CN115218963A - 多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法 - Google Patents

多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，步骤为：测量变压器的电压信号、电流信号、功率因数信号、铁芯柱内主磁通信号、绕组漏磁通信号、绕组应力信号、分接开关操作时的转动力矩信号、流体压力信号、紫外光信号和接线温度信号，并获得变压器的电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数和热参数；建立“电‑磁‑力‑流‑光‑热”多变量内置式全景感知参数映射模型；建立基于多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价模型，实现变压器状态的综合模糊评价。本发明解决变压器数据监测不全面以及变压器状态检测准确性低和可靠性低的问题。

Description

多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法
技术领域
本发明属于电、磁、力、流、光、热多变量的测量与评估技术领域，特别涉及一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法。
背景技术
随着电网规模不断扩大，设备容量不断提升，电力设备故障会造成电网停电和重大经济损失，电力系统的发展也迫切需要对重大电力设备状态进行全面感知。电力设备自身由于材料、设计和加工技术不断改进，功能逐渐丰富，由此带来的监测需求也日益增多。传统的传感技术和设备状态感知技术已不能满足电网发展需求。
随着我国能源互联网技术的建设与发展，对电力装备智能化监测水平提出更高的要求。电力变压器是整个电力系统中最为重要的电力设备之一。一旦电力变压器发生故障，就会引发变压器爆炸、变电站失火等事故。因此，开展电力变压器全景感知与状态评估方法的研究至关重要。
变压器在正常运行时和故障前后，通常伴有“电、磁、力、光、热”等多种变量特征信息，通过对设备不同的特征信号开展带电检测或在线监测，感知和分析设备状态，可以发现和避免很多类型的设备缺陷和隐患，进而降低变压器故障率及减少的电网安全事故。同时，由于变电站长期处于强电磁干扰，环境十分复杂的运行工况中，变压器状态感知技术面临严峻挑战，以往外置的检测装置会受到强烈的干扰，影响检测结果可靠性，内置式感知技术可以最大限度降低运行环境和系统电磁干扰对检测结果带来的影响，是变压器状态感知的发展方向之一。
针对目前运行中的电力变压器状态缺少有效的全景感知与综合评价方法，亟需一种变压器“电-磁-力-流-光-热”多变量内置式全景感知技术，从而在不改变变压器电气回路，不影响变压器工作方式情况下，监测变压器电路、磁场、应力、温度、压力、光、振动等多变量，采用多信息综合评估方法评价变压器运行状态，提升变压器状态监测准确性和可靠性，有效提高变压器安全运行水平。
发明内容
发明目的：本发明提出一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，其目的在于解决变压器数据监测不全面以及变压器状态检测准确性低和可靠性低的问题。
技术方案：
一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，步骤为：
步骤一、测量变压器的电压信号、电流信号、功率因数信号、铁芯柱内主磁通信号、绕组漏磁通信号、绕组应力信号、分接开关操作时的转动力矩信号、流体压力信号、紫外光信号和接线温度信号，并获得变压器的电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数和热参数；
步骤二、建立“电-磁-力-流-光-热”多变量内置式全景感知参数映射模型，步骤一中的电参数映射电路过载情况指标、磁参数映射磁场饱和情况指标、应力参数映射绕组变形和分接开关操作情况指标、流体参数映射绝缘油位情况指标、光参数映射绝缘情况指标、热参数映射过热情况指标；
步骤三、建立基于多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价模型，步骤一中的电压信号、电流信号、功率因数信号、铁芯柱内主磁通信号、绕组漏磁通信号、绕组应力信号、分接开关操作时的转动力矩信号、流体压力信号、紫外光信号和接线温度信号作为变压器的信号层，电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数和热参数作为变压器的参数层；应用变压器状态综合模糊评价方法，对变压器进行一级信号层综合模糊评价和二级参数层综合模糊评价，得到变压器电路过载情况、磁场饱和情况、绕组变形和分接开关操作情况、绝缘油位情况、绝缘情况、过热情况的综合结果评价集，实现变压器状态的综合模糊评价。
进一步的，电压信号包括一次侧电压信号[U A ，U B ，U C ]和二次侧电压信号[u a 、u b 、u c ]；矩阵中，U A 、U B 、U C 为绕组出线端一次侧电压向量，u a 、u b 、u c 为绕组出线端二次侧电压向量；
电流信号包括一次侧电流信号[I A 、I B 、I C ]和二次侧电流信号[i a 、i b 、i c ]；矩阵中，I A 、I B 、I C 为绕组出线端一次侧电流向量，i a 、i b 、i c 为绕组出线端二次侧电流向量；
功率因数信号包括一次侧A相功率因数信号
Figure 858086DEST_PATH_IMAGE001
、一次侧B相功率因数信号
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
、一次侧C相功率因数信号
Figure 346836DEST_PATH_IMAGE003
、二次侧a相功率因数信号
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
、二次侧b相功率因数信号
Figure 677323DEST_PATH_IMAGE005
和二次侧c相功率因数信号
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
；铁芯柱内主磁通信号为铁芯主磁通磁场矩阵[B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7]；矩阵中，B1为在变压器A相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相铁芯柱主磁通的磁感应强度；B2为在变压器B相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相铁芯柱主磁通的磁感应强度；B3为在变压器C相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器C相铁芯柱主磁通的磁感应强度；B4为在变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭的磁感应强度；B5为在变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭的磁感应强度；B6为在变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭的磁感应强度；B7为在变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭的磁感应强度；
绕组漏磁通信号为绕组漏磁通磁场矩阵[Bδ1，Bδ2，Bδ3，Bδ4，Bδ5，Bδ6，Bδ7，Bδ8，Bδ9，Bδ10，Bδ11，Bδ12]；矩阵中，Bδ1为在变压器一次侧A相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧A相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ2为在变压器一次侧A相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧A相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ3为在变压器一次侧B相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧B相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ4为在变压器一次侧B相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧B相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ5为在变压器一次侧C相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧C相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ6为在变压器一次侧C相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧C相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ7为在变压器二次侧a相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧a相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ8为在变压器二次侧a相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧a相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ9为在变压器二次侧b相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧b相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ10为在变压器二次侧b相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧b相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ11为在变压器二次侧c相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧c相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ12为在变压器二次侧c相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧c相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度。
