CN114238287A - 基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法 - Google Patents

基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法 Download PDF

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CN114238287A CN202111305260.6A CN202111305260A CN114238287A CN 114238287 A CN114238287 A CN 114238287A CN 202111305260 A CN202111305260 A CN 202111305260A CN 114238287 A CN114238287 A CN 114238287A
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寇晓适
张少锋
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李予全
陈恒
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张逸凡
王广周
董明
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Abstract

本发明公开了一种基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，获取初始油色谱监测数据并进行数据检测得到油色谱有效数据；根据监测装置的相关油色谱有效数据，依据评分标准计算振动评分、环境温湿度评分、油回路状态评分、运维状态评分、设备寿命评分；根据层次分析法，计算涉及装置监测准确度的振动、环境温湿度、油回路状态、运维状态、设备寿命5个评价维度的指标权重，并结合5个评价维度的指标评分计算得到油色谱在线监测数据的质量评估结果P。本发明通过对油色谱监测装置设备状态量的评分，完成油中溶解气体在线监测数据的质量评估，为油色谱在线监测装置的自诊断奠定了基础，同时为油色谱在线监测装置的定期维护提供数据支持。

Description

基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法
技术领域
本发明属于数据分析技术领域，具体涉及一种基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法。
背景技术
电力变压器作为电力系统中最重要的设备之一，其安全稳定运行是构建高质量电网的基础。变压器运行状态的在线监测技术也在向着智能化、自动化、数字化的方法发展。目前，变压器内绝缘状态的在线监测技术主要是油中溶解气体分析方法(Dissolved GasAnalysis，DGA)，其有效性已得到了业内的广泛认可。然而，由于受到环境和维护周期的影响，其监测设备本身的运行状态参差不齐，从而导致所得到的数据质量较低，数据利用率不高。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法。
本发明采用如下的技术方案。
一种基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，所述方法包括步骤：
(1)获取初始油色谱监测数据并进行数据检测得到油色谱有效数据；
(2)根据监测装置的相关油色谱有效数据，依据评分标准计算振动评分Vib、环境温湿度评分Tem、油回路状态评分Cur、运维状态评分Ope、设备寿命评分Lif；
(3)根据层次分析法，计算涉及装置监测准确度的振动、环境温湿度、油回路状态、运维状态、设备寿命5个评价维度的指标权重，并结合5个评价维度的指标评分计算得到油色谱在线监测数据的质量评估结果P。
进一步地，所述步骤(1)中，数据检测包括数据的完整性、唯一性和时效性检测。
进一步地，所述步骤(1)中，油色谱有效数据包括油色谱监测装置运行期间水平与竖直方向加速度，油色谱监测装置附近的温度与湿度，油色谱监测装置与变压器连接的油回路状态，根据运维记录表得到的运维状态，根据设备运行时间评估的设备寿命。
进一步地，所述步骤(2)中，振动是指油色谱监测装置运行期间水平与竖直方向加速度；环境温湿度是指油色谱监测装置附近的温度和湿度；油回路状态是指油色谱监测装置与变压器连接的油路通道；运维状态是指距离上一次运维人员对油色谱监测装置进行检测的时间；设备寿命是指油色谱监测装置内部元器件自安装之日运行时间最长的元器件所剩余的运行寿命。
