CN113884830A - 基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了一种基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测方法，包括如下方法：测量变压器油纸的聚合度DP值；测量变压器油纸的含水量；测量变压器的平均绕组热点温度；根据所述变压器油纸的聚合度DP值、含水量和变压器的平均绕组热点温度对变压器油纸绝缘寿命进行预测。本公开还揭示了一种基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测装置，包括：第一测量模块，用于测量变压器油纸的聚合度DP值；第二测量模块，用于测量变压器油纸的含水量；第三测量模块，用于测量变压器的平均绕组热点温度；预测模块，用于根据所述油纸的聚合度DP值、油纸的含水量和变压器的平均绕组热点温度对变压器油纸绝缘寿命进行预测。

Description

基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测方法及装置

技术领域

本公开涉及一种油纸绝缘寿命预测方法，特别涉及一种基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测方法及装置。

背景技术

目前，关于油纸绝缘寿命预测主要存在以下问题：一是油纸聚合度评估依据较为单一，导致评估结果可靠程度不高；二是未考虑水分含量对纸板老化速率以及剩余寿命的影响，水分会直接参与纤维素油纸的化学降解反应，从而加速油纸的老化速率，对老化具有促进作用；同时，油纸老化以后又会产生新的水分进一步加速绝缘的老化。因此水分既会加速老化反应，又是是老化反应的生成物，水分含量的大小会显著影响老化速率，若不考虑水分含量，则寿命预测的结果会出现较大的误差；三是主要考虑稳态下油纸板的热老化寿命，未能结合设备运行工况获得热点温度并根据热点温度对油纸板的老化速率进行修正，变压器中油纸的老化以热老化为主要形式，温度的高低决定了热老化的反应速率。根据运行经验，温度每升高8℃，油纸热老化速率增加一倍，变压器绝缘寿命减少一半。因此变压器内部热点温度的计算是变压器油纸老化评估、寿命预测的关键。

发明内容

针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测方法及装置，通过融合变压器油纸的聚合度DP值、含水量和变压器的平均绕组热点温度对变压器油纸的绝缘寿命进行预测，能够减小寿命预测误差，从而提高预测结果的可靠性。

为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：

一种基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测方法，包括如下步骤：

S100：测量变压器油纸的聚合度DP值；

S200：测量变压器油纸的含水量；

S300：测量变压器的平均绕组热点温度；

S400：根据所述变压器油纸的聚合度DP值、含水量和变压器的平均绕组热点温度对变压器油纸绝缘寿命进行预测。

优选的，步骤S100包括：

S101：分别测量变压器油中溶解的一氧化碳和二氧化碳的含量，根据一氧化碳和二氧化碳的总含量计算变压器油纸的第一聚合度DP值；

S102：测量变压器油中溶解的糠醛的含量，根据糠醛的含量计算变压器油纸的第二聚合度DP值；

S103：测量变压器油纸的频域介电谱曲线，根据频域介电谱曲线拟合并计算变压器油纸的老化时间，根据变压器油纸的老化时间计算变压器油纸的第三聚合度DP值；

S104：计算所述变压器油纸的第一聚合度DP值、第二聚合度DP值和第三聚合度DP值的平均值，以获得变压器油纸的聚合度DP值。

优选的，步骤S200包括如下步骤：

S201：通过对变压器油纸进行测试，获得变压器油纸的介电谱曲线，并根据介电谱曲线的函数模型对变压器油纸的介电谱曲线进行拟合，以获得模型中参数σ₀的值；

S202：通过变压器油纸的含水量与参数σ₀的对应关系，获得变压器油纸的含水量。

优选的，步骤S300包括如下步骤：

S301：根据变压器历史负载率数据计算变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升；

S302：根据变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升计算变压器的平均绕组热点温度。

优选的，步骤S400中，通过将所述油纸的聚合度DP值、油纸的含水量和变压器的平均绕组热点温度代入油纸降解动力学模型对变压器油纸绝缘寿命进行预测。

优选的，所述油纸降解动力学模型表示为：

其中，L为待评估油纸绝缘的剩余寿命，m为油纸中的初始水分含量质量分数(％)，T为绝缘热点温度值(K)，DP为油纸当前聚合度DP值，DP_end为标准规程所规定的寿命终点聚合度DP值，E_a为油纸老化降解的平均活化能，E_a＝74.2kJ/mol，R为普适气体常数，R＝8.31J·mol^-1·K^-1，A和B为常数，A＝6.23×10⁵，B＝1.5。

