CN110927488B - 一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法 - Google Patents

一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110927488B
CN110927488B CN201911182365.XA CN201911182365A CN110927488B CN 110927488 B CN110927488 B CN 110927488B CN 201911182365 A CN201911182365 A CN 201911182365A CN 110927488 B CN110927488 B CN 110927488B
Authority
CN
China
Prior art keywords
membership function
transformer
semi
trapezoidal
data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911182365.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110927488A (zh
Inventor
唐爱红
杨惠源
黎咏梅
赵永生
王晓晨
王耿
陶少雄
苑金勇
华江
唐昊
季伟伟
邱大林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South To North Water Transfer Middle Route Information Technology Co ltd
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
South To North Water Transfer Middle Route Information Technology Co ltd
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South To North Water Transfer Middle Route Information Technology Co ltd, Wuhan University of Technology WUT filed Critical South To North Water Transfer Middle Route Information Technology Co ltd
Priority to CN201911182365.XA priority Critical patent/CN110927488B/zh
Publication of CN110927488A publication Critical patent/CN110927488A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110927488B publication Critical patent/CN110927488B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/003—Environmental or reliability tests
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于新型隶属度函数的变压器运行状态监测方法，包括如下步骤：(1)采集变压器运行工况数据、电气试验数据和故障记录数据，并将这些数据归一化处理；(2)求得设备投运时间与变压器健康指数HI的关系，并将HI作为参考变量，利用指数分布求得计及健康指数影响的半梯形半岭形和半梯形半三角形隶属度函数；(3)将归一化后的数据代入上述隶属度函数中得到变压器各状态量的运行情况。与传统方法相比，改进后的隶属度函数会随着变压器投运时间的变化而变化，并使得运行状态评价结果随着投运时间的增加而偏于严格，更符合变压器设备的老化故障过程。

Description

一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法
技术领域
本发明涉及一种变压器运行状态检测评估技术领域，尤其涉及一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法。
背景技术
近年来，随着电力系统检修技术的发展，电力变压器检修方法逐渐从定期检修向状态检修发展。作为状态检修的基础，需要对已投运变压器进行运行状态评估。模糊层次分析法作为一种变压器运行状态评估方法，可综合考虑变压器的电气试验结果、运行环境、故障及检修历史和家族质量缺陷等参考指标，客观准确的得到变压器运行状态。
在使用模糊层次分析法进行运行状态评估时，要对变压器各参考指标的运行状态进行模糊化处理。传统的方法是将变压器的运行状态分为正常、注意、异常和严重四个状态，然后使用半梯形半岭形和半梯形半三角形隶属度函数分别求得各参考指标的运行情况相对于以上四个状态的隶属度。但传统方法中隶属度函数是一组参数固定的函数，不能反应变压器随着投运时间的增加而产生的加速失效老化故障过程，对于投运年限较长的变压器可能会导致运行状态评价结果偏于乐观。
变压器的健康指数表示设备在运行过程中保持特定性能的满意程度，能够反应设备的老化程度，健康指数越大，则变压器设备的老化程度越高，故障率也随之上升，影响安全稳定运行。但变压器的健康指数，在投运时初始状态确定的状况下，只与设备的预期寿命和投运时间有关，不能综合考虑实际运行过程中各种复杂情况对运行状态的影响。通过分析健康指数的变化特征，可将其作为一个参考变量，结合进隶属度分布函数中去，使隶属度函数的分布符合变压器的老化失效规律。
发明内容
鉴于此，本发明针对传统变压器运行状态模糊层次分析法中的隶属度函数不能反应变压器设备随着投运时间增加而加速老化失效的缺点，结合变压器的健康指数的概念，提出了一种隶属度函数的计算方法，使得隶属度函数的分布随着健康指数的变化而变化，从而使隶属度函数能够反应变压器设备随着投运时间增加而导致的加速老化失效规律。使得变压器运行状态评价结果更加谨慎和严格。