绕组应力信号为绕组应力矩阵[FM1，FM2，FM3，FM4，FM5，FM6，FM7，FM8，FM9，FM10，FM11，FM12]；矩阵中，FM1为在变压器一次侧A相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组上端部位置应力；FM2为在变压器一次侧A相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组下端部位置应力；FM3为在变压器一次侧B相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组上端部位置应力；FM4为在变压器一次侧B相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组下端部位置应力；FM5为在变压器一次侧C相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组上端部位置应力；FM6为在变压器一次侧C相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组下端部位置应力；FM7为在变压器二次侧a相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组上端部位置应力；FM8为在变压器二次侧a相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组下端部位置应力；FM9为在变压器二次侧b相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组上端部位置应力；FM10为在变压器二次侧b相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组下端部位置应力；FM11为在变压器二次侧c相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组上端部位置应力；FM12为在变压器二次侧c相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组下端部位置应力；
分接开关操作时的转动力矩信号为力矩M1；其中，M1为在分接开关操动机构转轴位置处内置光纤传感器，测试分接开关动作时转动的力矩；
流体压力信号为流体压力之差
Figure 748178DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
，式中，FN1为在油箱顶部内置压力传感器测试流体压力；FN2为在油箱底部内置压力传感器测试流体压力。
紫外光信号为紫外光矩阵[G1，G2，G3，G4，G5，G6]；矩阵中，G1为在变压器一次侧A相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组紫外光；G2为在变压器一次侧B相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组紫外光；G3为在变压器一次侧C相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组紫外光；G4为在变压器二次侧a相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组紫外光；G5为在变压器二次侧b相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组紫外光；G6为在变压器二次侧c相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组紫外光；
接线温度信号为温度矩阵[T1，T2，T3，T4，T5，T6]；矩阵中，T1为在变压器一次侧A相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组接线温度；T2为在变压器一次侧B相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组接线温度；T3为在变压器一次侧C相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组接线温度；T4为在变压器二次侧a相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组接线温度；T5为在变压器二次侧b相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组接线温度；T6为在变压器二次侧c相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组接线温度。
进一步的，电参数包括一次侧电压的电参数、一次侧电流的电参数、二次侧电压的电参数、二次侧电流的电参数、一次侧功率因数的电参数和二次侧功率因数的电参数，
一次侧电压的电参数为
Figure 646864DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
，
一次侧电流的电参数为
Figure 747544DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
，
二次侧电压的电参数为
Figure 491509DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
，
二次侧电流的电参数为
Figure 682450DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
，
一次侧功率因数的电参数为
Figure 611092DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
，式中，
Figure 74435DEST_PATH_IMAGE001
为一次侧A相功率因数信号，
Figure 231878DEST_PATH_IMAGE002
为一次侧B相功率因数信号，
Figure 995434DEST_PATH_IMAGE003
为一次侧C相功率因数信号；
二次侧功率因数的电参数为
Figure 970343DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
，式中，
Figure 780037DEST_PATH_IMAGE021
为二次侧a相功率因数信号，
Figure 865804DEST_PATH_IMAGE005
为二次侧b相功率因数信号，
Figure 483867DEST_PATH_IMAGE006
为二次侧c相功率因数信号。
进一步的，磁参数包括铁芯柱主磁通的磁参数和绕组漏磁通的磁参数，
铁芯柱主磁通的磁参数为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
，
Figure 770623DEST_PATH_IMAGE023
，
绕组漏磁通的磁参数为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 677399DEST_PATH_IMAGE025
。
进一步的，应力参数包括绕组的应力参数和分接开关的应力参数，
绕组的应力参数为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 894754DEST_PATH_IMAGE027
；
分接开关的应力参数为：在分接开关操动机构转轴位置处内置光纤传感器，测试分接开关动作时转动的力矩M1。
进一步的，流体参数为
Figure 632903DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 824981DEST_PATH_IMAGE008
。
进一步的，光参数为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE028
，
Figure 219053DEST_PATH_IMAGE029
。
进一步的，热参数为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 36837DEST_PATH_IMAGE031
。
进一步的，综合模糊评价方法的过程为：
（1）建立评价指标的集合，并选取评价对象；
（2）通过标准化数据模型将评价对象的数据进行标准化处理；
（3）计算评价对象的权重，形成信号层权重向量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE032
和参数层权重向量
Figure 832754DEST_PATH_IMAGE033
；
（4）通过评价值模型计算评价对象的评价值，并将评价值建立为评价矩阵
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE034
；
（5）根据评价矩阵
Figure 461313DEST_PATH_IMAGE034
和信号层权重向量
Figure 77102DEST_PATH_IMAGE032
，进行一级信号层综合模糊评价；
（6）根据一级信号层综合模糊评价得到结果以及参数层权重向量
Figure 370680DEST_PATH_IMAGE033
，计算参数层评价指标的综合评价值，并得到最优隶属度
Figure 880159DEST_PATH_IMAGE035
，进行二级参数层综合模糊评价；
（7）根据二级参数层综合模糊评价的结果，以及最优隶属度
Figure 335411DEST_PATH_IMAGE035
；构建变压器综合评价指标体系；
（8）针对各评价指标构成的综合评价指标体系和最优隶属度
Figure 704075DEST_PATH_IMAGE035
的计算结果，组成综合结果评价集，实现变压器状态的综合评价。
有益效果：
变压器在正常运行时和故障前后，通常伴有“电-磁-力-流-光-热”等多种变量特征信息，现有的变压器监测技术主要为外置式监测技术，外置式监测方法的测量结果通常会受到强烈的电磁干扰等因素的影响，并且监测信号较为单一。基于此，本发明提出了变压器“电-磁-力-流-光-热”多变量内置式全景感知技术与综合模糊评价方法，在不影响变压器工作方式的情况下，监测变压器电路、磁场、应力、温度、压力、光、振动等多变量，采用多信息综合评估方法评价变压器运行状态，内置式感知技术可以最大限度降低运行环境和系统电磁干扰对检测结果带来的影响，而且面向多变量全景感知技术可以提升变压器状态监测准确性和可靠性，从而融合多信息参数的综合评价来提高变压器的安全运行水平。