本公开还提供一种基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测装置，包括：

第一测量模块，用于测量变压器油纸的聚合度DP值；

第二测量模块，用于测量变压器油纸的含水量；

第三测量模块，用于测量变压器的平均绕组热点温度；

预测模块，用于根据所述油纸的聚合度DP值、油纸的含水量和变压器的平均绕组热点温度对变压器油纸绝缘寿命进行预测。

优选的，所述第一测量模块包括：

第一测量子模块，用于测量变压器油中溶解的一氧化碳和二氧化碳的含量，并根据一氧化碳和二氧化碳的含量计算变压器油纸的第一聚合度DP值；

第二测量子模块，用于测量变压器油中溶解的糠醛的含量，并根据糠醛的含量计算变压器油纸的第二聚合度DP值；

第三测量子模块，用于测量变压器油纸的频域介电谱曲线，根据频域介电谱曲线拟合并计算变压器油纸的老化时间，以及根据变压器油纸的老化时间计算变压器油纸的第三聚合度DP值；

第一数据处理子模块，用于通过计算所述变压器油纸的第一聚合度DP值、第二聚合度DP值和第三聚合度DP值的平均值，以获得变压器油纸的聚合度DP值。

优选的，所述第二测量模块包括：

第四测量子模块，用于对变压器油纸进行测量，以获得变压器油纸的介电谱曲线，并根据介电谱曲线的函数模型对变压器油纸的介电谱曲线进行拟合，以获得模型中参数σ₀的值；

第二数据处理子模块，用于通过变压器油纸的含水量与参数σ₀的对应关系计算变压器油纸的含水量。

优选的，所述第三测量模块包括：

第五测量子模块，用于根据变压器历史负载率数据测量变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升；

第三数据处理子模块，用于根据变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升计算变压器的平均绕组热点温度。

与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：

1、本公开能够实现变压器油纸聚合度的多参量无损评估，以及提高聚合度评估的准确性和实用性；

2、本公开能够根据变压器负载情况获得热点温度，同时根据频域介电谱计算油纸绝缘的水分含量，将水分和温度因素纳入到变压器寿命预测模型中，减小了寿命预测的误差，提高了预测结果的可靠性。

附图说明

图1是本公开一个实施例提供的一种基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测方法流程图；

图2是本公开另一个实施例提供的变压器油纸的频域介电谱曲线图。

具体实施方式

下面将参照附图图1至图2详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本公开的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本公开的范围。本公开的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本公开实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本公开实施例的限定。

一个实施例中，如图1所示，一种基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测方法，包括如下步骤：

S100：测量变压器油纸的聚合度DP值；

S200：测量变压器油纸的含水量；

S300：测量变压器的平均绕组热点温度；

S400：根据所述变压器油纸的聚合度DP值、含水量和变压器的平均绕组热点温度对变压器油纸绝缘寿命进行预测。

本实施例通过将水分和温度因素纳入到变压器寿命预测模型中，能够减小变压器油纸寿命预测的误差，提高了预测结果的可靠性。

另一个实施例中，步骤S100包括：

S101：分别测量变压器油中溶解的一氧化碳和二氧化碳的含量，根据一氧化碳和二氧化碳的总含量计算变压器油纸的第一聚合度DP值；

该步骤中，第一聚合度DP值的计算公式如下：

DP₁＝a×[CO+CO₂]+b (1)

