CN112132426B - 一种油浸式配电变压器质量评估方法 - Google Patents

Abstract

一种油浸式配电变压器质量评估方法，通过获取油浸式配电变压器的关键状态参量，并对关键状态参量进行标准化处理获得标准关键状态参量组，同时采用综合了序关系分析法和熵值法的组合赋权确定了关键状态参量的权重，再通过建立了基于集对分析的联系度的油浸式配电变压器的质量评估模型，最后通过联系度数值确定了待测油浸式配电变压器的质量等级。在对油浸式配电变压器进行质量评估的过程中，不会对油浸式配电变压器本身有进行任何操作，检测效率更高，也不会对油浸式配电变压器的性能产生任何影响。所以本发明提供的一种对油浸式配电变压器质量的评估方法既确保了检测准确性，也确保了便捷性、效率性，适合推广。

Description

一种油浸式配电变压器质量评估方法

技术领域

本发明涉及电气工程供配电技术领域，具体涉及一种油浸式配电变压器质量评估方法。

背景技术

近年来，随着我国电力市场的不断扩大，以及电网的不断发展，油浸式配电变压器在电网中得到了广泛的使用。目前，在配电变压器的评估上，国内外的研究目光较多将重点聚焦在配电变压器运行状态评估方面，但对于配电变压器质量评估仍存在一定的局限性，而油浸式配电变压器质量关系到其在电网中是否能正常工作以及其运行寿命的长短，为此设计出较为合适的油浸式配电变压器质量评估方法是亟需解决的问题。

现阶段对配电变压器进行质量检测的方法主要有对配电变压器进行解体检查以及依照《GB50150-2016电气装置安装工程电气设备交接试验标准》对配电变压器进行质量检测这两种方法。对配电变压器进行解体检查时，在解体之前需测定一次绕组与二次绕组之间以及分别对地的绝缘电阻，测其一次和二次绕组的直流电阻值及有无断线处；还要对外壳、散热管、油枕、防爆管、套管等附件进行仔细检查，有无渗漏油和破裂、变形等现象；变压器解体取出芯子后的检查首先应检查各部位螺栓有无松动，分接开关(调压开关)的接触点及线头接触是否良好；其次检查铁芯和绕组表面上有无油泥及杂质；最后检查外部绝缘状况及颜色、弹性、紧密程度及机械强度有无损伤之处。依照《GB50150-2016电气装置安装工程电气设备交接试验标准》对油浸式配电变压器进行质量检测，主要包括：绝缘油试验、测量绕组连同套管的直流电阻、检查所有分接头的电压比、检查变压器的三相接线组别(单相变压器引出线的极性)、测量与铁芯绝缘的各紧固件(连接片可拆开者)及铁芯(有外引接地线的)绝缘电阻、非纯瓷套管的试验、有载调压切换装置的检查和试验、测量绕组连同套管的绝缘电阻和吸收比实验、测量绕组连同套管的介质损耗角正切值、测量绕组连同套管的直流泄漏电流、变压器绕组变形试验、绕组连同套管的交流耐压试验、绕组连同套管的长时感应电压试验带局部放电试验、额定电压下的冲击合闸试验以及检查相位以及测量噪音等试验。然而以上两种方法均有其缺陷，第一种方法拆卸过程耗时很长，而且对拆卸过程对配电变压器影响很大，重新安装以后的配电变压器因安装人员的操作，其性能会有一定的下降，在之后的运行容易出现问题；第二种方法由于某些材料的电气性能参数几乎相同，比如铜绕组和铝绕组，无法检测出对应的造假情况，也就无法对所测配电变压器进行准确地质量检测评估。

发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种对配电变压器质量检测的准确性以及便捷性，提高了检测效率，也避免了解体检查对变压器产生的影响的油浸式配电变压器质量评估方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种油浸式配电变压器质量评估方法，包括如下步骤：

a)获取油浸式配电变压器的关键状态参量，对关键状态参量进行标准化处理，得

到最优值的标准化指标a_ij′、正向指标a_ij″、负向指标a_ij″′；

b)通过公式r_x＝w_1x-1/w_1x计算关键状态参量的相对重要度r_x，式中w_1x为利用序关系分析法得到的第x个关键状态参量的主观权重，w_1x-1为利用序关系分析法得到的第x-1个关键状态参量的主观权重，x∈(1,j]，根据公式

