的電容差值對變壓器進行故障分析，判斷變壓器每一類故障的風(fēng)險；

68、步驟5，對變壓器每一類故障的風(fēng)險進行時空分析，驗證風(fēng)險預(yù)測模塊的判斷，得到變壓器的驗證判斷；

69、步驟6，根據(jù)變壓器的驗證判斷對變壓器的維修和管理進行調(diào)度。

70、本發(fā)明的有益效果在于：通過實時監(jiān)測電容變化并利用氣體濃度映射模型，提供了一種近似的氣體監(jiān)測方法，減少了氣相色譜儀的持續(xù)運行需求，有效降低了成本和維護難度。系統(tǒng)通過優(yōu)化算法和先驗知識構(gòu)建的故障鏈條分析，實現(xiàn)了高精準(zhǔn)的故障預(yù)警；同時，結(jié)合間隔運行的氣相色譜儀進一步驗證，使得檢測更加準(zhǔn)確，為變壓器提供高效、經(jīng)濟且穩(wěn)定的故障預(yù)警方案。