且

a＝-0.18±1.4×10^-2

b＝1285±53.4

其中，[CO+CO₂]表示一氧化碳和二氧化碳的总含量，单位为mL/L；a和b为经验系数，通过大量实验数据拟合得到。

S102：测量变压器油中溶解的糠醛的含量，根据糠醛的含量计算变压器油纸的第二聚合度DP值；

该步骤中，第二聚合度DP值的计算公式如下：

DP₂＝a×log₁₀[furfural]+b (2)

且

a＝-301.9±10.06

b＝458.7±15.08

其中，[furfural]表示变压器油中溶解的糠醛含量，单位为mL/L；a和b为经验系数，通过大量实验数据拟合得到。

S103：测量变压器油纸的频域介电谱曲线，根据频域介电谱曲线拟合并计算变压器油纸的老化时间，以及根据变压器油纸的老化时间计算变压器油纸的第三聚合度DP值；

该步骤中，第三聚合度DP值的计算公式如下：

a、测量变压器油纸得到介电谱曲线，并根据介电谱曲线的函数模型对介电谱曲线进行拟合，获得模型中参数τ，α和β的值，其中，介电谱曲线的函数模型表示如下：

其中，ε₀为真空介电常数；ε₀＝8.85×10^^-12F/m；j为复数单位；Im[x]表示x的虚部；该模型中未知参数有5个，分别为：σ₀，Δε，τ，α和β。

采用以上函数模型对实测介电谱曲线进行函数拟合，可以得到5个未知参数的拟合值。

b、将步骤a中得到的参数τ，α和β的值代入油纸老化时间和模型参数τ，α和β之间的对应关系式中，获得老化时间t1、t2、t3，求平均值得到平均老化时间t，其中，油纸老化时间和模型参数τ，α和β之间的对应关系式表示如下：

其中，α₀、D₀、β₀、E₀、τ₀、F₀以及t₀通过函数拟合得到，结果分别为：α₀＝0.43，D₀＝4.98×10^-4/h，β₀＝0.23，E₀＝0.64，τ₀＝2.0×10^-4/s，F₀＝5.64×10^-5，t₀＝212.7/h。

c、将平均老化时间t代入老化时间与第三聚合度DP值之间的对应关系式中，即可求得变压器油纸的第三聚合度DP值，其中，老化时间与第三聚合度DP值之间的对应关系式表示如下：

其中，DP₀＝1100.1，G₀＝-4.56，t_τ＝87.1。

S104：计算所述变压器油纸的第一聚合度DP值、第二聚合度DP值和第三聚合度DP值的平均值，以获得变压器油纸的聚合度DP值。

该步骤中，变压器油纸的聚合度DP值的计算公式如下：

另一个实施例中，步骤S200包括如下步骤：

S201：通过对变压器油纸进行测试，获得变压器油纸的介电谱曲线，并根据介电谱曲线的函数模型对变压器油纸的介电谱曲线进行拟合，以获得模型中参数σ₀的值；

该步骤中，介电谱曲线的函数模型如公式(3)所示。

S202：通过变压器油纸的含水量与参数σ₀的对应关系，获得变压器油纸的含水量。

该步骤中，变压器油纸的含水量与参数σ₀的对应关系如下所示：

其中，m表示油纸绝缘的水分含量的百分比质量分数，单位为％；A₀＝0.45、B₀＝0.16、C₀＝0.01通过函数拟合得到。

另一个实施例中，步骤S300包括如下步骤：

S301：根据变压器历史负载率数据计算变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升；

该步骤中，假设变压器每段负载周期内，顶层油温升和热点相对顶层油的温升呈线性变化。当有负载情况记录的周期内，将变压器负载平均划分为N段，第j段(j＝1，2，…，N)负载周期内的顶层油温升如下所示：

