CN107656181B - 一种定量诊断油纸绝缘老化程度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种定量诊断油纸绝缘老化程度的方法：根据多台油纸绝缘变压器现场实测的时域介电谱获取若干个评估绝缘状况的特征值，建立油纸绝缘变压器特征量属性矩阵A _JZ ，并从属性矩中获取每一列特征量的极值。应用同阶评估指标将变压器的属性矩阵A _JZ 转换为无量纲矩阵T _D 。而后构造求解评估绝缘状况特征量的权重系数w _i 的目标函数,优化求解各特征量的权重值。而后根据待评估变压器实测分析获取的p个特征值，通过同阶无量纲变换和计算待评估变压器的油中糠醛含量，最后根据糠醛含量计算值定量判断油纸变压器绝缘的优劣程度。本发明采用多指标变换加权定量评估方法无需繁琐复杂的计算，且诊断结果准确性较高。

Description

一种定量诊断油纸绝缘老化程度的方法

技术领域

本发明涉及一种定量诊断油纸绝缘老化程度的方法。

背景技术

目前在油纸绝缘老化诊断研究领域中，通常借助介电响应特征参量定性分析油纸绝缘状态，并已得到专家们的关注和广泛地得到应用。然而，迄今为止，多数研究和应用介电特征量分析评估油纸绝缘状态时，都仅停留在定性分析中，无法对单台变压器的绝缘状态作出确切的诊断，必需通过两台及以上变压器的实测数据进行对比分析，才能得出绝缘程度优劣的诊断结果。这种评估方法不仅需要繁琐的计算过程，而且诊断结果的准确性较难保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定量诊断油纸绝缘老化程度的方法。本发明提出的多特征值变换加权的定量评估方法填补了变压器油纸绝缘状态定量评估这一研究领域中的空白，为今后有效地评估油纸绝缘老化状态提供了一种可靠而有力的评估手段。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种定量诊断油纸绝缘老化程度的方法，其包括以下步骤：步骤S1：根据k台油纸变压器实测的时域介电谱获取若干个评估绝缘状况特征值，建立属性矩阵A_JZ，如式(1)所示：

在矩阵A_JZ中，x_i，i＝1,2,3,…,p表示评估变压器绝缘状态的第i列特征值；x_p+1列元素表示变压器油中糠醛含量的检测值，单位为mg/L；a_j,z，j＝1,2,3,…,k；z＝1,2,3,…,p表示第j台变压器的第z个绝缘评估特征值；步骤S2：将属性矩阵A_JZ各列的特征值，按下式获取每一列元素的最大值和最小值：

i＝z＝1,2,…,p+1

i＝z＝1,2,…,p+1

步骤S3：将属性矩阵A_JZ各元素值按照式(2)或式(3)进行同阶评估指标无量纲变换，即：

或

通过同阶变换后，将属性矩阵A_JZ转换为无量纲矩阵T_D，如式(4)所示：

步骤S4：建立式(5)权重优化配置系数w(i)，i＝1,2,3,…,p的目标函数，并计算式(5)的权值w(i)(i＝1,2,3,…,p)：

式中t_i,j和t_i,p+1分别是无量纲矩阵T_D中第i行第j列和p+1列的元素值；

步骤S5：给定一台待诊断变压器测试获得的p个特征值，即A^s＝[a₁,a₂，…,a_p]，首先应用步骤S3进行同阶变换，得到无量纲特征值：T^s＝[t₁，t₂，…，t_p]；然后将权重优化配置系数w(i)，i＝1,2,3,…,p；代入式(6)计算变压器的综合诊断特征值T^c；

步骤S6：按式(7)将综合诊断特征值T^c变换为油中糠醛含量计算值D_K；

D_K＝T^c(x_p+1-min-x_p+1-max)+x_p+1-max (7)

