CN105785244B - 一种新型变压器油绝缘特性的判定方法 - Google Patents
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Abstract
一种判定变压器油绝缘特性的方法，具体包括以下步骤:1）制备含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样；2）对变压器油样进行绝缘特性实验测试；3）构建变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的模糊关系；4）将待测变压器油中的颗粒污染物检测出来后，根据步骤3）构建变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的模糊关系分析判断变压器油的绝缘特性。本发明利用模糊辨识技术来判定变压器油的绝缘特性，无需利用复杂的实验操作即可作出判断，避免实验测试过程中的人为因素影响，提高变压器油的绝缘特性判定的准确性和有效性。
Description
技术领域
本发明是一种新型变压器油绝缘特性的判定方法，特别涉及变压器油液绝缘特性判定技术领域。
背景技术
变压器油作为电力设备中重要的绝缘介质，绝缘特性是其最重要的性质，击穿电压是表征变压器油的重要电气性能指标，能直接反应变压器油中是否存在极性杂质。变压器油在生产以及运行过程中不可避免的受到污染，如变压器中绝缘纸等纤维颗粒、碳颗粒以及金属颗粒等，尤其是金属颗粒对油液的击穿电压有直接的影响，并且随着油中铜、铁颗粒物含量的不同，油液击穿电压等性能指标受影响的程度及影响机理也不同。油液中混入了铜、铁等金属颗粒，悬浮的金属颗粒杂质在电场作用下沿电场排列形成“小桥”，使油液发生击穿，油液中铜、铁金属颗粒的含量不同、粒径不同，架桥现象形成的可能性不同。因此对变压器油绝缘特性的判定对保护电力设备的安全运行至关重要。
目前针对变压器油绝缘特性的判定是根据《GB/T507-2002绝缘油击穿电压的测定方法》，采用绝缘油介电强度测试仪进行实验测试获取的。首先用石油醚和蒸馏水清洗试样杯和配套的搅拌子，将待测变压器油样置于超声波清洗器中振荡1小时，使油样混合均匀及避免油样中有气泡产生。再取振荡后的油样300ml倒入试样杯中，使油样没过电极，将搅拌子置于试样杯中用于测试过程中搅拌油样，再将试样杯轻轻搁在高压电极上，再合上有机玻璃绝缘罩即可开始检测。油样静置300s后开始升压，当油样击穿或升至最高设定值，仪器自动切断主回路电源，之后开始降压至零电压，再等待300s，完成后自动搅拌30s，随后又开始升压，如此重复即可测得6次击穿电压值。
可见根据《GB/T507-2002绝缘油击穿电压的测定方法》对变压器油绝缘特性的判定比较复杂，需要一定的实验操作经验以及熟练性，实验测试的过程中还需要一些辅助试剂，成本较高。
模糊的概念首先是由Zadeh于 1973年提出的，它是一种本质非线性模型，适于表达复杂系统的动态特性。被描述为通过隶属度函数表示的几个局部线性模型的分段插值,并被证明可以任意精度逼近非线性系统,可以将现代复杂非线性系统转化为多个模糊规则,其规则后件具有线性特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种判定变压器油绝缘特性的方法，通过模糊辨识技术手段，将变压器油中的颗粒污染物的含量、种类以及粒经大小等因素控制及推理过程纳入模糊运算策略,能够比较精确地反映出变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的关系,从而有效判断变压器油绝缘特性的方法，该判定方法简单快捷、可重复性好，无需利用复杂的实验操作即可作出判断，具有可推广的实用价值。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下所述的技术方案:
一种判定变压器油绝缘特性的方法，具体包括以下步骤:
1）制备含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样；
2）对变压器油样进行绝缘特性实验测试；
3）构建变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的模糊关系；
4）将待测变压器油中的颗粒污染物检测出来后，根据步骤3）构建变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的模糊关系分析判断变压器油的绝缘特性。
所述步骤1）中的制备含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样，是根据均匀设计法，将配制好的铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒油样置于超声波振荡器中在温度60℃振荡8小时，使其处于均匀状态后，制得含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样。
所述步骤2）的对变压器油样进行绝缘特性实验测试，是根据《GB/T507-2002绝缘油击穿电压的测定方法》，采用绝缘油介电强度测试仪对含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样进行击穿电压性能指标测试，每组油样进行6次击穿实验，以6次结果的算术平均值作为该油样的击穿电压值。