其中，K_i(j)和K_U(j)分别为第j段负载周期内的初始负载率和终点负载率，ΔΘ_TO，i(j)和ΔΘ_TO，U(j)分别为第j段负载周期内的初始顶层油温升和终点顶层油温升，ΔΘ_TO，R为变压器额定负载下的顶层油温升，单位均为℃；R为变压器额定负载下短路损耗与空载损耗之比；n为经验参数。

根据上式所给出的第j段负载周期内的初始顶层油温升ΔΘ_TO，i(j)和终点顶层油温升ΔΘ_TO，U(j)，可得N段负载周期内的平均顶层油温升为：

第j段(j＝1，2，…，N)负载周期内的绕组热点温升的计算公式如下所示：

ΔΘ_H，i(j)＝ΔΘ_H，RK_i(j)^2m

ΔΘ_H，U(j)＝ΔΘ_H，RK_U(j)^2m (10)

其中，ΔΘ_H，i(j)和ΔΘ_H，U(j)分别为第j段负载周期内的初始绕组热点温升和终点绕组热点温升，单位为℃；ΔΘ_H，R表示额定负载下绕组相对于顶层油的热点温升；m为经验参数。

根据上式给出的第j段负载周期内的初始绕组热点温升ΔΘ_H，i(j)和终点绕组热点温升ΔΘ_H，U(j)，可得N段负载周期内的平均绕组热点温升为：

需要说明的是，经验参数m和n取决于变压器冷却模式，如表1所示：

表1不同冷却模式变压器的经验参数

S302：根据变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升计算变压器的平均绕组热点温度。

该步骤中，变压器的平均绕组热点温度的计算公式如下所示：

Θ_H＝Θ_A+ΔΘ_TO+ΔΘ_H (12)

其中，Θ_A表示平均环境温度，环境温度在变压器历史负载数据中同步记录，求取环境温度的平均值即可得到。

另一个实施例中，步骤S400中，通过将所述油纸的聚合度DP值、油纸的含水量和变压器的平均绕组热点温度代入油纸降解动力学模型对变压器油纸绝缘寿命进行预测。

本实施例中，所述油纸降解动力学模型表示为：

其中，L为待评估油纸绝缘的剩余寿命，m为油纸中的初始水分含量质量分数(％)，T为绝缘热点温度值(K)，DP为油纸当前聚合度DP值，DP_end为标准规程所规定的寿命终点聚合度DP值，E_a为油纸老化降解的平均活化能，E_a＝74.2kJ/mol，R为普适气体常数，R＝8.31J·mol^-1·K^-1，A和B为常数，A＝6.23×10⁵，B＝1.5。

本实施例中，需要说明的是，常数A和B均为未知参量，其具体数是根据一定数量老化试验和受潮试验的结果拟合得到的。一般而言，常数A和B的取值仅和绝缘材料的种类和性质有关，对于用于油浸式电力变压器主绝缘的油、纸绝缘材料而言，此处的常数A和B的值是不变的。

下面，结合具体实施例对本公开所述方法进行详细说明。

以某主变型号为OSFPS-750000/500的三相三绕组变压器为例，其额定负载短路损耗为244.6kW，空载损耗为952.9kW。制造商提供的额定负载下顶层油温升ΔΘ_TO，R为46.6K，额定负载下绕组热点温升Θ_H，R为76.8K。

根据本公开所述方法对以上变压器的油纸绝缘寿命进行预测，具体过程如下：

1、计算测量变压器油纸的聚合度DP值：

1.1、计算变压器油纸的第一聚合度DP值：

测量得变压器油中溶解的一氧化碳的浓度值为1032.8μL/L二氧化碳的浓度值为2106.1.6μL/L，则根据公式(1)可得变压器油纸的第一聚合度DP值如下：

DP₁＝a×[CO+CO₂]+b＝-0.18×[1032.8+2106.1]+1285＝720。

1.2、计算变压器油纸的第二聚合度DP值：

测量得变压器油中溶解的糠醛含量为0.124mg/L，则根据公式(2)可得变压器油纸的第二聚合度DP值如下：

DP₂＝a×log₁₀[furfural]+b＝-301.9×log₁₀[0.124]+458.7＝732。

1.3、计算变压器油纸的第三聚合度DP值：

测量所得变压器油纸的频域介电谱曲线如图2所示，根据公式(3)对图2所示曲线进行拟合，分别得到参数τ＝0.0229，α＝0.637和β＝0.331，

将τ，α和β代入公式(4)，可分别求得变压器油纸的老化时间为t_α＝415.6h，t_β＝392.1h，t_τ＝402.6h，则变压器油纸的平均老化时间t＝(t_α+t_β+t_τ)/3＝403.4h。