本发明的技术方案是这样实现的：一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法，包括以下技术步骤：
1.一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
步骤1、采集数据，包括变压器运行工况数据、电气试验数据和故障记录数据，并将这些数据归一化处理。
步骤2、根据下式求得变压器健康指数关于设计使用寿命和已投运时间的关系表达式：
Figure GDA0002836462290000021
式中，HI表示变压器的健康指数，Tdes表示变压器设备的设计使用寿命，ΔT表示变压器设备的已投运时间。
步骤3、通过传统变压器运行状态模糊层次分析法中使用的半梯形半岭形和半梯形半三角形隶属度函数，得到半梯形半岭形隶属度函数与x轴的六个交点{xL1,xL2,xL3,xL4,xL5,xL和半梯形半三角形隶属度函数与x轴的四个交点{xS1,xS2,xS3,xS4}。
步骤4、根据步骤2中得到的变压器健康指数HI，利用下式得到修正后的隶属度函数与x轴的交点值{x'L1,x'L2,x'L3,x'L4,x'L5,x'L6}和{x'S1,x'S2,x'S3,x'S4}：
X'＝[eHI·(1-X)-eHI]/m
m＝1-eHI
式中，X'表示修正后的隶属度函数与x轴的交点值，HI表示变压器的健康指数，X表示修正前的隶属度函数与x轴的交点值。
步骤5、根据步骤4中得到的修正后的隶属度函数与x轴的交点值，求得修正后的半梯形半岭形隶属度函数为：
Figure GDA0002836462290000022
Figure GDA0002836462290000031
Figure GDA0002836462290000032
Figure GDA0002836462290000033
半梯形半三角形隶属度函数为：
Figure GDA0002836462290000034
Figure GDA0002836462290000035
Figure GDA0002836462290000041
Figure GDA0002836462290000042
式中{μV1(x),μV2(x),μV3(x),μV4(x)}分别表示x的值隶属于状态正常、注意、异常、严重的程度。
步骤6、将步骤1中采集的数据带入半梯形半三角形隶属度函数和半梯形半岭形隶属度函数中，得到当前变压器各状态量隶属于正常、注意、异常和严重的程度。
在上述的一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法，运行工况包括温度、振动噪音、外观锈蚀污损、过负荷次数、冷却装置工作状态；电气试验包括绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、铁心绝缘电阻、交流耐压、绕组电压分接比、红外测温；故障记录数据包括家族性缺陷、短路次数、故障检修记录、环境温度、环境湿度。
在上述的一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法，振动噪音、外观锈蚀污损、过负荷次数、冷却装置工作状态、家族性缺陷、短路次数、故障检修记录归一化后的数据代入半梯形半三角形隶属度函数得到各状态量隶属于正常、注意、异常和严重的程度；温度、绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、铁心绝缘电阻、绕组电压分接比、红外测温、环境温湿度归一化后的数据代入半梯形半岭形隶属度函数得到各状态量隶属于正常、注意、异常和严重的程度
本发明的有益效果如下：本发明提出的一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法，与传统的计算方法相比，考虑了变压器健康指数对隶属度函数分布的影响，使隶属度函数的分布随着健康指数的增大而更偏向严重状态的方向分布，从而使运行状态评价结果更加符合变压器设备加速老化失效规律，使得评价结果相比传统方法更加谨慎和保险。
附图说明
图1为不同投运时间下隶属度函数修正前后X轴坐标转换对应关系图；
图2为不同投运时间下半梯形半三角形隶属度函数示意图；
图3为不同投运时间下半梯形半岭形隶属度函数示意图；
具体实施方式
一种变压器运行状态模糊层次分析法中隶属度函数的计算方法具体步骤实施如下：
(1)采集数据，包括变压器温度、振动噪音、外观锈蚀污损、过负荷次数、冷却装置工作状态；绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、铁心绝缘电阻、交流耐压、绕组电压分接比、红外测温；家族性缺陷、短路次数、故障检修记录、环境温度、环境湿度，并将上述数据归一化处理。(2)根据变压器健康指数的经验计算公式，得到变压器健康指数关于设计使用寿命和已投运时间的关系表达式：
Figure GDA0002836462290000051
式中，HI表示变压器的健康指数，Tdes表示变压器设备的设计使用寿命，ΔT表示变压器设备的已投运时间。根据现场某实际变压器数据，该变压器设计使用寿命为15年，则该变压器的健康指数表达式为：
HI＝0.5×eln(6.5/0.5)×ΔT/15
(3)通过传统变压器运行状态模糊层次分析法中使用的半梯形半岭形和半梯形半三角形隶属度函数，得到半梯形半岭形隶属度函数与x轴的六个交点{xL1,xL2,xL3,xL4,xL5,x和半梯形半三角形隶属度函数与x轴的四个交点{xS1,xS2,xS3,xS4}。这里参考传统方法中隶属度函数经常采用的与x轴交点的取值，则半梯形半岭形隶属度函数与x轴的六个交点分别为{0.3，0.5，0.6，0.75，0.85，0.95}，半梯形半三角形隶属度函数与x轴的四个交点为{0.2，0.4，0.6，0.8}。
(4)根据(1)中得到的变压器健康指数HI，利用下式得到修正后的隶属度函数与x轴的交点值{x'L1,x'L2,x'L3,x'L4,x'L5,x'L6}和{x'S1,x'S2,x'S3,x'S4}：
X'＝[eHI·(1-X)-eHI]/[1-eHI]
这里假设该变压器已经投运的时间分别为1年、5年、10年和15年，则各种情况下隶属度函数与x轴的交点值如表1所示：