计算主观权重w_1j，w_1j记为 w_1j＝[w₁₁,w₁₂,...,w_1n]；

c)通过公式

计算得到第j项指标内第i个样本数据占该项指标的比重p_ij′、p_ij″及p_ij″′，通过公式

计算第j项指标的熵值e_j′、e_j″及e_j″′，通过公式

计算客观权重w_2j′、 w_2j″及w_2j″′，w_2j′记为

w_2j″记为

w_2j″′记为

通过公式

计算得到关键状态参量指标的组合权重W_j′、 W_j″、W_j″′，W_j′记为W_j′＝[W₁′,W₂′,...,W_n′]、W_j″＝[W₁″,W₂″,...,W_n″]、 W_j″′＝[W₁″′,W₂″′,...,W_n″′]；

d)利用公式

计算关键状态参量的劣化度t，t取值为[0,1]，当 t＜0时，t取值为0，当t＞0时，t取值为1，Z_n为待测油浸式配电变压器检测的第n个状态参量的样本数据，Z₁为该状态参量样本的标准值，Z_f为该状态参量样本的初始值；

e)将变压器质量等级l划分为5个等级，l＝[1,2,...，5]，通过公式

计算得到差异度系数p₁为-0.5、p₂为0,、p₃为0.5，同异反系数矩阵E＝[1,0.5,0,-0.5,-1]；

f)通过公式

及

分别计算得到5个变压器质量等级的隶属度函数 v₁(t)、v₂(t)、v₃(t)、v₄(t)、v₅(t)；

g)通过公式μ＝W*R*E计算油浸式配电变压器的联系度μ，式中 W＝[W₁′,W₂′,…,W_n′,W₁″,W₂″,…,W_n″,W₁″′,W₂″′,…,W_n″′]，R为将关键状态参量的劣化度t代入隶属度函数v(t)中得到的同异反评价矩阵， v(t)＝[v₁(t),v₂(t),v₃(t),v₄(t),v₅(t)]；

h)根据联系度划分油浸式配电变压器质量等级。

进一步的，步骤a)中标准化处理的步骤为：

a-1)根据公式a_ij′＝|(a_ij-a_ov)/(max{a_1j,…,a_mj}-min{a_1j,…,a_mj})|

计算得到最优值的标准化指标a_ij′，式中a_ij为关键状态参量中第i个样本的第j个关键状态参量指标下的数值，i＝1,…,m；j＝1,...,n，a_ov为存在最优值的指标理想最优值，m为样本个数，n为关键状态参量个数；根据公式

a_ij″＝(a_ij-min{a_1j,…,a_mj})/(max{a_1j,…,a_mj}-min{a_1j,…,a_mj})

计算得到正向指标a_ij″；根据公式

a_ij″′＝(max{a_1j,…,a_mj}-a_ij)/(max{a_1j,…,a_mj}-min{a_1j,…,a_mj})

计算得到负向指标a_ij″′。

进一步的，步骤h)中设定油浸式配电变压器的联系度间隔值μ₁、μ₂、μ₃、μ₄、μ₅、μ₆分别为-1、-0.6、-0.2、0.2、0.6、1，油浸式配电变压器质量等级为：

h-1)当μ₁≤μ≤μ₂时，油浸式配电变压器质量等级定义为损坏严重；

h-2)当μ₂≤μ≤μ₃时，油浸式配电变压器质量等级定义为不合格；

h-3)当μ₃≤μ≤μ₄时，油浸式配电变压器质量等级定义为异常；

h-4)当μ₄≤μ≤μ₅时，油浸式配电变压器质量等级定义为合格；

h-5)当μ₅≤μ≤μ₆时，油浸式配电变压器质量等级定义为良好。

本发明的有益效果是：通过获取油浸式配电变压器的关键状态参量，并对关键状态参量进行标准化处理获得标准关键状态参量组，同时采用综合了序关系分析法和熵值法的组合赋权确定了关键状态参量的权重，再通过建立了基于集对分析的联系度的油浸式配电变压器的质量评估模型，最后通过联系度数值确定了待测油浸式配电变压器的质量等级。在对油浸式配电变压器进行质量评估的过程中，不会对油浸式配电变压器本身有进行任何操作，检测效率更高，也不会对油浸式配电变压器的性能产生任何影响。所以本发明提供的一种对油浸式配电变压器质量的评估方法既确保了检测准确性，也确保了便捷性、效率性，适合推广。