将变压器油纸平均老化时间t代入公式(5)，可得变压器油纸的第三聚合度DP值如下：

1.4、计算变压器油纸的聚合度DP值：

将变压器油纸的第一聚合度DP值、第二聚合度DP值和第三聚合度DP值代入公式(6)，即可得变压器油纸的聚合度DP值如下：

2、测量变压器油纸的含水量：

2.1、根据介电谱曲线的函数模型对变压器油纸的介电谱曲线进行拟合，以获得模型中参数σ₀的值：

根据公式(3)对图2所示的额频域介电谱曲线进行拟合，得到参数σ₀＝0.61。

2.2、通过变压器油纸的含水量与参数σ₀的对应关系，计算变压器油纸的含水量：

将参数σ₀代入公式(7)中，可求得变压器油纸绝缘含水量质量分数为m＝0.91％。

3、测量变压器的平均绕组热点温度：

3.1、根据变压器历史负载率数据计算变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升：

通过查询该变压器的历史负载情况，可以得到夏季(8月)和冬季(12月)的平均负荷率数据，如表2所示，单位均为％，夏季日均气温约为40℃，冬季平均温度约为0℃。

表2变压器负载率数据

根据变压器基本信息，计算可得额定负载短路损耗与空载损耗之比R和额定负载下顶层油温升ΔΘ_TO，R、额定负载下绕组相对于顶层油的热点温升ΔΘ_H，R如下：

R＝952.9/244.6＝3.9

ΔΘ_To，R＝46.6℃

ΔΘ_H，R＝76.8-46.6＝30.2℃

根据表2所示变压器负载率数据，按24小时作为一段负载周期，将8.01-8.31的负载历史数据分为30段，即N＝30，则对于夏季，K_i(j)和K_U(j)可直接从表中读得，例如有[K_i(1)，K_U(1)]＝[0.6756，0.6304]。变压器冷却模式ODAF，查表2得m＝1.0，n＝1.0。

1)根据表2计算变压器的平均顶层油温升ΔΘ_TO：

j＝1时，

依次可得ΔΘ_H，i(2)、ΔΘ_H，i(3)、…ΔΘ_H，i(30)以及ΔΘ_H，U(2)、ΔΘ_H，U(3)、…ΔΘ_H，U(30)，则8月份30段负载周期内平均顶层油温升为：

同理，计算可得12月份30段负载周期内的平均顶层油温升为：

则全年平均顶层油温升可取平均值如下：

ΔΘ_TO＝0.5×(ΔΘ_TO，8+ΔΘ_TO，12)＝23.93℃。

2)根据表2计算变压器的平均绕组热点温升ΔΘ_H：

j＝1时，

ΔΘ_H，i(1)＝ΔΘ_H，R·K_i(1)²＝30.2×0.6756²＝13.69℃

ΔΘ_H，U(1)＝ΔΘ_H，R·K_U(1)²＝30.2×0.6304²＝12.00℃

依次可得ΔΘ_H，i(2)、ΔΘ_H，i(3)、…ΔΘ_H，i(30)以及ΔΘ_H，U(2)、ΔΘ_H，U(3)、…ΔΘ_H，U(30)，则8月份30段负载周期内平均绕组热点温升为：