进一步地，所述步骤(3)中，油色谱在线监测数据的质量评估结果P：
P＝va*Vib+vb*Tem+vc*Cur+vd*Ope+ve*Lif
其中，va为振动权重，vb为环境温湿度权重，vc为油回路状态权重，vd为运维状态权重，ve为设备寿命权重。
进一步地，所述步骤(3)中，根据层次分析法，计算监测装置评价维度的指标权重，具体包括步骤：
(3.1)根据油色谱在线监测装置常年使用状态，使用层次分析法得出对权重矩阵进行两两重要性比较的依据，油色谱在线监测数据质量评价的AHP权重矩阵；
(3.2)根据油色谱在线监测数据质量评价的AHP权重矩阵，得到判断矩阵D，用方根法对该权重矩阵D求最大特征根λmax；
(3.3)计算5个评价维度指标的权重向量。
进一步地，根据油色谱在线监测数据的质量评估结果，进行油色谱数据质量评级的划分，可划分为较差、一般、良好和优秀。
进一步地，监测装置包括油样采集与油气分离装置、气体检测装置、通信装置。
进一步地，所述步骤(2)中，还包括对油色谱有效数据进行阈值判断，当水平与竖直加速度超出允许运行区间时，或当温湿度超出允许运行区间时，或当油量低于规定油量时，或当运维时间超过运维周期时，或当油色谱装置内部运行时间最长的元器件超过规定年限时，定义为整体数据质量差，不做评分。
进一步地，所述步骤(1)中，初始油色谱监测数据通过在监测装置外壳加载MEMS传感器测量得到。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过对油色谱监测装置设备状态量的评分，完成油中溶解气体在线监测数据的质量评估，为油色谱在线监测装置的自诊断奠定了基础，同时为油色谱在线监测装置的定期维护提供数据支持。
附图说明
图1为本发明基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，包括以下步骤：
步骤1：对初始油色谱数据进行检测，得到油色谱有效数据；
对初始油色谱数据进行检测包括：数据的完整性、唯一性和时效性检测；刷选得到油色谱有效数据。
监测装置包括：油样采集与油气分离装置、气体检测装置、通信装置等。
油色谱监测装置的相关有效数据包括：油色谱监测装置运行期间水平与竖直方向加速度，油色谱监测装置附近的温度与湿度，油色谱监测装置与变压器连接的油回路状态，根据运维记录表得到的运维状态，根据设备运行时间评估的设备寿命。
具体实施时，需在监测装置外壳加载MEMS传感器(Micro ElectromechanicalSystems)，用以测量监测装置水平与竖直加速度以及周围环境温湿度。
步骤2：将监测装置视为整体，根据油色谱监测装置的相关有效数据，依据评分标准，得到振动评分Vib、环境温湿度评分Tem、油回路状态评分Cur、运维状态评分Ope、设备寿命评分Lif；
振动是指油色谱监测装置运行期间水平与竖直方向加速度；环境温湿度是指油色谱监测装置附近的温度和湿度；油回路状态是指油色谱监测装置与变压器连接的油路通道；运维状态是指距离上一次运维人员对油色谱监测装置进行检测的时间；设备寿命是指油色谱监测装置内部元器件自安装之日运行时间最长的元器件所剩余的运行寿命。
根据标准GB/T 17623-2017《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》及DL/T 1498.2-2016《变电设备在线监测装置技术规范第2部分：变压器油中溶解气体在线监测装置》中规定的具体评分标准：
1)监测装置水平加速度不超过0.3g m/s2，竖直加速度不超过0.15g m/s2，振动评分为：
Vib＝1-[(3.33×Hor)×0.5+(6.66×Ver)×0.5]
式中，Hor为水平加速度数值，Ver为竖直加速度数值，水平与竖直加速度超出允许运行区间时定义为整体数据质量差，不做评分。
2)监测装置允许运行温度区间为-40～65℃，湿度不超过90％，环境温湿度评分为：
Figure BDA0003339869200000041
式中，T为温度值，H为湿度值，当湿度值H小于70％时，按70％计算；当温湿度超出允许运行区间时定义为整体数据质量差，不做评分。
3)油回路抽取变压器油为100ml，油回路评分为：
Cur＝1-(14.81×e(100-oil)×0.013-14.81)
式中，oil为油回路中的油量，当油量低于95ml时，定义为整体数据质量差，不做评分。