附图说明
图1为多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法整体流程图；
图2为“电-磁-力-流-光-热”多变量内置式全景感知参数映射模型；
图3为基于多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价模型；
图4为铁芯主磁通磁感应强度测试方法霍尔传感器测试位置示意图；
图5为一次侧绕组漏磁通磁感应强度测试方法霍尔传感器测试位置示意图；
图6为二次侧绕组漏磁通磁感应强度测试方法霍尔传感器测试位置示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图更详细的说明本发明。
本发明通过使用不同的测量装置，测量变压器的参数信号，建立多变量内置式全景感知参数映射模型，获得变压器工作状态的情况指标。通过建立的变压器状态综合模糊评价模型，根据变压器的参数映射模型，确立变压器的工作状态。具体为：
如图1所示，本发明提出了一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，步骤为：
步骤一、测量变压器的电压信号、电流信号、功率因数信号、铁芯柱内主磁通信号、绕组漏磁通信号、绕组应力信号、分接开关操作时的转动力矩信号、流体压力信号、紫外光信号和接线温度信号，并获得变压器的电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数和热参数；
（1）在绕组出线端内置电压电流互感器，测试变压器一二次侧的电压信号、电流信号和功率因数信号，并获得电参数，具体方法为：
在绕组出线端内置电压互感器，测试一次侧电压向量为U A ，U B ，U C ；在绕组出线端内置电流互感器，测试一次侧电流向量为I A 、I B 、I C ；在绕组出线端内置电压互感器，测试二次侧电压向量为u a 、u b 、u c ；在绕组出线端内置电流互感器，测试二次侧电流向量为i a 、i b 、i c 。
由于测试的一二次侧电压和电流都是向量，为了全面获取所有相电压电流的数值参数，提出电压电流向量组成矩阵的范数均值求解方法，计算范数均值作为电参数。首先将测试的一次侧电压向量组成一次侧电压向量矩阵[U A ，U B ，U C ]，作为一次侧电压信号；将测试的一次侧电流向量组成一次侧电流向量矩阵[I A 、I B 、I C ]，作为一次侧电流信号；将测试的二次侧电压向量组成二次侧电压向量矩阵[u a 、u b 、u c ]，作为二次侧电压信号；将测试的二次侧电流向量组成二次侧电流向量矩阵[i a 、i b 、i c ]，作为二次侧电流信号。一次侧电压信号[U A ，U B ，U C ]和二次侧电压信号[u a 、u b 、u c ]组成电压信号，一次侧电流信号[I A 、I B 、I C ]和二次侧电流信号[i a 、i b 、i c ]组成电流信号。
然后计算一次侧三相电压向量组成矩阵的范数均值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE036
，作为一次侧电压的电参数；计算一次侧三相电流向量组成矩阵的范数均值
Figure 614394DEST_PATH_IMAGE037
，作为一次侧电流的电参数；计算二次侧三相电压向量组成矩阵的范数均值
Figure 119324DEST_PATH_IMAGE014
，作为二次侧电压的电参数；计算二次侧三相电流向量组成矩阵的范数均值
Figure 745478DEST_PATH_IMAGE016
，作为二次侧电流的电参数。
由于测试的一二次侧电压和电流都是向量，为了全面获取所有电压电流的相角参数，提出电压电流向量功率因数均值求解方法，计算功率因数均值作为电参数。首先计算一次侧A相电压向量相角与电流向量相角的差值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE038
；计算一次侧B相电压向量相角与电流向量相角的差值
Figure 929334DEST_PATH_IMAGE039
；计算一次侧C相电压向量相角与电流向量相角的差值
Figure DEST_PATH_IMAGE040
；计算二次侧a相电压向量相角与电流向量相角的差值
Figure DEST_PATH_IMAGE041
；计算二次侧b相电压向量相角与电流向量相角的差值
Figure 908923DEST_PATH_IMAGE042
；计算二次侧c相电压向量相角与电流向量相角的差值
Figure DEST_PATH_IMAGE043
。
然后计算一次侧A相功率因数
Figure 268360DEST_PATH_IMAGE044
，作为一次侧A相功率因数信号，计算一次侧B相功率因数
Figure 658890DEST_PATH_IMAGE002
，作为一次侧B相功率因数信号，计算一次侧C相功率因数
Figure 470988DEST_PATH_IMAGE003
，作为一次侧C相功率因数信号，计算一次侧三相功率因数的平均值
Figure DEST_PATH_IMAGE045
，作为一次侧功率因数的电参数；计算二次侧a相功率因数
Figure 988688DEST_PATH_IMAGE021
，作为二次侧a相功率因数信号，计算二次侧b相功率因数
Figure 264949DEST_PATH_IMAGE046
，作为二次侧b相功率因数信号，计算二次侧c相功率因数
Figure DEST_PATH_IMAGE047
，作为二次侧c相功率因数信号，计算二次侧三相功率因数的平均值
Figure 701747DEST_PATH_IMAGE048
，作为二次侧功率因数的电参数。一次侧A相功率因数信号
Figure 391354DEST_PATH_IMAGE001
、一次侧B相功率因数信号
Figure 306220DEST_PATH_IMAGE002
、一次侧C相功率因数信号
Figure 436987DEST_PATH_IMAGE003
、二次侧a相功率因数信号
Figure 931771DEST_PATH_IMAGE021
、二次侧b相功率因数信号
Figure 718462DEST_PATH_IMAGE005
和二次侧c相功率因数信号
Figure 233757DEST_PATH_IMAGE006
组成功率因数信号。
（2）在铁芯柱和绕组端部内置霍尔磁场传感器，测试铁芯柱内主磁通信号和绕组漏磁通信号，并获得磁参数，具体方法为：
由于变压器主磁通磁场分布具有随着位置不同而变化的特点，为了全面获取变压器主磁通的有效数值，在变压器A相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相铁芯柱主磁通的磁感应强度B1；在变压器B相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相铁芯柱主磁通的磁感应强度B2；在变压器C相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器C相铁芯柱主磁通的磁感应强度B3；在变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭的磁感应强度B4；在变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭的磁感应强度B5；在变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭的磁感应强度B6；在变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭的磁感应强度B7。铁芯主磁通磁感应强度测试方法位置如图4中圈出部位。
由于测试的变压器铁芯主磁通磁感应强度是包含铁芯位置参数的变量，为了全面获取所有测试位置铁芯主磁通的数值参数，提出铁芯主磁通磁感应强度组成矩阵的范数均值求解方法，计算范数均值作为磁参数。将变压器ABC三相铁芯内部二分之一位置，A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的上下铁轭内部二分之一位置，以及B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的上下铁轭内部二分之一位置，共7个位置测试得到的磁感应强度组成铁芯主磁通磁场矩阵[B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7]，作为铁芯主磁通信号。计算7个位置测试得到的磁感应强度组成铁芯主磁通磁场矩阵的范数均值
Figure DEST_PATH_IMAGE049
，作为铁芯柱主磁通的磁参数；
由于变压器漏磁通磁场分布具有随着位置不同而变化的特点，为了全面获取变压器漏磁通的有效数值，在变压器一次侧A相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧A相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ1；在变压器一次侧A相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧A相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ2；在变压器一次侧B相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧B相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ3；在变压器一次侧B相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧B相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ4；在变压器一次侧C相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧C相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ5；在变压器一次侧C相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧C相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ6；在变压器二次侧a相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧a相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ7；在变压器二次侧a相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧a相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ8；在变压器二次侧b相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧b相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ9；在变压器二次侧b相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧b相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ10；在变压器二次侧c相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧c相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ11；在变压器二次侧c相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧c相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度Bδ12。一次侧绕组漏磁通磁感应强度测试方法位置如图5中圈出部位，二次侧绕组漏磁通磁感应强度测试方法位置如图6中圈出部位。
