技术摘要：
基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法，包括：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；对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；对得到的图像，建立图像库，并建立标签  全部
背景技术：
变压器作为电网枢纽，承担着电压等级的转换的功能，扮演着能量传递的角色。电 网络的安全稳定运行离不开其正常的工作状态。由此，对变压器的故障检测尤为重要。目前 对变压器故障的检测方法可大致分为非电气量检测和电气量检测。非电气量检测包括DGA 分析、超声波检测法、红外线测温等。电气量检测包括频率响应法、局部放电检测等。利用频 率响应法通过离线检测，对变压器一次测输入扫频正弦信号获取二次侧与一次侧的对比幅 值差异，能够较好的得到不同故障下幅频曲线差异。根据分析曲线变化，达到故障诊断的目 的。其方法不仅正确率高，且相对于DGA而言，误判的可能性更小，更能精确把握故障所在。 相比与红外测温，更依赖于对曲线的判断而不是对温度的主观判断。因而频率响应法在变 压器的故障诊断中应用越来越广泛。 针对频率响应法已有很多对频率响应法相关的研究，来整合各种故障变化对频响 曲线的影响。然而现有技术中对频率响应法的利用不足，主要表现在：①、不能利用频响曲 线的部分差异而有效的对变压器进行故障诊断。②、不能利用现有方法对频响数据挖掘，过 多的依赖认为的判断。 中国专利“基于频响阻抗法的变压器绕组变形检测方法”(CN106338237A)，通过对 频率响应法创新，获得频响阻抗数据。其方法利用两幅图像的曲线相似度为判据，能有效诊 断变压器是否处于故障状态。然而却并不能诊断出该故障属于哪种类型，更不能判断出处 于何种故障等级之下。 中国专利“一种变压器故障诊断方法及装置”(CN108267660B)，提供了异种利用冲 击电压的方式对变压器是否故障进行判断，通过在低压侧输入冲击电压，观察高压侧的电 压信号，对其进行分析。然而同上者一样，依然不能诊断出故障类型，只能判断变压器的工 作状态是否异常。 可见，在利用电气量对变压器进行故障诊断时，主要问题是对数据的利用不足。无 法根据已有方法获取的数据进行处理而得到较为精确的诊断结果和较高的识别准确性。
技术实现要素：
针对以上问题，本发明提供一种基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方 法，该方法能对频率响应法获得的电气量数据有效利用，达到对变压器进行较为精确的故 障诊断目的。与现有的检测手段相比，该方法同样具有很高的准确度，不仅能识别出故障类 型，更能呈现出所属故障类型的故障程度，有利于检修人员全面评估待测变压器的运行状 态。 本发明采取的技术方案为： 4 CN 111597957 A 说　明　书 2/6 页 基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法，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； 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。 所述步骤1中，在诊断某类变压器绕组故障前，需要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： 仿真得到共46组数据，包括首部、中部、尾部的分别在C、K、L三种故障类型下元件 参数值增加20％、40％、60％、80％、100％的45组故障数据、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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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 5 CN 111597957 A 说　明　书 3/6 页 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。 本发明一种基于形态学图像处理的变压器绕组故障诊断方法，技术效果如下： (1)：引入图像库的方法，充分涵盖了变压器的故障类型。 (2)：结合形态学对幅频曲线进行分析，充分的对幅频曲线进行挖掘，以对比量化 的方法判断幅频曲线的吻合程度。 (3)：诊断方法克服了对变压器运行状态评估不足的瓶颈，提供了更加精细完备的 诊断结果。在是否故障的基础上提供了故障类型以及对应故障等级区间的故障信息。 (4)：本发明提出了一种对变压器频率响应法曲线进行分析及诊断的方法。引入了 图像库的概念，并给出了构建图像库的方法、流程和规则。结合图像处理技术与形态学方 法，利用图像合并、调整灰度值信息、图像取反、图像填充、面积计算等操作，将频率响应法 的幅频曲线特性的差异直观表现并且量化。输入待测变压器幅频曲线的两端频率段图像通 过上述操作利用程序诊断，能有效识别待测变压器的故障类型及对应的故障等级区间。全 面精细的对待测变压器进行了状态评估。 (5)：通过验证证明，本发明对故障识别效果精确，表现良好。相较于现有的变压器 绕组诊断方法，本发明不仅识别准确度高，且在判断变压器是否有故障的基础上，更深一步 的指出了其故障类型并推测出其可能的故障等级区间，更加全面具体的呈现出来待测变压 器的运行状态。 附图说明 图1为构建的图像库示意图。 图2为本发明的程序流程图。 图3为故障类型仿真验证结果图。 图4为故障等级仿真验证结果图。