[发明专利]基于数据驱动的核电站电力变压器状态评估与寿命预测方法

权利要求书

1.基于数据驱动的核电站电力变压器状态评估与寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，收集核电站电力变压器的实际试验、检修及运维数据，结合多物理场模拟仿真数据，构建用于核电站电力变压器状态评估的数据集合；

步骤2，以步骤1所获得的大量实际与仿真数据集合为基础，采用数据挖掘方法，计算核电站电力变压器的老化数据与健康基准模型之间的马氏距离，并据此将设备划分为不同的健康等级，实现对设备状态的准确评估；

步骤3，通过对步骤2所获得的核电站电力变压器当前的健康状态以及运行数据的智能分析，实现对故障以及剩余寿命的预测工作。

2.根据权利要求1所述的基于数据驱动的核电站电力变压器状态评估与寿命预测方法，其特征在于，步骤1中，包括采用对在运核电站进行实地调研和收资方式，收集核电站电力变压器的试验、检修及运行维护过程中的各类实际数据。

3.根据权利要求1所述的基于数据驱动的核电站电力变压器状态评估与寿命预测方法，其特征在于，步骤1中，还包括构建核电站电力变压器的多物理场耦合仿真体系，包括以下步骤：

根据具体的任务包线、工作模态以及结构模型，设置求解区域内电磁场、温度场和应力应变场的控制方程、边界条件、初始条件和激励源，考虑所有材料参数对物理场的依赖性以及不同物理场之间的源效应，将单一物理场的定解问题与其他物理场耦合起来，得到更加接近实际物理过程的多物理场定解问题，即一组非线性耦合偏微分方程；进一步，结合辅助微分方程、多层嵌套及有限元技术，克服多物理场耦合求解过程中遇到的时空多尺度以及参数非线性问题，建立核电站电力变压器“电-磁-热-力”的多物理场模型；采用直接-间接耦合形式对多物理场模型进行求解，即以直接耦合形式求解强耦合部分，以间接耦合形式求解弱耦合部分；以上述核电站电力变压器的多物理场耦合仿真体系为基础，结合模特卡罗数值分析方法，对不同工况下的设备状态以及不同的老化阶段进行模拟，提取与健康特征相关的理化参数和电气参数，通过大量的仿真，获得状态评估所需的老化仿真数据。

4.根据权利要求1所述的基于数据驱动的核电站电力变压器状态评估与寿命预测方法，其特征在于，步骤2中，对实际数据进行预处理，消除背景噪声及其他工况叠加信号对待处理数据的影响。

5.根据权利要求1所述的基于数据驱动的核电站电力变压器状态评估与寿命预测方法，其特征在于，步骤2中，对的老化仿真数据及预处理之后的实际数据进行解耦，计算老化数据与健康基准模型之间的马氏距离，并通过聚类分析将其划分成不同健康等级，得到设备老化状态评估结果。

6.根据权利要求1所述的基于数据驱动的核电站电力变压器状态评估与寿命预测方法，其特征在于，步骤2中，将核电站电力变压器当前的运行状态参数输入到所建立的多物理场耦合仿真体系中，根据仿真输出结果，能够实现对设备绝缘状态的实时评估。

7.根据权利要求1所述的基于数据驱动的核电站电力变压器状态评估与寿命预测方法，其特征在于，步骤3，通过对所获得的核电站电力变压器当前的健康状态以及运行数据的智能分析，实现对剩余寿命以及故障的预测工作；核电站电力变压器由于受环境应力和工作应力因素影响，绝缘退化过程呈非线性和时变性，性能退化规律较为复杂且难以精确描述；针对测量过程中存在的数据随机性以及累积误差大问题，以各理化特征参量及电气特征参量多源异构类型数据为基础，对核电站电力变压器的绝缘状态进行智能分析，实现对核电站电力变压器剩余寿命和绝缘故障的预测。

8.根据权利要求7所述的基于数据驱动的核电站电力变压器状态评估与寿命预测方法，其特征在于，采用粒子滤波方法及支持向量机方法对核电站电力变压器的绝缘状态进行智能分析。