表1不同投运时间下隶属度函数与x轴的交点值
Figure GDA0002836462290000052
Figure GDA0002836462290000061
(5)求取修正后的半梯形半岭形隶属度函数；例如投运5年的变压器的隶属度函数为：
Figure GDA0002836462290000062
Figure GDA0002836462290000063
Figure GDA0002836462290000064
Figure GDA0002836462290000065
求取修正后的半梯形半三角形隶属度函数；例如投运5年的变压器的隶属度函数为：
Figure GDA0002836462290000066
Figure GDA0002836462290000071
Figure GDA0002836462290000072
Figure GDA0002836462290000073
(6)将振动噪音、外观锈蚀污损、过负荷次数、冷却装置工作状态、家族性缺陷、短路次数、故障检修记录归一化后的数据代入半梯形半三角形隶属度函数得到各状态量隶属于正常、注意、异常和严重的程度；温度、绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、铁心绝缘电阻、绕组电压分接比、红外测温、环境温湿度归一化后的数据代入半梯形半岭形隶属度函数得到各状态量隶属于正常、注意、异常和严重的程度。
为进一步分析本发明提出的一种变压器运行状态模糊层次分析法中隶属度函数的计算方法，利用表1中计算得到的数据，分别计算投运1年、5年、10年和15年时的隶属度函数，如图2和3所示。从上数据算方法及图示可以看出，随着变压器投运时间的增加，本发明提出的方法使得隶属度函数偏向严重方向的取值范围变大，且变化规律符合变压器健康指数变化规律，使得本方法与实际情况更为接近，使评价结果更加谨慎和保险。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
步骤1、采集数据，包括变压器运行工况数据、电气试验数据和故障记录数据，并将这些数据归一化处理；
步骤2、根据下式求得变压器健康指数关于设计使用寿命和已投运时间的关系表达式：
Figure FDA0002836462280000011
式中，HI表示变压器的健康指数，Tdes表示变压器设备的设计使用寿命，ΔT表示变压器设备的已投运时间；
步骤3、通过传统变压器运行状态模糊层次分析法中使用的半梯形半岭形和半梯形半三角形隶属度函数，得到半梯形半岭形隶属度函数与x轴的六个交点{xL1,xL2,xL3,xL4,xL5,xL} 和半梯形半三角形隶属度函数与x轴的四个交点{xS1,xS2,xS3,xS4}；
步骤4、根据步骤2中得到的变压器健康指数HI，利用下式得到修正后的隶属度函数与x轴的交点值{x'L1,x'L2,x'L3,x'L4,x'L5,x'L6}和{x'S1,x'S2,x'S3,x'S4}：
X'＝[eHI·(1-X)-eHI]/m
m＝1-eHI
式中，X'表示修正后的隶属度函数与x轴的交点值，HI表示变压器的健康指数，X表示修正前的隶属度函数与x轴的交点值；
步骤5、根据步骤4中得到的修正后的隶属度函数与x轴的交点值，求得修正后的半梯形半岭形隶属度函数为：
Figure FDA0002836462280000012
Figure FDA0002836462280000021
Figure FDA0002836462280000022
Figure FDA0002836462280000023
半梯形半三角形隶属度函数为：
Figure FDA0002836462280000024
Figure FDA0002836462280000025
Figure FDA0002836462280000031
Figure FDA0002836462280000032
式中{μV1(x),μV2(x),μV3(x),μV4(x)}分别表示x的值隶属于状态正常、注意、异常、严重的程度；
步骤6、将步骤1中采集的数据带入半梯形半三角形隶属度函数和半梯形半岭形隶属度函数中，得到当前变压器各状态量隶属于正常、注意、异常和严重的程度。
2.根据权利要求1一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法，其特征在于，运行工况包括温度、振动噪音、外观锈蚀污损、过负荷次数、冷却装置工作状态；电气试验包括绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、铁心绝缘电阻、交流耐压、绕组电压分接比、红外测温；故障记录数据包括家族性缺陷、短路次数、故障检修记录、环境温度、环境湿度。
3.根据权利要求2一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法，其特征在于，振动噪音、外观锈蚀污损、过负荷次数、冷却装置工作状态、家族性缺陷、短路次数、故障检修记录归一化后的数据代入半梯形半三角形隶属度函数得到各状态量隶属于正常、注意、异常和严重的程度；温度、绕组直流电阻、绕组绝缘电阻、铁心绝缘电阻、绕组电压分接比、红外测温、环境温湿度归一化后的数据代入半梯形半岭形隶属度函数得到各状态量隶属于正常、注意、异常和严重的程度。
CN201911182365.XA 2019-11-27 2019-11-27 一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法 Active CN110927488B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911182365.XA CN110927488B (zh) 2019-11-27 2019-11-27 一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911182365.XA CN110927488B (zh) 2019-11-27 2019-11-27 一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110927488A CN110927488A (zh) 2020-03-27