根据D_K值判断变压器油纸绝缘老化状况。

进一步的，S6中根据D_K值判断变压器油纸绝缘老化状况包括以下标准：

1)若D_K<0.4时，则油纸绝缘良好；

2)若0.5≤D_K<4时，则油纸绝缘明显老化、绝缘寿命趋近中期；

3)若D_K≥4时，则油纸绝缘严重老化、绝缘寿命已接近晚期。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：目前电力变压器的油纸绝缘状态评估仅止步于定性分析，即通过两台及以上变压器的实测数据进行分析对比，才能得出绝缘程度优劣的诊断结果。本发明提出采用多指标变换加权定量评估方法无需繁琐复杂的计算，且诊断结果准确性较高。该方法填补了变压器油纸绝缘定量诊断这一研究领域中的空白，为今后有效地评估油纸绝缘老化状况提供了一种可靠而准确的评估手段。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步解释说明。

涉及本发明提出的一种定量诊断油纸绝缘老化程度的方法，其分析过程和应用步骤按如下进行：

步骤S1：首先根据k台油纸变压器实测的时域介电谱获取若干个评估绝缘状况特征值，建立属性矩阵A_JZ，如式(1)所示。

在矩阵A_JZ中，x_i(i＝1,2,3,…,p)表示评估变压器绝缘状态的第i列特征值；x_p+1列元素表示变压器油中糠醛含量的检测值，单位为mg/L；a_j,z(j＝1,2,3,…,k；z＝1,2,3,…,p)表示第j台变压器的第z个绝缘评估特征值；

步骤S2：将属性矩阵A_JZ各列的特征值,按下式获取每一列元素的最大值和最小值。

i＝z＝1,2,…,p+1

i＝z＝1,2,…,p+1

步骤S3：将属性矩阵A_JZ各元素值按照式(2)或式(3)进行同阶评估指标无量纲变换。即：

或

通过同阶变换后，将属性矩阵A_JZ转换为无量纲矩阵T_D，如式(4)所示。

步骤S4：建立式(5)权重优化配置系数w(i)，i＝1,2,3,…,p的目标函数，并计算式(5)的权值w(i)(i＝1,2,3,…,p)。

式中t_i,j和t_i,p+1分别是无量纲矩阵T_D中第i行第j列和p+1列的元素值。

步骤S5：给定一台待诊断变压器测试获得的p个特征值，即A^s＝[a₁,a₂，…,a_p]，首先应用步骤3进行同阶变换，得到无量纲特征值：T^s＝[t₁，t₂，…，t_p]。然后将权重优化配置系数w(i)(i＝1,2,3,…,p)代入式(6)计算变压器的综合诊断特征值T^c。

步骤S6：按式(7)将综合诊断特征值T^c变换为油中糠醛含量计算值D_K。

D_K＝T^c(x_p+1-min-x_p+1-max)+x_p+1-max (7)

进一步的，根据D_K值判断变压器油纸绝缘老化状况：

1)若D_K<0.4时，则油纸绝缘良好；

2)若0.5≤D_K<4时，则油纸绝缘明显老化、绝缘寿命趋近中期；

3)若D_K≥4时，则油纸绝缘严重老化、绝缘寿命已接近晚期。

在本发明一具体实施例中：

1)根据T₁～T₂₀20台变压器现场测试、分析提供的油纸绝缘老化状况特征值，如x₁～x₅列分别表示：弛豫数量、线型参数、弛豫电量、最大时间常数和极化指数等5个评价指标；x₆列表示变压器油中糠醛含量检测值。根据步骤1建立属性矩阵A_JZ，如式(8)所示。

2)根据步骤S2.从属性矩阵A_JZ中获取每一列特征值的最大值和最小值。

x_-max＝[8,0.92,9.21,4899.1.96,6.13]；x_-min＝[5,0.56,0.8,87,1.4,0.02]

3)根据步骤S3.将属性矩阵A_JZ各特征值,按照式(2)或式(3)进行同阶评估指标变换为无量纲矩阵T_D，如式(9)所示。

4)根据步骤S4.中的式(5)和结合无量纲矩阵T_D建立权重优化配置系数w(i)(i＝1,2,…,5)的目标函数，并优化计算目标函数的权值w(i)(i＝1,2,…,5)为：

w＝[0.0832，0.2114，0.2891，0.1080，0.3082]