4)运维周期6个月，获得距离上次运维时间65天，运维状态评分：
Ope＝1-(0.028×e0.0197×tim-0.1871×e-1.878×tim)
式中，tim为距离上次运维天数。
5)油色谱监测装置寿命不低于10年，寿命评分：
Lif＝1-(0.006588×e0.042×mon)
式中，mon为油色谱装置内部运行时间最长的元器件，单位月。当油色谱装置内部运行时间最长的元器件超过10年，定义为整体数据质量差，不做评分。
步骤3：根据层次分析法，计算涉及装置监测准确度的振动、环境温湿度、油回路状态、运维状态、设备寿命5个评价维度指标的权重，结合5个评价维度指标的评分，得到油中溶解气体在线监测数据的质量评估结果P。
P＝va*Vib+vb*Tem+vc*Cur+vd*Ope+ve*Lif
其中，va为振动权重，vb为环境温湿度权重，vc为油回路状态权重，vd为运维状态权重，ve为设备寿命权重。
其中，根据层次分析法，计算涉及装置监测准确度的振动、环境温湿度、油回路状态、运维状态、设备寿命5个评价维度指标的权重，具体包括步骤：
(3.1)根据某地区油色谱在线监测装置常年使用状态，使用层次分析法得出对权重矩阵进行两两重要性比较的依据，得到油色谱在线监测数据质量评价的AHP权重矩阵；
(3.2)根据油色谱在线监测数据质量评价的AHP权重矩阵，得到判断矩阵D，用方根法对该权重矩阵D求最大特征根λmax；
(3.3)计算5个评价维度指标的权重向量。
具体实施时，根据权重排名从高到低依次为：油回路状态、设备寿命、振动、运维状态、环境温湿度。
进一步地，根据油中溶解气体在线监测数据的质量评估结果，进行油色谱数据质量评级的划分，可划分为较差、一般、良好和优秀。
以下以某地区油色谱在线监测装置常年使用状态为例对本发明进行说明。
本发明的油色谱监测数据质量评价方法，包括以下步骤：
步骤1：获取油色谱监测数据，对数据完整性、唯一性和时效性检测，确保油色谱监测数据为有效数据；
步骤2：将监测装置视为整体，据评分标准，得到振动评分Vib、环境温湿度评分Tem、油回路状态评分Cur、运维状态评分Ope、设备寿命评分Lif；
根据标准GB/T 17623-2017《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》及DL/T 1498.2-2016《变电设备在线监测装置技术规范第2部分：变压器油中溶解气体在线监测装置》中的规定，
1)监测装置水平加速度不超过0.3g m/s2，竖直加速度不超过0.15g m/s2，获得现场油色谱监测装置的振动水平加速度0.05g m/s2，竖直加速度0.005g m/s2，振动得分0.900；
2)监测装置允许运行温度区间为-40～65℃，湿度不超过90％，获得油色谱监测装置附近的温度为30℃，湿度为55％，环境温湿度得分0.962；
3)油回路抽取变压器油为100ml，监测得到抽取变压器油为99.5ml，油回路状态得分0.903；
4)运维周期6个月，获得距离上次运维时间65天，运维状态得分0.899；
5)油色谱监测装置寿命不低于10年，根据设备运行时间评估设备寿命，寿命得分0.961。
步骤3：根据某地区油色谱在线监测装置常年使用状态，使用层次分析法得出对权重矩阵进行两两重要性比较的依据；油色谱在线监测数据质量评价的AHP权重矩阵如表1所示。
表1
设备寿命 油回路状态 环境温湿度 运维状态 振动
设备寿命 1 1/2 4 3 3
油回路状态 2 1 7 5 5
环境温湿度 1/4 1/7 1 1/2 1/3
运维状态 1/3 1/5 2 1 1
振动 1/3 1/5 3 1 1
于是得出如下判断矩阵D：
Figure BDA0003339869200000061
用方根法对该权重矩阵D求最大特征根λmax，得到λmax＝5.0721。
于是权重向量为：
W＝[0.2636，0.4758，0.0538，0.0981，0.1087]
该样本下的油色谱在线监测数据的数据质量权重如表2所示。
表2
指标维度 设备寿命 油回路状态 环境温湿度 运维状态 振动
权重 0.2636 0.4758 0.0538 0.0981 0.1087
油色谱数据质量评级的划分如表3所示。
表3
油色谱数据质量分数 0≤Q≤0.5 0.5<Q≤0.75 0.75<Q≤0.9 0.9<Q≤1
数据质量评级 较差 一般 良好 优秀