同理，计算可得12月份30段负载周期内的平均绕组热点温升为：

全年平均绕组热点温升可取平均值如下：

ΔΘ_H＝0.5×(ΔΘ_H，8+ΔΘ_H，12)＝12.45℃。

3.2、根据变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升计算变压器的平均绕组热点温度：

该步骤中，环境温度的平均值Θ_A根据实际温度进行计算，本实施例中可取：

Θ_A＝0.5×(0+40)＝20℃

将环境温度的平均值Θ_A代入公式(12)中，则可求得变压器的平均绕组热点温度为：

Θ_H＝Θ_A+ΔΘ_TO+ΔΘ_H＝20+23.93+12.45＝56.38℃。

4、根据所述变压器油纸的聚合度DP值、含水量和变压器的平均绕组热点温度对变压器油纸绝缘寿命进行预测：

若假设绝缘寿命的终点为DP_end＝300，则根据上述步骤中计算的聚合度DP值、含水量和热点温度，可计算油纸绝缘的剩余寿命如下：

即变压器绝缘剩余寿命约为13656天，约为37年。

需要说明的是，若不考虑水分的影响，即认为水分含量≤0.5％，取m＝0.5，则计算寿命如下：

根据上式可得如下结论：

油纸绝缘水分含量为0.91％时，不考虑水分的寿命预测结果的相对误差为(16141-13656)/13656×100％＝18.0％，该误差会随实际水分含量m的增大而增大。

若绕组热点温度误差为10％，即T＝56.38×110％＝62℃时，则计算寿命如下：

根据上式可得如下结论：

油纸绝缘水分含量为0.91％时，若绕组热点温度误差为10％，则寿命预测的相对误差为(13656-9533.2)/13656×100％＝30.1％，该误差会随实际绕组热点温度误差的增大而增大。

另一个实施例中，本公开还提供一种基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测的装置，包括：

第一测量模块，用于测量变压器油纸的聚合度DP值；

第二测量模块，用于测量变压器油纸的含水量；

第三测量模块，用于测量变压器的平均绕组热点温度；

预测模块，用于根据所述油纸的聚合度DP值、油纸的含水量和变压器的平均绕组热点温度对变压器油纸绝缘寿命进行预测。

另一个实施例中，所述第一测量模块包括：

第一测量子模块，用于测量变压器油中溶解的一氧化碳和二氧化碳的含量，并根据一氧化碳和二氧化碳的含量计算变压器油纸的第一聚合度DP值；

第二测量子模块，用于测量变压器油中溶解的糠醛的含量，并根据糠醛的含量计算变压器油纸的第二聚合度DP值；

第三测量子模块，用于测量变压器油纸的频域介电谱曲线，根据频域介电谱曲线拟合并计算变压器油纸的老化时间，以及根据变压器油纸的老化时间计算变压器油纸的第三聚合度DP值；

第一数据处理子模块，用于通过计算所述变压器油纸的第一聚合度DP值、第二聚合度DP值和第三聚合度DP值的平均值，以获得变压器油纸的聚合度DP值。

另一个实施例中，所述第二测量模块包括：

第四测量子模块，用于对变压器油纸进行测量，以获得变压器油纸的介电谱曲线，并根据介电谱曲线的函数模型对变压器油纸的介电谱曲线进行拟合，以获得模型中参数σ₀的值；

第二数据处理子模块，用于通过变压器油纸的含水量与参数σ₀的对应关系计算变压器油纸的含水量。

另一个实施例中，所述第三测量模块包括：

第五测量子模块，用于根据变压器历史负载率数据测量变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升；

第三数据处理子模块，用于根据变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升计算变压器的平均绕组热点温度。

以上对本公开进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本公开的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本公开的方法及其核心思想；同时，对于本领域技术人员，依据本公开的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本公开的限制。

Claims (10)

1.一种基于多参量融合的变压器油纸绝缘寿命预测方法，包括如下步骤：

S100：测量变压器油纸的聚合度DP值；

S200：测量变压器油纸的含水量；

S300：测量变压器的平均绕组热点温度；

S400：根据所述变压器油纸的聚合度DP值、含水量和变压器的平均绕组热点温度对变压器油纸绝缘寿命进行预测。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，步骤S100包括如下步骤：