5)根据步骤S5.将待诊断变压器测试提供的5个特征值(弛豫数量、线型参数、弛豫电量、最大时间常数和极化指数)即：A^s＝[6,0.72,1.80,3452,1.68]，应用步骤S3.进行同阶变换，得到无量纲特征值为：T^s＝[0.667,0.556,0.880,0.746,0.428]。然后代入式(6)计算变压器综合诊断特征值T^c即：

6)根据步骤S6.将综合诊断特征值T^c代入式(7)计算油中糠醛含量值D_K：

D_K＝T^c(x_6-min–x_6-max)+x_6-max＝0.6135*(0.02-6.13)+6.13＝2.3815

根据D_K计算值判断变压器油纸绝缘老化状况：

因为D_K＝2.3815＞0.5，且D_K<4，所以该台变压器的油纸绝缘已出现明显老化且绝缘寿命趋近中期。

为了进一步印证本专利的准确性，对该变压器进行抽油检测，其糠醛含量的实测值为2.38ml/L，即实测值与计算值几乎相同，且该变压器已经运行5年，高压侧出现一定程度的老化。测试结果表明，诊断结果与实际情况是基本一致的。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种定量诊断油纸绝缘老化程度的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：根据k台油纸变压器实测的时域介电谱获取若干个评估绝缘状况特征值，建立属性矩阵A_JZ，如式(1)所示：

在矩阵A_JZ中，x_i，i＝1,2,3,…,p表示评估变压器绝缘状态的第i列特征值；x_p+1列元素表示变压器油中糠醛含量的检测值，单位为mg/L；a_j,z，j＝1,2,3,…,k；z＝1,2,3,…,p表示第j台变压器的第z个绝缘评估特征值；

当变压器绝缘状态特征值为5列时，xl～x5列分别表示：弛豫数量、线型参数、弛豫电量、最大时间常数和极化指数5个评价指标；

步骤S2：将属性矩阵A_JZ各列的特征值，按下式获取每一列元素的最大值和最小值：

i＝z＝1,2,L,p+1

i＝z＝1,2,L,p+1

步骤S3：将属性矩阵A_JZ各元素值按照式(2)或式(3)进行同阶评估指标无量纲变换，即：

或

通过同阶变换后，将属性矩阵A_JZ转换为无量纲矩阵T_D，如式(4)所示：

步骤S4：建立式(5)权重优化配置系数w(i)，i＝1,2,3,…,p的目标函数，并计算式(5)的权值w(i)i＝1,2,3,…,p：

式中t_i,j和t_i,p+1分别是无量纲矩阵T_D中第i行第j列和p+1列的元素值；

步骤S5：给定一台待诊断变压器测试获得的p个特征值，即A^s＝[a₁,a₂，…,a_p]，首先应用步骤S3进行同阶变换，得到无量纲特征值：T^s＝[t₁，t₂，…，t_p]；然后将权重优化配置系数w(i)，i＝1,2,3,…,p；代入式(6)计算变压器的综合诊断特征值T^c；

步骤S6：按式(7)将综合诊断特征值T^c变换为油中糠醛含量计算值D_K；

D_K＝T^c(x_p+1-min-x_p+1-max)+x_p+1-max (7)

根据D_K值判断变压器油纸绝缘老化状况。

2.根据权利要求1所述的定量诊断油纸绝缘老化程度的方法，其特征在于：S6中根据D_K值判断变压器油纸绝缘老化状况包括以下标准：

1)若D_K<0.4时，则油纸绝缘良好；

2)若0.5≤D_K<4时，则油纸绝缘明显老化且绝缘寿命趋近中期；

3)若D_K≥4时，则油纸绝缘严重老化且绝缘寿命已接近晚期。