由于测试的变压器绕组漏磁通磁感应强度是包含绕组位置参数的变量，为了全面获取所有测试位置绕组漏磁通的数值参数，提出绕组漏磁通磁感应强度组成矩阵的范数均值求解方法，计算范数均值作为磁参数。将变压器一次侧A相绕组上下端部位置、二次侧a相绕组上下端部位置、一次侧B相绕组上下端部位置、二次侧b相绕组上下端部位置、一次侧C相绕组上下端部位置、二次侧c相绕组上下端部位置，共12个位置测试得到的磁感应强度组成绕组漏磁通磁场矩阵[Bδ1，Bδ2，Bδ3，Bδ4，Bδ5，Bδ6，Bδ7，Bδ8，Bδ9，Bδ10，Bδ11，Bδ12]，作为绕组漏磁通信号。计算12个位置测试得到的磁感应强度组成绕组漏磁通磁场矩阵的范数均值
Figure 812505DEST_PATH_IMAGE025
，作为绕组漏磁通的磁参数；
（3）在变压器绕组和分接开关位置内置光纤，测试绕组应力信号以及分接开关操作时的转动力矩信号，并获得应力参数。具体方法为：
由于变压器绕组应力分布具有随着位置不同而变化的特点，为了全面获取变压器绕组应力的有效数值，在变压器一次侧A相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组上端部位置应力FM1；在变压器一次侧A相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组下端部位置应力FM2；在变压器一次侧B相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组上端部位置应力FM3；在变压器一次侧B相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组下端部位置应力FM4；在变压器一次侧C相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组上端部位置应力FM5；在变压器一次侧C相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组下端部位置应力FM6；在变压器二次侧a相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组上端部位置应力FM7；在变压器二次侧a相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组下端部位置应力FM8；在变压器二次侧b相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组上端部位置应力FM9；在变压器二次侧b相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组下端部位置应力FM10；在变压器二次侧c相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组上端部位置应力FM11；在变压器二次侧c相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组下端部位置应力FM12。
由于测试的变压器绕组应力分布是包含绕组位置参数的变量，为了全面获取所有测试位置绕组应力的数值参数，提出绕组应力组成矩阵的范数均值求解方法，计算范数均值作为应力参数。将变压器一次侧A相绕组上下端部位置、二次侧a相绕组上下端部位置、一次侧B相绕组上下端部位置、二次侧b相绕组上下端部位置、一次侧C相绕组上下端部位置、二次侧c相绕组上下端部位置，共12个位置测试得到的绕组应力组成绕组应力矩阵[FM1，FM2，FM3，FM4，FM5，FM6，FM7，FM8，FM9，FM10，FM11，FM12]，作为绕组应力信号。计算12个位置测试得到的绕组应力组成绕组应力矩阵的范数均值
Figure 325526DEST_PATH_IMAGE027
，作为变压器绕组的应力参数；在分接开关操动机构转轴位置处内置光纤传感器，测试分接开关动作时转动的力矩M1，作为转动力矩信号和转动力矩的应力参数。
(4)在油箱内置压力传感器测试流体压力信号，并获得流体参数。具体过程为：
在油箱顶部内置压力传感器测试流体压力FN1；在油箱底部内置压力传感器测试流体压力FN2；计算油箱底部和顶部测试得到的流体压力之差
Figure 661830DEST_PATH_IMAGE008
，作为变压器的流体压力信号和变压器的流体参数。
(5)在绕组匝间绝缘位置内置光纤测量紫外光信号，并获得光参数。具体过程为：
在变压器一次侧A相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组紫外光G1；在变压器一次侧B相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组紫外光G2；在变压器一次侧C相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组紫外光G3；在变压器二次侧a相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组紫外光G4；在变压器二次侧b相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组紫外光G5；在变压器二次侧c相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组紫外光G6。
由于测试的变压器紫外光分布是包含位置参数的变量，为了全面获取所有测试位置紫外光的数值参数，提出紫外光组成矩阵的范数均值求解方法，计算范数均值作为光参数。将一次侧A相绕组中部匝间绝缘位置，一次侧B相绕组中部匝间绝缘位置，一次侧C相绕组中部匝间绝缘位置，二次侧a相绕组中部匝间绝缘位置，二次侧b相绕组中部匝间绝缘位置，二次侧c相绕组中部匝间绝缘位置，共6个位置测试得到的紫外光组成紫外光矩阵[G1，G2，G3，G4，G5，G6]，作为紫外光信号。计算6个位置测试得到的紫外光组成的紫外光矩阵的范数均值
Figure 793865DEST_PATH_IMAGE050
，作为变压器的光参数。
(6)在绕组与出线套管接线处内置光纤测量接线温度信号，并获得热参数。具体过程为：
在变压器一次侧A相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组接线温度T1；在变压器一次侧B相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组接线温度T2；在变压器一次侧C相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组接线温度T3；在变压器二次侧a相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组接线温度T4；在变压器二次侧b相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组接线温度T5；在变压器二次侧c相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组接线温度T6。
由于测试的变压器温度分布是包含位置参数的变量，为了全面获取所有测试位置温度的数值参数，提出温度组成矩阵的范数均值求解方法，计算范数均值作为热参数。将一次侧A相绕组与出线套管接线处，一次侧B相绕组与出线套管接线处，一次侧C相绕组与出线套管接线处，二次侧a相绕组与出线套管接线处，二次侧b相绕组与出线套管接线处，二次侧c相绕组与出线套管接线处，共6个位置测试得到的接线温度组成接线温度矩阵[T1，T2，T3，T4，T5，T6]，作为变压器的接线温度信号。计算6个位置测试得到的接线温度组成接线温度矩阵的范数均值
Figure DEST_PATH_IMAGE051
，作为变压器的热参数。
步骤二、如图2所示，建立“电-磁-力-流-光-热”多变量内置式全景感知参数映射模型，步骤一中的电参数映射电路过载情况指标、磁参数映射磁场饱和情况指标、应力参数映射绕组变形和分接开关操作情况指标、流体参数映射绝缘油位情况指标、光参数映射绝缘情况指标、热参数映射过热情况指标；
步骤三、如图3所示，建立基于多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价模型，步骤一中的电压信号、电流信号、功率因数信号、铁芯柱内主磁通信号、绕组漏磁通信号，绕组应力信号、分接开关操作时的转动力矩信号、流体压力信号、紫外光信号和接线温度信号作为变压器的信号层，电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数和热参数作为变压器的参数层；应用变压器状态综合模糊评价方法，对变压器进行一级信号层综合模糊评价和二级参数层综合模糊评价，得到变压器电路过载情况、磁场饱和情况、绕组变形和分接开关操作情况、绝缘油位情况、绝缘情况、过热情况的综合结果评价集，实现变压器状态的综合模糊评价。
综合模糊评价方法的过程为：
(1)建立信号层评价指标集合和参数层评价指标集合，并选取评价对象；