具体实施方式

下面对本发明做进一步说明。

一种油浸式配电变压器质量评估方法，包括如下步骤：

a)获取油浸式配电变压器的关键状态参量，对关键状态参量进行标准化处理，得到最优值的标准化指标a_ij′、正向指标a_ij″、负向指标a_ij″′。油浸式配电变压器的关键状态参量可以根据《电网物资质量检测能力标准化建设导则》、、《GBT6451-20151油浸式电力变压器技术参数和要求》等文件标准及油浸式配电变压器的外特性参数来获取，外特性参数是指与油浸式配电变压器相关的电性能参数。

b)通过公式r_x＝w_1x-1/w_1x计算关键状态参量的相对重要度r_x，r_x为相邻两项关键状态参量的相对重要程度可用其指标权重之比来进行表示，式中w_1x为利用序关系分析法得到的第x个关键状态参量的主观权重，w_1x-1为利用序关系分析法得到的第x-1个关键状态参量的主观权重，x∈(1,j]。之后根据序关系分析法求出其对应的主观 权重，具体的根据公式

计算主观权重w_1j，w_1j记为w_1j＝[w₁₁,w₁₂,…,w_1n]。

c)利用熵值法计算出各关键状态参量指标的客观权重，具体的先通过公式

计算得到第j项指标内第i个样本数据占该项指标的比重p_ij′、p_ij″及p_ij″′，通过公式

计算第j项指标的熵值e_j′、e_j″及e_j″′，再通过公式

计算客观权重w_2j′、w_2j″及w_2j″′，w_2j′记为 w_2j′＝[w₂₁′,w₂₂′,…,w_2n′]，w_2j″记为w_2j″＝[w₂₁″,w₂₂″,…,w_2n″]，w_2j″′记为w_2j″′＝[w₂₁″′,w₂₂″′,...,w_2n″′]。最终采用几何平均的方式将序关系分析法的主观 权重与熵值法的客观权重结合起来得到关键状态参量指标的组合权重，具体的通过公式

计算得到关键状态参量指标的组合权重W_j′、W_j″、W_j″′，W_j′记为 W_j′＝[W₁′,W₂′,...,W_n′]、W_j″＝[W₁″,W₂″,...,W_n″]、 W_j″′＝[W₁″′,W₂″′,...,W_n″′]。

d)利用公式

计算关键状态参量的劣化度t，t取值为[0,1]，当 t＜0时，t取值为0，当t＞0时，t取值为1，Z_n为待测油浸式配电变压器检测的第n个状态参量的样本数据，Z₁为该状态参量样本的标准值，Z_f为该状态参量样本的初始值。

e)将变压器质量等级l划分为5个等级，l＝[1,2,...，5]，通过公式

计算得到差异度系数p₁为-0.5、p₂为0,、p₃为0.5，同异反系数矩阵E＝[1,0.5,0,-0.5,-1]；

f)通过公式

及

分别计算得到5个变压器质量等级的隶属度函数 v₁(t)、v₂(t)、v₃(t)、v₄(t)、v₅(t)，0.1、0.3、0.5、0.7、0.9分别为参数的论域中五个质量评价等级的间隔值。

g)通过公式μ＝W*R*E计算油浸式配电变压器的联系度μ，式中 W＝[W₁′,W₂′,...,W_n′,W₁″,W₂″,...,W_n″,W₁″′,W₂″′,...,W_n″′]，R为将关键状态参量的劣化度t代入隶属度函数v(t)中得到的同异反评价矩阵， v(t)＝[v₁(t),v₂(t),v₃(t),v₄(t),v₅(t)]。

h)根据联系度划分油浸式配电变压器质量等级。

进一步的，关键状态参量包括：高压对低压及地绝缘电阻、低压对高压及地绝缘电阻、高压及低压对地绝缘电阻、三相不平衡率高压绕组、三相不平衡率低压绕组、空载损耗、空载电流、负载损耗、短路阻抗、总损耗、击穿电压、绝缘系统电容介质损耗因数、顶层油温升、高压绕组平均温升、低压绕组平均温升、油箱外壳最高温升、套管最高温升、声级测定声压级、声级测定声功率级。