综上所述，根据各维度指标评分与各维度指标权重，本次油色谱数据质量评估分数为0.921。由表3得质量评级为优秀，数据可信度较高。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过对油色谱监测装置设备状态量的评分，完成油中溶解气体在线监测数据的质量评估，为油色谱在线监测装置的自诊断奠定了基础，同时为油色谱在线监测装置的定期维护提供数据支持。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
(1)获取初始油色谱监测数据并进行数据检测得到油色谱有效数据；
(2)根据监测装置的相关油色谱有效数据，依据评分标准计算振动评分Vib、环境温湿度评分Tem、油回路状态评分Cur、运维状态评分Ope、设备寿命评分Lif；
(3)根据层次分析法，计算涉及装置监测准确度的振动、环境温湿度、油回路状态、运维状态、设备寿命5个评价维度的指标权重，并结合5个评价维度的指标评分计算得到油色谱在线监测数据的质量评估结果P。
2.根据权利要求1所述的基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，其特征在于，
所述步骤(1)中，数据检测包括数据的完整性、唯一性和时效性检测。
3.根据权利要求1所述的基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，其特征在于，
所述步骤(1)中，油色谱有效数据包括油色谱监测装置运行期间水平与竖直方向加速度，油色谱监测装置附近的温度与湿度，油色谱监测装置与变压器连接的油回路状态，根据运维记录表得到的运维状态，根据设备运行时间评估的设备寿命。
4.根据权利要求3所述的基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，其特征在于，
所述步骤(2)中，振动是指油色谱监测装置运行期间水平与竖直方向加速度；环境温湿度是指油色谱监测装置附近的温度和湿度；油回路状态是指油色谱监测装置与变压器连接的油路通道；运维状态是指距离上一次运维人员对油色谱监测装置进行检测的时间；设备寿命是指油色谱监测装置内部元器件自安装之日运行时间最长的元器件所剩余的运行寿命。
5.根据权利要求1所述的基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，其特征在于，
所述步骤(3)中，油色谱在线监测数据的质量评估结果P：
P＝va*Vib+vb*Tem+vc*Cur+vd*Ope+ve*Lif
其中，va为振动权重，vb为环境温湿度权重，vc为油回路状态权重，vd为运维状态权重，ve为设备寿命权重。
6.根据权利要求1所述的基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，其特征在于，
所述步骤(3)中，根据层次分析法，计算监测装置评价维度的指标权重，具体包括步骤：
(3.1)根据油色谱在线监测装置常年使用状态，使用层次分析法得出对权重矩阵进行两两重要性比较的依据，油色谱在线监测数据质量评价的AHP权重矩阵；
(3.2)根据油色谱在线监测数据质量评价的AHP权重矩阵，得到判断矩阵D，用方根法对该权重矩阵D求最大特征根λmax；
(3.3)计算5个评价维度指标的权重向量。
7.根据权利要求1所述的基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，其特征在于，
根据油色谱在线监测数据的质量评估结果，进行油色谱数据质量评级的划分，可划分为较差、一般、良好和优秀。
8.根据权利要求1所述的基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，其特征在于，
监测装置包括油样采集与油气分离装置、气体检测装置、通信装置。
9.根据权利要求1所述的基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，其特征在于，
所述步骤(2)中，还包括对油色谱有效数据进行阈值判断，当水平与竖直加速度超出允许运行区间时，或当温湿度超出允许运行区间时，或当油量低于规定油量时，或当运维时间超过运维周期时，或当油色谱装置内部运行时间最长的元器件超过规定年限时，定义为整体数据质量差，不做评分。
10.根据权利要求1所述的基于监测装置运行状态的油色谱监测数据质量评价方法，其特征在于，
所述步骤(1)中，初始油色谱监测数据通过在监测装置外壳加载MEMS传感器测量得到。
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