1)建立信号层评价指标集合，其中评价指标包括：电压信号、电流信号、功率因数信号、铁芯柱内主磁通信号、绕组漏磁通信号，绕组应力信号、分接开关操作时的转动力矩信号、流体压力信号、紫外光信号、接线温度信号。令Fi是一个非空集合，表示变压器信号层评价指标的集合，则称
Fi＝{x1，x2，x3，，，xa}#(1)
其中，xa为信号层评价指标数据，表示变压器测量的信号层数据。
2）建立参数层评价指标集合，其中评价指标包括：电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数、热参数。
令
Figure 911043DEST_PATH_IMAGE055
是一个非空集合，表示变压器参数层评价指标的集合，则称
Figure DEST_PATH_IMAGE056
（2）
其中，
Figure 750954DEST_PATH_IMAGE057
为参数层评价指标数据，表示变压器计算获得的参数层数据。
选取变压器参数层中的某一个或者几个评价指标作为评价对象
Figure DEST_PATH_IMAGE058
；
（2）通过标准化数据模型将变压器评价对象中的信号层评价指标和参数层评价指标的数据进行标准化处理；
将评价对象中的信号层评价指标集合
Figure 201527DEST_PATH_IMAGE059
和参数层评价指标集合
Figure 161392DEST_PATH_IMAGE055
的数据标准化，需要对信号层评价指标集合
Figure 16216DEST_PATH_IMAGE059
和参数层评价指标集合
Figure 327112DEST_PATH_IMAGE055
的数据进行预处理，为方便计算将各个评价指标数据等价转换为标准化数据。
设
Figure DEST_PATH_IMAGE060
为变压器的评价对象
Figure 269791DEST_PATH_IMAGE061
关于信号层评价指标和参数层评价指标的标准化数据，对于越大越优型指标和越小越优型指标的标准化数据模型有：
Figure DEST_PATH_IMAGE062
（3）
其中，
Figure 412059DEST_PATH_IMAGE063
表示变压器越大越优型指标的计算数据，
Figure DEST_PATH_IMAGE064
表示变压器越小越优型指标的计算数据，
Figure 968943DEST_PATH_IMAGE065
为统计所得的初始数据，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
为指标的最小值，
Figure 580184DEST_PATH_IMAGE067
为指标的最大值。
（3）计算变压器评价对象中信号层评价指标和参数层评价指标的权重，形成信号层权重向量
Figure 44663DEST_PATH_IMAGE032
和参数层权重向量
Figure 651225DEST_PATH_IMAGE033
；
1）计算信号层评价指标的权重向量：
计算信号层（电压信号、电流信号、功率因数信号、铁芯柱内主磁通信号、绕组漏磁通信号，绕组应力信号、分接开关操作时的转动力矩信号、流体压力信号、紫外光信号、接线温度信号）评价指标映射于参数层（电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数、热参数）评价指标的权重向量为
Figure DEST_PATH_IMAGE068
；对于信号层评价指标权重的计算采取平均值法。
2）计算参数层评价指标的权重向量：
计算参数层（电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数、热参数）评价指标映射于总目标的权重向量
Figure 503643DEST_PATH_IMAGE069
。参数层评价指标的权重计算采取公式（4）的公式法。
根据选定的变压器评价对象
Figure DEST_PATH_IMAGE070
计算权重：
Figure DEST_PATH_IMAGE071
（4）
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE072
表示变压器评价对象的参数层评价指标数据的数量。
（4）通过评价值模型计算变压器评价对象的信号层评价指标的评价值，并将评价值建立为评价矩阵
Figure 336601DEST_PATH_IMAGE073
；
对于任意一个变压器评价对象的信号层评价指标都可用公式求出综合评价值，并建立评价对象的信号层评价指标的评价矩阵。设
Figure DEST_PATH_IMAGE074
是评价指标状态集合，其中
Figure 542454DEST_PATH_IMAGE075
，则关于评价对象的信号层评价指标的评价值模型为：
Figure DEST_PATH_IMAGE076
（5）
其中，
Figure 862577DEST_PATH_IMAGE077
为评价对象的信号层评价指标对应的评价值，
Figure DEST_PATH_IMAGE078
。
Figure 636629DEST_PATH_IMAGE079
为评价对象的评价指标状态的最大约束数据，
Figure DEST_PATH_IMAGE080
为评价对象的评价指标状态的最小约束数据。
建立关于评价对象的信号层评价指标的评价矩阵为
Figure 81517DEST_PATH_IMAGE081
（6）
（5）根据评价矩阵
Figure 887799DEST_PATH_IMAGE034
和信号层权重向量
Figure 859166DEST_PATH_IMAGE032
，构建信号层的综合评价值模型，计算信号层评价指标的综合评价值，进行一级信号层综合模糊评价；
根据评价对象的信号层评价指标的评价矩阵
Figure 663174DEST_PATH_IMAGE034
和信号层权重向量
Figure 657675DEST_PATH_IMAGE032
，构建信号层的综合评价值模型为
Figure DEST_PATH_IMAGE082
（7）
其中，
Figure 80697DEST_PATH_IMAGE083
表示为变压器评价对象的信号层评价指标数据的数量。
根据公式（7）求出评价对象的信号层评价指标的综合评价值
Figure DEST_PATH_IMAGE084
，进行一级信号层综合模糊评价；
（6）根据一级信号层综合模糊评价得到的综合评价值以及参数层权重向量
Figure 47516DEST_PATH_IMAGE085
构建参数层的综合评价值模型，计算参数层评价指标的综合评价值，并得到最优隶属度
Figure DEST_PATH_IMAGE086
，进行二级参数层综合模糊评价；
进行二级参数层综合模糊评价，将一级信号层综合模糊评价得到的综合评价值
Figure DEST_PATH_IMAGE087
看做是关系矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE088
的元素，则关于综合评价值的关系矩阵为
Figure DEST_PATH_IMAGE089
，其中每个小矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE090
是
Figure 428950DEST_PATH_IMAGE088
的一个分支，得出了A在某个方面的特点。
根据得到的关系矩阵
Figure 973064DEST_PATH_IMAGE088
和参数层权重向量
Figure 121149DEST_PATH_IMAGE085
，构建参数层的综合评价值模型为
Figure DEST_PATH_IMAGE091
（8）
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE092
表示变压器评价对象的参数层评价指标数据的数量。
根据公式（8）求出各个参数层评价指标的综合评价值，选取参数层综合评价值的最大值作为最优隶属度
Figure DEST_PATH_IMAGE093
。
（7）根据二级参数层综合模糊评价结果，以及最优隶属度
Figure 286682DEST_PATH_IMAGE093
；构建变压器综合评价指标体系；
变压器综合评价指标体系表示为：
Figure 432492DEST_PATH_IMAGE094
（9）
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE095
中选取最大值表示最优隶属度
Figure 729482DEST_PATH_IMAGE093
，
Figure 353361DEST_PATH_IMAGE096
表示变压器综合评价指标体系，
Figure DEST_PATH_IMAGE097
，表示信号层（电压信号、电流信号、功率因数信号、铁芯柱内主磁通信号、绕组漏磁通信号、绕组应力信号、分接开关操作时的转动力矩信号、流体压力信号、紫外光信号、接线温度信号）评价指标，用集合
Figure 170138DEST_PATH_IMAGE098
表示，即
Figure DEST_PATH_IMAGE099
；
Figure 486850DEST_PATH_IMAGE100
表示参数层（电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数、热参数）评价指标，用集合
Figure DEST_PATH_IMAGE101
表示，即
Figure 271135DEST_PATH_IMAGE102
。
（8）针对各变压器评价指标构成的多变量内置式全景感知参数映射模型和综合评价指标体系和最优隶属度
Figure DEST_PATH_IMAGE103
的计算结果，组成变压器电路过载情况、磁场饱和情况、绕组变形和分接开关操作情况、绝缘油位情况、绝缘情况、过热情况的综合结果评价集，实现变压器状态的综合评价。
实施例
以180MVA、220kV变压器运行时磁参数信号的测试实验为例，说明建立的建立基于多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价模型的实施过程：测试变压器铁芯主磁通信号和绕组漏磁通信号，并获得变压器的磁参数，定义各评价指标的状态集合为V={正常，注意，异常}，其中，对于变压器铁芯主磁通评价状态的评价区间为[正常（0.8T-1.7T），注意（1.7T-2.0T），异常（2.0T-2.2T）]，对于变压器绕组漏磁通评价状态的评价区间为[正常（0.06T-0.13T），注意（0.13T-0.16T），异常（0.16T-0.2T）]。通过变压器状态综合模糊评价模型，进行一级信号层综合模糊评价和二级参数层综合模糊评价，构成变压器综合评价指标体系，并根据计算得出的最优隶属度
Figure 964285DEST_PATH_IMAGE104
，构建变压器综合结果评价集，实现变压器的综合模糊评价，判定变压器工作为正常，注意，异常状态的哪一种。在本发明的实施例计算过程中，选取磁参数为评价对象，并建立相应的磁参数综合评价指标体系加以说明。