S101：分别测量变压器油中溶解的一氧化碳和二氧化碳的含量，根据一氧化碳和二氧化碳的总含量计算变压器油纸的第一聚合度DP值；

S102：测量变压器油中溶解的糠醛的含量，根据糠醛的含量计算变压器油纸的第二聚合度DP值；

S103：测量变压器油纸的频域介电谱曲线，根据频域介电谱曲线拟合并计算变压器油纸的老化时间，以及根据变压器油纸的老化时间计算变压器油纸的第三聚合度DP值；

S104：计算所述变压器油纸的第一聚合度DP值、第二聚合度DP值和第三聚合度DP值的平均值，以获得变压器油纸的聚合度DP值。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S200包括如下步骤：

S201：通过对变压器油纸进行测试，获得变压器油纸的介电谱曲线，并根据介电谱曲线的函数模型对变压器油纸的介电谱曲线进行拟合，以获得模型中参数σ₀的值；

S202：通过变压器油纸的含水量与参数σ₀的对应关系，获得变压器油纸的含水量。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S300包括如下步骤：

S301：根据变压器历史负载率数据计算变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升；

S302：根据变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升计算变压器的平均绕组热点温度。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S400中，通过将所述油纸的聚合度DP值、油纸的含水量和变压器的平均绕组热点温度代入油纸降解动力学模型对变压器油纸绝缘寿命进行预测。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述油纸降解动力学模型表示为：

其中，L为待评估油纸绝缘的剩余寿命，m为油纸中的初始水分含量质量分数(％)，T为绝缘热点温度值(K)，DP为油纸当前聚合度DP值，DP_end为标准规程所规定的寿命终点聚合度DP值，E_a为油纸老化降解的平均活化能，E_a＝74.2kJ/mol，R为普适气体常数，R＝8.31J·mol^-1·K^-1，A和B为常数，A＝6.23×10⁵，B＝1.5。

7.一种根据权利要求1所述的方法对变压器油纸绝缘寿命进行预测的装置，包括：

第一测量模块，用于测量变压器油纸的聚合度DP值；

第二测量模块，用于测量变压器油纸的含水量；

第三测量模块，用于测量变压器的平均绕组热点温度；

预测模块，用于根据所述油纸的聚合度DP值、油纸的含水量和变压器的平均绕组热点温度对变压器油纸绝缘寿命进行预测。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一测量模块包括：

第一测量子模块，用于测量变压器油中溶解的一氧化碳和二氧化碳的含量，并根据一氧化碳和二氧化碳的含量计算变压器油纸的第一聚合度DP值；

第二测量子模块，用于测量变压器油中溶解的糠醛的含量，并根据糠醛的含量计算变压器油纸的第二聚合度DP值；

第三测量子模块，用于测量变压器油纸的频域介电谱曲线，根据频域介电谱曲线拟合并计算变压器油纸的老化时间，以及根据变压器油纸的老化时间计算变压器油纸的第三聚合度DP值；

第一数据处理子模块，用于通过计算所述变压器油纸的第一聚合度DP值、第二聚合度DP值和第三聚合度DP值的平均值，以获得变压器油纸的聚合度DP值。

9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第二测量模块包括：

第四测量子模块，用于对变压器油纸进行测量，以获得变压器油纸的介电谱曲线，并根据介电谱曲线的函数模型对变压器油纸的介电谱曲线进行拟合，以获得模型中参数σ₀的值；

第二数据处理子模块，用于通过变压器油纸的含水量与参数σ₀的对应关系计算变压器油纸的含水量。

10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第三测量模块包括：

第五测量子模块，用于根据变压器历史负载率数据计算变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升；

第三数据处理子模块，用于根据变压器的平均顶层油温升和平均绕组热点温升计算变压器的平均绕组热点温度。

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