通过获取油浸式配电变压器的关键状态参量，并对关键状态参量进行标准化处理获得标准关键状态参量组，同时采用综合了序关系分析法和熵值法的组合赋权确定了关键状态参量的权重，再通过建立了基于集对分析的联系度的油浸式配电变压器的质量评估模型，最后通过联系度数值确定了待测油浸式配电变压器的质量等级。采用的组合赋权既包含了评价目的和决策者的知识经验，又不缺乏观测数据提供的客观信息，而集对分析可以将设备的质量划分为比较细化的质量等级，不仅可以判断出设备是处于合格或是一个不合格状态，还可以明确的判断出设备是处于一个良好、合格、异常、不合格或是严重损坏的状态，可以为设备后续的质量检测提供依据。在对油浸式配电变压器进行质量评估的过程中，不会对油浸式配电变压器本身有进行任何操作，检测效率更高，也不会对油浸式配电变压器的性能产生任何影响。所以本发明提供的一种对油浸式配电变压器质量的评估方法既确保了检测准确性，也确保了便捷性、效率性，适合推广。

进一步的，对油浸式配电变压器的关键状态参量进行标准化处理，获取标准关键状态参量指标，将油浸式配电变压器的关键状态参量分为正向指标、负向指标以及存在最优值的指标，将它们分别进行标准化处理，具体的，步骤a)中标准化处理的步骤为：

a-1)根据公式a_ij′＝|(a_ij-a_ov)/(max{a_1j,...,a_mj}-min{a_1j,…,a_mj})|

计算得到最优值的标准化指标a_ij′，式中a_ij为关键状态参量中第i个样本的第j个关键状态参量指标下的数值，i＝1,...,m；j＝1,...,n，a_ov为存在最优值的指标理想最优值，m为样本个数，n为关键状态参量个数；根据公式

a_ij″＝(a_ij-min{a_1j,…,a_mj})/(max{a_1j,…,a_mj}-min{a_1j,…,a_mj})

计算得到正向指标a_ij″；根据公式

a_ij″′＝(max{a_1j,...,a_mj}-a_ij)/(max{a_1j,...,a_mj}-min{a_1j,...,a_mj})

计算得到负向指标a_ij″′。

进一步的，步骤h)中设定油浸式配电变压器的联系度间隔值μ₁、μ₂、μ₃、μ₄、μ₅、μ₆分别为-1、-0.6、-0.2、0.2、0.6、1，油浸式配电变压器质量等级为：

h-1)当μ₁≤μ≤μ₂时，油浸式配电变压器质量等级定义为损坏严重；

h-2)当μ₂≤μ≤μ₃时，油浸式配电变压器质量等级定义为不合格；

h-3)当μ₃≤μ≤μ₄时，油浸式配电变压器质量等级定义为异常；

h-4)当μ₄≤μ≤μ₅时，油浸式配电变压器质量等级定义为合格；

h-5)当μ₅≤μ≤μ₆时，油浸式配电变压器质量等级定义为良好。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其他实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途这适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公共尝试或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

Claims (3)

1.一种油浸式配电变压器质量评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)获取油浸式配电变压器的关键状态参量，对关键状态参量进行标准化处理，得到最优值的标准化指标a_ij′、正向指标a_ij″、负向指标a_ij″′，关键状态参量包括：高压对低压及地绝缘电阻、低压对高压及地绝缘电阻、高压及低压对地绝缘电阻、三相不平衡率高压绕组、三相不平衡率低压绕组、空载损耗、空载电流、负载损耗、短路阻抗、总损耗、击穿电压、绝缘系统电容介质损耗因数、顶层油温升、高压绕组平均温升、低压绕组平均温升、油箱外壳最高温升、套管最高温升、声级测定声压级、声级测定声功率级；

b)通过公式r_x＝w_1x-1/w_1x计算关键状态参量的相对重要度r_x，式中w_1x为利用序关系分析法得到的第x个关键状态参量的主观权重，w_1x-1为利用序关系分析法得到的第x-1个关键状态参量的主观权重，x∈(1,j]，根据公式