开展180MVA、220kV变压器运行时磁参数信号的测试实验。
首先在变压器铁芯柱和绕组端部内置霍尔磁场传感器，测试铁芯柱内主磁通信号数据和绕组漏磁通信号数据，测得的数据如表1和表2所示。
表1：铁芯柱上主磁通数据
B<sub>1</sub> B<sub>2</sub> B<sub>3</sub> B<sub>4</sub> B<sub>5</sub> B<sub>6</sub> B<sub>7</sub>
1.3 1.4 1.35 1.5 0.9 1.1 1.2
表2：绕组漏磁通数据
B<sub>δ1</sub> B<sub>δ2</sub> B<sub>δ3</sub> B<sub>δ4</sub> B<sub>δ5</sub> B<sub>δ6</sub> B<sub>δ7</sub> B<sub>δ8</sub> B<sub>δ9</sub> B<sub>δ10</sub> B<sub>δ11</sub> B<sub>δ12</sub>
0.11 0.12 0.1 0.12 0.11 0.09 0.11 0.12 0.09 0.12 0.12 0.11
通过公式（1）-（3）建立关于变压器磁参数的信号层评价指标和参数层综合评价指标的集合，并将评价指标数据进行标准化处理。在本实施例中，信号层评价指标数据的标准化使用越大越优型指标计算，参数层评价指标数据的标准化使用越小越优型指标计算，其中，指标的最大值和最小值的选取分别为：对于变压器主磁通，选取评价区间的最小值为0.8T，最大值为2.2T；对于变压器绕组漏磁通，选取评价区间的最小值为0.06T，最大值为0.2T。计算得到：
信号层评价指标的标准化数据为：
铁芯主磁通信号标准化数据为：
Figure DEST_PATH_IMAGE105
绕组漏磁通信号标准化数据为：
Figure 635569DEST_PATH_IMAGE106
参数层评价指标的标准化数据：
铁芯主磁通磁参数标准化数据：
Figure DEST_PATH_IMAGE107
绕组漏磁通磁参数标准化数据：
Figure 388761DEST_PATH_IMAGE108
计算选取的变压器评价对象磁参数的权重时，采用平均值法计算信号层评价指标的权重，采用公式（4）计算参数层评价指标的权重，计算得到：
信号层评价指标的权重为：
铁芯主磁通信号的权重向量：
Figure DEST_PATH_IMAGE109
绕组漏磁通信号的权重向量：
Figure 394763DEST_PATH_IMAGE110
参数层评价指标的权重为：
铁芯主磁通磁参数的权重向量为：
Figure DEST_PATH_IMAGE111
；
绕组漏磁通磁参数的权重向量为：
Figure 704653DEST_PATH_IMAGE112
；
通过公式（5）-（6）建立关于选取的变压器评价对象磁参数的信号层评价指标的评价矩阵，其中，对于评价指标状态的最小约束数据和最大约束数据的选取为：变压器铁芯主磁通评价状态的评价区间[正常（0.8T-1.7T），注意（1.7T-2.0T），异常（2.0T-2.2T）]，变压器绕组漏磁通评价状态的评价区间[正常（0.06T-0.13T），注意（0.13T-0.16T），异常（0.16T-0.2T）]。计算得到：
铁芯主磁通信号的评价矩阵：
Figure DEST_PATH_IMAGE113
绕组漏磁通信号的评价矩阵：
Figure 355077DEST_PATH_IMAGE114
根据变压器的评价对象磁参数的信号层评价指标的评价矩阵和公式（7）-（8）进行一级信号层综合模糊评价和二级参数层综合模糊评价，并通过公式（9）构建变压器综合评价指标体系。在本实施例中，得到变压器综合评价指标体系为：
Figure DEST_PATH_IMAGE115
其中，最优隶属度为0.406744。
最后，在本实施例中，因选取的评价对象为变压器磁参数，针对各评价指标构成的多变量内置式全景感知参数映射模型、综合评价指标体系和最优隶属度ηi的计算结果，组成变压器磁场饱和情况的综合结果评价集，根据定义各评价指标的状态集合为V＝{正常，注意，异常}，所以可以判定，在此状态下，变压器的磁场饱和状态为异常状态，最终实现了变压器状态的综合评价。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (9)

1.一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，其特征在于：步骤为：
步骤一、测量变压器的电压信号、电流信号、功率因数信号、铁芯柱内主磁通信号、绕组漏磁通信号、绕组应力信号、分接开关操作时的转动力矩信号、流体压力信号、紫外光信号和接线温度信号，并获得变压器的电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数和热参数；
步骤二、建立“电-磁-力-流-光-热”多变量内置式全景感知参数映射模型，步骤一中的电参数映射电路过载情况指标、磁参数映射磁场饱和情况指标、应力参数映射绕组变形和分接开关操作情况指标、流体参数映射绝缘油位情况指标、光参数映射绝缘情况指标、热参数映射过热情况指标；
步骤三、建立基于多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价模型，步骤一中的电压信号、电流信号、功率因数信号、铁芯柱内主磁通信号、绕组漏磁通信号、绕组应力信号、分接开关操作时的转动力矩信号、流体压力信号、紫外光信号和接线温度信号作为变压器的信号层，电参数、磁参数、应力参数、流体参数、光参数和热参数作为变压器的参数层；应用变压器状态综合模糊评价方法，对变压器进行一级信号层综合模糊评价和二级参数层综合模糊评价，得到变压器电路过载情况、磁场饱和情况、绕组变形和分接开关操作情况、绝缘油位情况、绝缘情况、过热情况的综合结果评价集，实现变压器状态的综合模糊评价。
2.根据权利要求1所述的一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，其特征在于：
电压信号包括一次侧电压信号[U A ，U B ，U C ]和二次侧电压信号[u a 、u b 、u c ]；矩阵中，U A 、U B 、U C 为绕组出线端一次侧电压向量，u a 、u b 、u c 为绕组出线端二次侧电压向量；
电流信号包括一次侧电流信号[I A 、I B 、I C ]和二次侧电流信号[i a 、i b 、i c ]；矩阵中，I A 、I B 、I C 为绕组出线端一次侧电流向量，i a 、i b 、i c 为绕组出线端二次侧电流向量；
功率因数信号包括一次侧A相功率因数信号
Figure DEST_PATH_IMAGE001
、一次侧B相功率因数信号
Figure DEST_PATH_IMAGE002
、一次侧C相功率因数信号
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、二次侧a相功率因数信号
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、二次侧b相功率因数信号
Figure DEST_PATH_IMAGE005
和二次侧c相功率因数信号
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
铁芯柱内主磁通信号为铁芯主磁通磁场矩阵[B1，B2，B3，B4，B5，B6，B7]；矩阵中，B1为在变压器A相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相铁芯柱主磁通的磁感应强度；B2为在变压器B相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相铁芯柱主磁通的磁感应强度；B3为在变压器C相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器C相铁芯柱主磁通的磁感应强度；B4为在变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭的磁感应强度；B5为在变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭的磁感应强度；B6为在变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭的磁感应强度；B7为在变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭的磁感应强度；
绕组漏磁通信号为绕组漏磁通磁场矩阵[Bδ1，Bδ2，Bδ3，Bδ4，Bδ5，Bδ6，Bδ7，Bδ8，Bδ9，Bδ10，Bδ11，Bδ12]；矩阵中，Bδ1为在变压器一次侧A相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧A相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ2为在变压器一次侧A相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧A相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ3为在变压器一次侧B相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧B相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ4为在变压器一次侧B相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧B相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ5为在变压器一次侧C相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧C相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ6为在变压器一次侧C相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧C相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ7为在变压器二次侧a相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧a相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ8为在变压器二次侧a相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧a相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ9为在变压器二次侧b相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧b相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ10为在变压器二次侧b相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧b相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ11为在变压器二次侧c相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧c相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；Bδ12为在变压器二次侧c相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧c相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