所述步骤3）的构建变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的模糊关系，是将步骤1）中制备的含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样中的不同粒径、不同含量的颗粒物作为模糊辨识模型的输入变量，并利用模糊聚类算法进行辨识模型的输入参数；将步骤2）中实验测试得到的对应油样的击穿电压值作为模糊辨识模型的输出变量，利用递推最小二乘法辨识模型的输出参数。
采用如上所述的技术方案，本发明具有以下有益效果:
1、本发明利用模糊辨识技术来判定变压器油的绝缘特性，无需利用复杂的实验操作即可作出判断，避免实验测试过程中的人为因素影响，提高变压器油的绝缘特性判定的准确性和有效性；
2、本发明的判定方法简单快捷、可重复性好，不仅对变压器油的绝缘特性判定结果可靠，而且判定周期较短。
附图说明
图1为本发明一种判定变压器油绝缘特性的方法的流程图。
图2 实验测试油样的击穿电压变化趋势图.。
具体实施方式
以下通过一个具体的实施例对本发明进一步说明。
本实施例所用仪器设备如下：
超声波振荡器（昆山苏美超声仪器有限公司生产）：KQ-400KDB型，超声功率400W，超声频率40KHz；油品污染度测试仪器：HIAC8012型；绝缘油介电强度测试仪：II J-II-80KV型，测量范围是0-80kv，电极间距为2.5mm，测试精度为3%。
本实施例，判定变压器油绝缘特性的方法，具体步骤如下:
1）制备含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样；根据均匀设计法，设计本实施例为三因素、二十四水平试验，选用U24(246)表；根据U24(246)表的使用要求，选取该表的1、3、5三列组成U24(243)表；把三个因素（铜、铁、二氧化硅）分别放在U24（243）表中的三列上，将各因素对应的水平填入表内，即获得具体的油样配制方案；根据均匀设计表中的实验条件，将配制好的铜、铁以及二氧化硅颗粒油样置于超声波振荡器中振荡8小时（温度60℃）使其处于均匀状态后，盛入1L锥形瓶，共24组混合油样。
2）对变压器油样进行绝缘特性实验测试；根据《GB/T507-2002绝缘油击穿电压的测定方法》，采用绝缘油介电强度测试仪对经过8小时（温度60℃）超声波振荡后的24组混合油样进行击穿电压性能指标测试，每组油样进行6次击穿实验，以6次结果的算术平均值作为该油样的击穿电压值。根据获得的击穿电压数据绘制出不同颗粒物含量的含铜、铁、二氧化硅颗粒物油样的击穿电压变化趋势如图2所示。
3）构建变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的模糊关系；在24组油样中随机选取19组油样作为训练集样本，分别建立油中不同粒径、不同含量的铜、铁颗粒污染物与油样击穿电压值之间的模糊辨识模型以及铜、铁、二氧化硅颗粒物与油样击穿电压值之间的模糊模型；以油样不同粒径、不同含量的颗粒物作为模型的输入变量，对应油样的击穿电压值作为模型的输出变量。
4）将待测变压器油中的颗粒污染物检测出来后，根据步骤3）构建变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的模糊关系分析判断变压器油的绝缘特性。将剩余的5组油样作为验证集样本，利用建立的模型对验证集样本击穿电压值进行预测，以决定系数（R2）和预测均方根误差（RMSE）作为模型的评价指标，决定系数越高和预测均方根误差越小，说明建立的模型预测精度更高。
建立的不同组分、不同粒径、不同含量的颗粒物与变压器油液击穿电压值之间的模糊辨识模型的训练集与验证集的决定系数（R2）分别是0.9703、0.9408；预测均方根误差分别为0.221×10-2、0.188×10-2。
由此获得的变压器油液击穿电压值判断变压器油的绝缘特性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (2)
1.一种判定变压器油绝缘特性的方法，包括以下步骤:
1）制备含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样；
2）对变压器油样进行绝缘特性实验测试；
3）构建变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的模糊关系；
4）将待测变压器油中的颗粒污染物检测出来后，根据步骤3）构建变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的模糊关系分析判断变压器油的绝缘特性；
其特征在于所述步骤3）的构建变压器油中颗粒污染物与变压器油绝缘特性之间的模糊关系，是将步骤1）中制备的含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样中的不同粒径、不同组分和不同含量的颗粒物作为模糊辨识模型的输入变量，并利用模糊聚类算法辨识该模型的输入参数；将步骤2）中对变压器油样进行绝缘特性实验测试得到的对应油样的击穿电压值作为模糊辨识模型的输出变量，并利用递推最小二乘法辨识该模型的输出参数。
2.根据权利要求1所述的一种判定变压器油绝缘特性的方法，其特征在于所述步骤1）中的制备含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样，是根据均匀设计法将配制好的铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒油样置于超声波振荡器中在温度60℃振荡8小时，使其处于均匀状态后，制得含铜、铁金属颗粒以及二氧化硅非金属颗粒的变压器油样。
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