计算主观权重w_1j，w_1j记为w_1j＝[w₁₁,w₁₂,...,w_1n]；

c)通过公式

计算得到第j项指标内第i个样本数据占该项指标的比重p_ij′、p_ij″及p_ij″′，通过公式

计算第j项指标的熵值e_j′、e_j″及e_j″′，通过公式

计算客观权重w_2j′、w_2j″及w_2j″′，w_2j′记为w_2j′＝[w₂₁′,w₂₂′,...,w_2n′]，w_2j″记为w_2j″＝[w₂₁″,w₂₂″,...,w_2n″]，w_2j″′记为w_2j″′＝[w₂₁″′,w₂₂″′,...,w_2n″′]，通过公式

计算得到关键状态参量指标的组合权重W_j′、W_j″、W_j″′，W_j′记为W_j′＝[W₁′,W₂′,...,W_n′]、W_j″＝[W₁″,W₂″,...,W_n″]、W_j″′＝[W₁″′,W₂″′,...,W_n″′]；

d)利用公式

计算关键状态参量的劣化度t，t取值为[0,1]，当t＜0时，t取值为0，当t＞0时，t取值为1，Z_n为待测油浸式配电变压器检测的第n个状态参量的样本数据，Z₁为该状态参量样本的标准值，Z_f为该状态参量样本的初始值；

e)将变压器质量等级l划分为5个等级，l＝[1,2,...，5]，通过公式

计算得到差异度系数p₁为-0.5、p₂为0,、p₃为0.5，同异反系数矩阵E＝[1,0.5,0,-0.5,-1]；

f)通过公式

及

分别计算得到5个变压器质量等级的隶属度函数v₁(t)、v₂(t)、v₃(t)、v₄(t)、v₅(t)；

g)通过公式μ＝W*R*E计算油浸式配电变压器的联系度μ，式中W＝[W₁′,W₂′,...,W_n′,W₁″,W₂″,...,W_n″,W₁″′,W₂″′,...,W_n″′]，R为将关键状态参量的劣化度t代入隶属度函数v(t)中得到的同异反评价矩阵，v(t)＝[v₁(t),v₂(t),v₃(t),v₄(t),v₅(t)]；

h)根据联系度划分油浸式配电变压器质量等级。

2.根据权利要求1所述的油浸式配电变压器质量评估方法，其特征在于，步骤a)中标准化处理的步骤为：

a-1)根据公式a_ij′＝|(a_ij-a_ov)/(max{a_1j,…,a_mj}-min{a_1j,…,a_mj})|计算得到最优值的标准化指标a_ij′，式中a_ij为关键状态参量中第i个样本的第j个关键状态参量指标下的数值，i＝1,...,m；j＝1,...,n，a_ov为存在最优值的指标理想最优值，m为样本个数，n为关键状态参量个数；根据公式a_ij″＝(a_ij-min{a_1j,...,a_mj})/(max{a_1j,...,a_mj}-min{a_1j,...,a_mj})计算得到正向指标a_ij″；根据公式a_ij″′＝(max{a_1j,...,a_mj}-a_ij)/(max{a_1j,...,a_mj}-min{a_1j,...,a_mj})计算得到负向指标a_ij″′。

3.根据权利要求1所述的油浸式配电变压器质量评估方法，其特征在于，步骤h)中设定油浸式配电变压器的联系度间隔值μ₁、μ₂、μ₃、μ₄、μ₅、μ₆分别为-1、-0.6、-0.2、0.2、0.6、1，油浸式配电变压器质量等级为：

h-1)当μ₁≤μ≤μ₂时，油浸式配电变压器质量等级定义为损坏严重；

h-2)当μ₂≤μ≤μ₃时，油浸式配电变压器质量等级定义为不合格；

h-3)当μ₃≤μ≤μ₄时，油浸式配电变压器质量等级定义为异常；

h-4)当μ₄≤μ≤μ₅时，油浸式配电变压器质量等级定义为合格；

h-5)当μ₅≤μ≤μ₆时，油浸式配电变压器质量等级定义为良好。