绕组应力信号为绕组应力矩阵[FM1，FM2，FM3，FM4，FM5，FM6，FM7，FM8，FM9，FM10，FM11，FM12]；矩阵中，FM1为在变压器一次侧A相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组上端部位置应力；FM2为在变压器一次侧A相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组下端部位置应力；FM3为在变压器一次侧B相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组上端部位置应力；FM4为在变压器一次侧B相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组下端部位置应力；FM5为在变压器一次侧C相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组上端部位置应力；FM6为在变压器一次侧C相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组下端部位置应力；FM7为在变压器二次侧a相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组上端部位置应力；FM8为在变压器二次侧a相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组下端部位置应力；FM9为在变压器二次侧b相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组上端部位置应力；FM10为在变压器二次侧b相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组下端部位置应力；FM11为在变压器二次侧c相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组上端部位置应力；FM12为在变压器二次侧c相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组下端部位置应力；
分接开关操作时的转动力矩信号为力矩M1；其中，M1为在分接开关操动机构转轴位置处内置光纤传感器，测试分接开关动作时转动的力矩；
流体压力信号为流体压力之差
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，式中，FN1为在油箱顶部内置压力传感器测试流体压力；FN2为在油箱底部内置压力传感器测试流体压力；
紫外光信号为紫外光矩阵[G1，G2，G3，G4，G5，G6]；矩阵中，G1为在变压器一次侧A相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组紫外光；G2为在变压器一次侧B相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组紫外光；G3为在变压器一次侧C相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组紫外光；G4为在变压器二次侧a相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组紫外光；G5为在变压器二次侧b相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组紫外光；G6为在变压器二次侧c相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组紫外光；
接线温度信号为温度矩阵[T1，T2，T3，T4，T5，T6]；矩阵中，T1为在变压器一次侧A相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组接线温度；T2为在变压器一次侧B相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组接线温度；T3为在变压器一次侧C相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组接线温度；T4为在变压器二次侧a相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组接线温度；T5为在变压器二次侧b相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组接线温度；T6为在变压器二次侧c相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组接线温度。
3.根据权利要求1所述的一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，其特征在于：电参数包括一次侧电压的电参数、一次侧电流的电参数、二次侧电压的电参数、二次侧电流的电参数、一次侧功率因数的电参数和二次侧功率因数的电参数，
一次侧电压的电参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，
式中，U A ，U B ，U C 为绕组出线端一次侧电压向量；
一次侧电流的电参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
，
式中，I A 、I B 、I C 为绕组出线端一次侧电流向量；
二次侧电压的电参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
，
式中，u a 、u b 、u c 为绕组出线端二次侧电压向量；
二次侧电流的电参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，
式中，i a 、i b 、i c 为绕组出线端二次侧电流向量；
一次侧功率因数的电参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
，
式中，
Figure 426403DEST_PATH_IMAGE001
为一次侧A相功率因数信号，
Figure 140281DEST_PATH_IMAGE002
为一次侧B相功率因数信号，
Figure 654439DEST_PATH_IMAGE003
为一次侧C相功率因数信号；
二次侧功率因数的电参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
，
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
为二次侧a相功率因数信号，
Figure 659436DEST_PATH_IMAGE005
为二次侧b相功率因数信号，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
为二次侧c相功率因数信号。
4.根据权利要求1所述的一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，其特征在于：磁参数包括铁芯柱主磁通的磁参数和绕组漏磁通的磁参数，
铁芯柱主磁通的磁参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE023
，
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，
式中，
B1为在变压器A相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相铁芯柱主磁通的磁感应强度；
B2为在变压器B相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相铁芯柱主磁通的磁感应强度；
B3为在变压器C相铁芯柱内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器C相铁芯柱主磁通的磁感应强度；
B4为在变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭的磁感应强度；
B5为在变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器A相和B相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭的磁感应强度；
B6为在变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的上铁轭的磁感应强度；
B7为在变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭内部二分之一位置内置霍尔传感器，测试变压器B相和C相铁芯柱组成铁芯窗的下铁轭的磁感应强度；
绕组漏磁通的磁参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
式中，
Bδ1为在变压器一次侧A相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧A相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ2为在变压器一次侧A相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧A相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ3为在变压器一次侧B相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧B相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ4为在变压器一次侧B相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧B相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ5为在变压器一次侧C相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧C相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ6为在变压器一次侧C相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器一次侧C相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ7为在变压器二次侧a相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧a相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ8为在变压器二次侧a相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧a相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ9为在变压器二次侧b相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧b相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ10为在变压器二次侧b相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧b相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ11为在变压器二次侧c相绕组上端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧c相绕组上端部位置绕组漏磁通的磁感应强度；
Bδ12为在变压器二次侧c相绕组下端部位置内置霍尔传感器，测试变压器二次侧c相绕组下端部位置绕组漏磁通的磁感应强度。
5.根据权利要求1所述的一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，其特征在于：应力参数包括绕组的应力参数和分接开关的应力参数，
绕组的应力参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE027
，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
式中，
FM1为在变压器一次侧A相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组上端部位置应力；
FM2为在变压器一次侧A相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组下端部位置应力；
FM3为在变压器一次侧B相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组上端部位置应力；
FM4为在变压器一次侧B相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组下端部位置应力；
FM5为在变压器一次侧C相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组上端部位置应力；
FM6为在变压器一次侧C相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组下端部位置应力；
FM7为在变压器二次侧a相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组上端部位置应力；
FM8为在变压器二次侧a相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组下端部位置应力；
FM9为在变压器二次侧b相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组上端部位置应力；
FM10为在变压器二次侧b相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组下端部位置应力；
FM11为在变压器二次侧c相绕组上端部位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组上端部位置应力；
FM12为在变压器二次侧c相绕组下端部位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组下端部位置应力；
分接开关的应力参数为：在分接开关操动机构转轴位置处内置光纤传感器，测试分接开关动作时转动的力矩M1。
6.根据权利要求1所述的一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，其特征在于：流体参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE029
，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，
式中，FN1为在油箱顶部内置压力传感器测试流体压力；FN2为在油箱底部内置压力传感器测试流体压力。
7.根据权利要求1所述的一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，其特征在于：光参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE031
，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
式中，
G1为在变压器一次侧A相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组紫外光；
G2为在变压器一次侧B相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组紫外光；
G3为在变压器一次侧C相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组紫外光；
G4为在变压器二次侧a相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组紫外光；
G5为在变压器二次侧b相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组紫外光；
G6为在变压器二次侧c相绕组中部匝间绝缘位置内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组紫外光。
8.根据权利要求1所述的一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，其特征在于：热参数为
Figure DEST_PATH_IMAGE033
，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
式中，
T1为在变压器一次侧A相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧A相绕组接线温度；
T2为在变压器一次侧B相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧B相绕组接线温度；
T3为在变压器一次侧C相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器一次侧C相绕组接线温度；
T4为在变压器二次侧a相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧a相绕组接线温度；
T5为在变压器二次侧b相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧b相绕组接线温度；
T6为在变压器二次侧c相绕组与出线套管接线处内置光纤，测试变压器二次侧c相绕组接线温度。
9.根据权利要求1所述的一种多变量内置式全景感知的变压器状态综合模糊评价方法，其特征在于：综合模糊评价方法的过程为：
（1）建立评价指标的集合，并选取评价对象；
（2）通过标准化数据模型将评价对象的数据进行标准化处理；
（3）计算评价对象的权重，形成信号层权重向量
Figure DEST_PATH_IMAGE035
和参数层权重向量
Figure DEST_PATH_IMAGE036
；
（4）通过评价值模型计算评价对象的评价值，并将评价值建立为评价矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE037
；
（5）根据评价矩阵
Figure 568748DEST_PATH_IMAGE037
和信号层权重向量
Figure 125631DEST_PATH_IMAGE035
，进行一级信号层综合模糊评价；
（6）根据一级信号层综合模糊评价得到结果以及参数层权重向量
Figure 189402DEST_PATH_IMAGE036
，计算参数层评价指标的综合评价值，并得到最优隶属度
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，进行二级参数层综合模糊评价；
（7）根据二级参数层综合模糊评价的结果，以及最优隶属度
Figure 653882DEST_PATH_IMAGE038
；构建变压器综合评价指标体系；
（8）针对各评价指标构成的综合评价指标体系和最优隶属度
Figure 119498DEST_PATH_IMAGE038
的计算结果，组成综合结果评价集，实现变压器状态的综合评价。
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俞乾等: "模糊集对分析模型在大型电力变压器状态评价中的应用", 《中南大学学报(自然科学版)》 *

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