CN110927488B true CN110927488B (zh) 2021-03-16

Family

ID=69846650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911182365.XA Active CN110927488B (zh) 2019-11-27 2019-11-27 一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110927488B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104021304A (zh) * 2014-06-19 2014-09-03 山东大学 一种变压器在线监测装置安装优先级评估方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103235991A (zh) * 2013-04-18 2013-08-07 国家电网公司 基于模糊理论的配网变压器状态评估方法
CN104020401B (zh) * 2014-06-17 2016-11-23 国家电网公司 基于云模型理论的变压器绝缘热老化状态的评估方法
US20160140263A1 (en) * 2014-11-18 2016-05-19 General Electric Company System and method for determining the current and future state of health of a power transformer
CN104914327B (zh) * 2015-05-06 2018-01-30 北京航空航天大学 基于实时监测信息的变压器故障检修预测方法
CN106199305B (zh) * 2016-07-01 2018-12-28 太原理工大学 煤矿井下供电系统用干式变压器绝缘健康状态评估方法
CN106446426B (zh) * 2016-09-29 2019-08-06 国网山东省电力公司电力科学研究院 一种基于健康指数的电力变压器评估方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104021304A (zh) * 2014-06-19 2014-09-03 山东大学 一种变压器在线监测装置安装优先级评估方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110927488A (zh) 2020-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210241544A1 (en) Platform for analyzing health of heavy electric machine and analysis method using the same
Jin et al. Anomaly detection of cooling fan and fault classification of induction motor using Mahalanobis–Taguchi system
CN113435652B (zh) 一种一次设备缺陷诊断与预测方法
DE60031615T2 (de) Intelligente Vorrichtung und Verfahren zur Analyse einer flüssigkeitsgefüllten elektrischen Anlage
JP5494034B2 (ja) 信頼度評価装置、信頼度評価プログラムおよび信頼度評価方法
CN110940374A (zh) 基于大数据融合的变压器健康等级评价系统及方法
CN103513125A (zh) 一种220kv级以上变压器一体化智能诊断系统及其方法
CN106570644B (zh) 一种基于统计工具的输变电设备量化评估方法
CN103699668A (zh) 基于数据断面一致性的配电网电气设备组合状态评估方法
CN111008485A (zh) 基于神经网络的三相交流异步电机多参数寿命预测方法
Jian et al. The new developed health index for power transformer condition assessment
CN113779005A (zh) 一次设备的缺陷评估方法和装置、存储介质
CN111830438B (zh) 一种变压器故障检测方法及变压器
Bhalla et al. Transformer incipient fault diagnosis based on DGA using fuzzy logic
CN116862478A (zh) 基于分层架构与动态赋权的变压器健康评估方法
CN110927488B (zh) 一种基于隶属度函数的变压器运行状态监测方法
CN117670287A (zh) 变压器运维管理方法及装置
Chang et al. Fuzzy theory-based partial discharge technique for operating state diagnosis of high-voltage motor
CN116861797A (zh) 一种基于机器学习的隧道电缆剩余寿命预测方法及装置
CN117074852A (zh) 一种配电网电能监测预警管理方法及系统
CN115864310A (zh) 一种多参量融合电力变压器缺陷辨识、状态分级与主动安全保护方法
CN107274112B (zh) 改良油中溶解气体的诊断算法模型
CN115455684A (zh) 一种基于噪声分析的油浸式变压器非接触式状态评估方法和系统
CN113406537B (zh) 一种电力设备故障程度的定量评估方法
Cliteur et al. Condition assessment of power transmission and distribution components

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant