CN115565326A - 新能源高渗透率下的变压器状态评估方法及火灾预警方法 - Google Patents

新能源高渗透率下的变压器状态评估方法及火灾预警方法 Download PDF

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CN115565326A CN202211399207.1A CN202211399207A CN115565326A CN 115565326 A CN115565326 A CN 115565326A CN 202211399207 A CN202211399207 A CN 202211399207A CN 115565326 A CN115565326 A CN 115565326A
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曹启明
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Abstract

本发明公开了一种新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，包括构建新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态评估指标体系；计算状态评估指标体系中的权重系数和隶属函数；对新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态进行模糊综合评价。本发明还公开了一种包括所述新能源高渗透率下的变压器状态评估方法的火灾预警方法。本发明提供的这种新能源高渗透率下的变压器状态评估方法及火灾预警方法，建立了考虑新能源高渗透率背景下的送端电网安全风险评估体系，使用熵值法将主观评分和客观数据进行了结合，同时采用改进的三角梯形分布确定隶属度函数构建模糊评价矩阵；因此本发明的可靠性高、准确性好且客观科学。

Description

新能源高渗透率下的变压器状态评估方法及火灾预警方法
技术领域
本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种新能源高渗透率下的变压器状态评估方法及火灾预警方法。
背景技术
随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。
油浸式变压器是电力系统的重要组成部分，因此对于油浸式变压器的状态进行评估，就显得尤为重要。而随着环境问题的日益突出，新能源发电系统越来越多的并入电网，这个电网的安全稳定运行带来了新的挑战，也给油浸式变压器的状态评估带来了新的变数。
目前的油浸式变压器的状态评估方法，其所针对的依旧是传统电网环境下的评估方式；这种方式虽然具有一定的科学性，但是已经不再适用于现今的新能源高渗透率背景下的电网系统的油浸式变压器的状态评估。而且，现有的评估方法也未考虑新能源高渗透率背景下的电网变化，同时也未考虑新能源发电系统的状态。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、准确性好且客观科学的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法。
本发明的目的之二在于提供一种包括了所述新能源高渗透率下的变压器状态评估方法的火灾预警方法。
本发明提供的这种新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，包括如下步骤：
S1.构建新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态评估指标体系；
S2.计算得到状态评估指标体系中的权重系数和隶属函数；
S3.根据步骤S1和步骤S2得到的数据，对新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态进行模糊综合评价。
步骤S1所述的构建新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态评估指标体系，具体包括如下步骤：
新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态评估指标体系包括电网安全风险指标、丢风弃光风险指标、试验指标和运行指标，共4个二级指标；
电网安全风险指标包括传统电源结构数据、电网拓扑结构数据、调度运行数据、输变电设备可靠性数据和安全稳定控制技术数据，共5个三级指标；
丢风弃光风险指标包括新能源接入点数据、新能源渗透率数据、新能源调度管理数据、新能源实时控制技术数据、新能源发电预测数据和新能源设备可靠性数据，共6个三级指标；
试验指标包括油中溶解气体数据、铁芯接地电流数据、直流电阻不平衡系数数据、铁芯绝缘电阻数据和介损值数据，共5个三级指标；
运行指标包括变压器负载率数据、冷却装置状态数据、保护动作数据、油温数据、密封与泄露数据和异常噪声数据，共6个三级指标。
步骤S2所述的计算得到状态评估指标体系中的权重系数和隶属函数，具体包括如下步骤：
A.计算权重系数：
B.构建评价矩阵U'为
Figure BDA0003934327460000031
其中ui'j为第i个状态量中第j个因素数值；
C.对构建的评价矩阵U'中的元素，进行标准化处理：
对于正向指标，标准化处理计算式为
Figure BDA0003934327460000032
对于负向指标，标准化处理计算式为
Figure BDA0003934327460000033
其中，uij为标准化处理后的指标，min{u'j}为评价矩阵U'中第j列元素中的最小值，max{u'j}为评价矩阵U'中第j列元素中的最大值；
D.计算第j综合状态下第i因素占第j指标的比重值Xij为
Figure BDA0003934327460000034
m为专家评价数；
E.计算第j项指标的信息熵Ej为
Figure BDA0003934327460000035
其中k为比例系数且
Figure BDA0003934327460000036
G.计算第j项指标的改进熵值E'j为
Figure BDA0003934327460000037
H.计算第j项指标的熵冗余度dj为dj＝1-E'j；
I.最终，计算得到考虑新能源高渗透率下的第i项指标的权重系数wi为
Figure BDA0003934327460000041
其中U22为新能源渗透率的值；
J.计算隶属函数：
基于三角梯形分布，确定隶属度：
Figure BDA0003934327460000042
Figure BDA0003934327460000043
Figure BDA0003934327460000044
其中r(v1)为属于“严重”的隶属度函数；r(v5)为属于“好”的隶属度函数；v为归一化处理过后的单一指标的隶属频率；r(vi)为中间三个评价等级的隶属度函数；vi-1为该评价等级的左邻界值；vi为该评价等级的右临界值；vi+1为该评价等级的下一等级右临界值；
本发明方法中，总共评价等级为五个，常规下应该会有五个隶属度函数，本方法方法对此进行改进将其缩短为3个；同时，中间的计算式用来计算“正常”、“注意”、“异常”三个等级的隶属度值，当计算不同等级时vi-1、vi、vi+1对应不同的取值；
由模糊关系矩阵，计算得到第i个方案的单因素评价矩阵Ri为
Figure BDA0003934327460000051
其中r'mn中的m表示为指标个数，n表示为评价等级(本发明为5个等级)r'mn即表示为第m个指标第n等级的隶属度大小；
其中，模糊关系矩阵为上述每个指标在不同等级的隶属度所组成，例如第一个指标为
Figure BDA0003934327460000054
，m个指标即构成了模糊关系矩阵。
步骤S3所述的根据步骤S1和步骤S2得到的数据，对新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态进行模糊综合评价，具体包括如下步骤：
a.构建油浸式变压器状态评估二级指标因子评价模型为：
Bi＝W*Ri
其中Bi为二级指标的模糊综合评价结果向量，且Bi＝[bi1,bi2,...,bim]，bik为二级指标每一等级的隶属度，
Figure BDA0003934327460000052
(此公式只是Bi＝W*Ri的一个另一种写法)，aj为三级指标间权重值，rik为指标隶属度大小；W为综合指标权重集，且W＝[w1,w2,...,wi,...]，wi为考虑新能源高渗透率下的第i项指标的权重系数；Ri为第i个方案的单因素评价矩阵；
b.根据油浸式变压器状态评估二级指标因子评价模型，计算得到油浸式变压器状态评估一级因素综合评价矩阵B为B
Figure BDA0003934327460000053
其中BI为一级指标的模糊综合评价结果向量，AI为二级指标的权重值，RI为二级指标评价结果向量组成的二级模糊关系矩阵，ο为矩阵数乘符号；
c.根据得到的油浸式变压器状态评估一级因素综合评价矩阵，采用最大隶属度原则得到考虑新能源高渗透率环境下的油浸式电力变压器的状态评估结果；所述状态评估结果包括“好”、“正常”、“注意”、“异常”和“严重”。
所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，还包括如下步骤：
S4.对变压器的剩余寿命进行预测。
步骤S4所述的对变压器的剩余寿命进行预测，具体包括如下步骤：
(1).绝缘纸纤维的DP失效概率标准定义为：
若DP≥450，则失效概率为0；
若250≤DP＜450，则失效概率为
Figure BDA0003934327460000061
若DP＜250，则失效概率为1；
其中，DP为聚合度；
(2).采用平均DP值，基于如下算式估算变压器的剩余寿命：
Figure BDA0003934327460000062
其中nl为服役期限后的平均DP值；n0为平均DP值的起始值；U22为新能源渗透率的值；r为平均DP下降率；L为服役年限。
本发明还提供了一种包括了所述新能源高渗透率下的变压器状态评估方法的火灾预警方法，具体包括如下步骤：
A.采用所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，对目标油浸式变压器进行状态评估；
B.根据步骤A得到的状态评估结果，进行判定：
若状态评估结果为“好”、“正常”或“注意”，则持续对目标油浸式变压器进行监测和状态评估；算法结束；
若状态评估结果为“异常”，则进行后续步骤；
C.对目标油浸式变压器进行火灾预警。
步骤C所述的对目标油浸式变压器进行火灾预警，具体包括如下步骤：
C1.构建油浸式变压器火灾预警装置；
C2.采用构建的油浸式变压器的火灾预警装置，对目标油浸式变压器进行火灾预警。
所述的油浸式变压器火灾预警装置，具体包括温度传感器模块、火焰传感器模块、烟雾传感器模块、灭火模块、声光报警模块、从机通信模块、从机控制模块、主机控制模块、触摸屏模块和主机通信模块；温度传感器模块、火焰传感器模块、烟雾传感器模块、灭火模块、声光报警模块和从机通信模块均与从机控制模块连接；触摸屏模块和主机通信模块均与主机控制模块连接；从机控制模块和主机控制模块连接；温度传感器模块用于测量目标油浸式变压器的实时温度信息，并将测量数据上传从机控制模块；火焰传感器模块用于测量目标油浸式变压器的实时火焰信息，并将测量数据上传从机控制模块；烟雾传感器模块用于测量目标油浸式变压器的实时烟雾信息，并将测量数据上传从机控制模块；灭火模块用于接收从机控制模块下发的控制信号，适时启动并对目标油浸式变压器进行灭火操作；声光报警模块用于接收从机控制模块下发的控制信号，并适时进行声光报警；从机通信模块和主机通信模块为配对的通信模块，用于主机控制模块和从机控制模块之间的数据交互和通信；从机控制模块用于接收温度传感器模块、火焰传感器模块和烟雾传感器模块上传的数据信息，下发控制指令给灭火模块和声光报警模块，以及通过从机通信模块与主机控制模块进行通信；主机控制模块用于通过主机通信模块与从机控制模块进行通信，以及与触摸屏模块进行数据交互；触摸屏模块用于所述的油浸式变压器火灾预警装置与外部进行数据交互。
所述的灭火模块为细水雾喷淋装置。
所述的从机通信模块和主机通信模块为配对的LoRa通信模块。
所述的对目标油浸式变压器进行火灾预警，具体包括如下步骤：
a.实时获取目标油浸式变压器的温度信息、烟雾信息和火焰参数信息；
b.对步骤a获取的信息进行滤波处理，得到判定数据信息；
c.根据步骤b得到的判定数据信息，进行如下判定：
若温度大于50℃或温度上升速率大于5℃/min或烟雾绝对值超过1V或烟雾上升速率超过0.1V/s，则判定目标油浸式变压器处于预警状态；
若目标油浸式变压器处于预警状态且火焰上升速率大于5V/s，则判定目标油浸式变压器处于报警状态；
若目标油浸式变压器未处于预警状态且火焰上升速率大于5V/s，则判定为误报状态；
d.若目标油浸式变压器处于报警状态，且在设定的时间内无外部人员操作，则设定时间过后，自动开启灭火模块，对目标油浸式变压器进行灭火操作；
若目标油浸式变压器处于报警状态，且在设定的时间内接收到外部人员操作，则按照收到的操作进行后续动作；
若状态评估结果为“严重”，则建议尽快更换变压器。
本发明提供的这种新能源高渗透率下的变压器状态评估方法及火灾预警方法，建立了考虑新能源高渗透率背景下的送端电网安全风险评估体系，使用熵值法将主观评分和客观数据进行了结合，同时采用改进的三角梯形分布确定隶属度函数构建模糊评价矩阵；因此本发明的可靠性高、准确性好且客观科学。
附图说明
图1为本发明的状态评估方法的方法流程示意图。
图2为本发明的火灾预警方法的方法流程示意图。
图3为本发明的火灾预警方法的油浸式变压器火灾预警装置的功能模块示意图。
具体实施方式
如图1所示为本发明的状态评估方法的方法流程示意图：本发明提供的这种新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，包括如下步骤：
S1.构建新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态评估指标体系；具体包括如下步骤：
新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态评估指标体系包括电网安全风险指标、丢风弃光风险指标、试验指标和运行指标，共4个二级指标；
电网安全风险指标包括传统电源结构数据、电网拓扑结构数据、调度运行数据、输变电设备可靠性数据和安全稳定控制技术数据，共5个三级指标；
丢风弃光风险指标包括新能源接入点数据、新能源渗透率数据、新能源调度管理数据、新能源实时控制技术数据、新能源发电预测数据和新能源设备可靠性数据，共6个三级指标；
试验指标包括油中溶解气体数据、铁芯接地电流数据、直流电阻不平衡系数数据、铁芯绝缘电阻数据和介损值数据，共5个三级指标；
运行指标包括变压器负载率数据、冷却装置状态数据、保护动作数据、油温数据、密封与泄露数据和异常噪声数据，共6个三级指标；
S2.计算得到状态评估指标体系中的权重系数和隶属函数；具体包括如下步骤：
A.计算权重系数：
B.构建评价矩阵U'为
Figure BDA0003934327460000101
其中u'ij为第i个状态量中第j个因素数值；
C.对构建的评价矩阵U'中的元素，进行标准化处理：
对于正向指标，标准化处理计算式为
Figure BDA0003934327460000102
对于负向指标，标准化处理计算式为
Figure BDA0003934327460000103
式中，uij为标准化处理后的指标，min{u'j}为评价矩阵U'中第j列元素中的最小值，max{u'j}为评价矩阵U'中第j列元素中的最大值；
D.计算第j综合状态下第i因素占第j指标的比重值Xij为
Figure BDA0003934327460000104
m为专家评价数；
E.计算第j项指标的信息熵Ej为
Figure BDA0003934327460000105
其中k为比例系数且
Figure BDA0003934327460000106
F.计算第j项指标的改进熵值E'j为
Figure BDA0003934327460000107
G.计算第j项指标的熵冗余度dj为dj＝1-E'j；
H.最终，计算得到考虑新能源高渗透率下的第i项指标的权重系数wi为
Figure BDA0003934327460000111
其中U22为新能源渗透率的值；
I.计算隶属函数：
基于三角梯形分布，确定隶属度：
Figure BDA0003934327460000112
Figure BDA0003934327460000113
Figure BDA0003934327460000114
其中r(v1)为属于“严重”的隶属度函数；r(v5)为属于“好”的隶属度函数；v为归一化处理过后的单一指标的隶属频率；r(vi)为中间三个评价等级的隶属度函数；vi-1为该评价等级的左邻界值；vi为该评价等级的右临界值；vi+1为该评价等级的下一等级右临界值；
本发明方法中，总共评价等级为五个，常规下应该会有五个隶属度函数，本方法方法对此进行改进将其缩短为3个；同时，中间的计算式用来计算“正常”、“注意”、“异常”三个等级的隶属度值，当计算不同等级时vi-1、vi、vi+1对应不同的取值；
由模糊关系矩阵，计算得到第i个方案的单因素评价矩阵Ri为
Figure BDA0003934327460000121
其中r'mn中的m表示为指标个数，n表示为评价等级(本发明为5个等级)r'mn即表示为第m个指标第n等级的隶属度大小；
其中，模糊关系矩阵为上述每个指标在不同等级的隶属度所组成，例如第一个指标为
Figure BDA0003934327460000124
，m个指标即构成了模糊关系矩阵；
S3.根据步骤S1和步骤S2得到的数据，对新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态进行模糊综合评价；具体包括如下步骤：
a.构建油浸式变压器状态评估二级指标因子评价模型为：
Bi＝W*Ri
式中Bi为二级指标的模糊综合评价结果向量，且Bi＝[bi1,bi2,...,bim]，bik为二级指标每一等级的隶属度，
Figure BDA0003934327460000122
(此公式只是Bi＝W*Ri的一个另一种写法)，aj为三级指标间权重值，rik为指标隶属度大小；W为综合指标权重集，且W＝[w1,w2,...,wi,...]，wi为考虑新能源高渗透率下的第i项指标的权重系数；Ri为第i个方案的单因素评价矩阵；
b.根据油浸式变压器状态评估二级指标因子评价模型，计算得到油浸式变压器状态评估一级因素综合评价矩阵B为B
Figure BDA0003934327460000123
其中BI为一级指标的模糊综合评价结果向量，AI为二级指标的权重值，RI为二级指标评价结果向量组成的二级模糊关系矩阵，ο为矩阵数乘符号；
c.根据得到的油浸式变压器状态评估一级因素综合评价矩阵，采用最大隶属度原则得到考虑新能源高渗透率环境下的油浸式电力变压器的状态评估结果；所述状态评估结果包括“好”、“正常”、“注意”、“异常”和“严重”；
S4.对变压器的剩余寿命进行预测；具体包括如下步骤：
(1).绝缘纸纤维的DP失效概率标准定义为：
若DP≥450，则失效概率为0；
若250≤DP＜450，则失效概率为
Figure BDA0003934327460000131
若DP＜250，则失效概率为1；
其中，DP为聚合度；
(2).采用平均DP值，基于如下算式估算变压器的剩余寿命：
Figure BDA0003934327460000132
式中nl为服役期限后的平均DP值；n0为平均DP值的起始值；U22为新能源渗透率的值；r为平均DP下降率；L为服役年限。
如图2所示为本发明的火灾预警方法的方法流程示意图：本发明提供的这种包括了所述新能源高渗透率下的变压器状态评估方法的火灾预警方法，具体包括如下步骤：
A.采用所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，对目标油浸式变压器进行状态评估；
B.根据步骤A得到的状态评估结果，进行判定：
若状态评估结果为“好”、“正常”或“注意”，则持续对目标油浸式变压器进行监测和状态评估；算法结束；
若状态评估结果为“异常”，则进行后续步骤；
C.对目标油浸式变压器进行火灾预警；具体包括如下步骤：
C1.构建油浸式变压器火灾预警装置；
C2.采用构建的油浸式变压器的火灾预警装置，对目标油浸式变压器进行火灾预警；具体包括如下步骤：
a.实时获取目标油浸式变压器的温度信息、烟雾信息和火焰参数信息；
b.对步骤a获取的信息进行滤波处理，得到判定数据信息；
c.根据步骤b得到的判定数据信息，进行如下判定：
若温度大于50℃或温度上升速率大于5℃/min或烟雾绝对值超过1V或烟雾上升速率超过0.1V/s，则判定目标油浸式变压器处于预警状态；
若目标油浸式变压器处于预警状态且火焰上升速率大于5V/s，则判定目标油浸式变压器处于报警状态；
若目标油浸式变压器未处于预警状态且火焰上升速率大于5V/s，则判定为误报状态；
d.若目标油浸式变压器处于报警状态，且在设定的时间内无外部人员操作，则设定时间过后，自动开启灭火模块，对目标油浸式变压器进行灭火操作；
若目标油浸式变压器处于报警状态，且在设定的时间内接收到外部人员操作，则按照收到的操作进行后续动作。
具体实施时，油浸式变压器火灾预警装置，包括温度传感器模块、火焰传感器模块、烟雾传感器模块、灭火模块、声光报警模块、从机通信模块、从机控制模块、主机控制模块、触摸屏模块和主机通信模块；温度传感器模块、火焰传感器模块、烟雾传感器模块、灭火模块、声光报警模块和从机通信模块均与从机控制模块连接；触摸屏模块和主机通信模块均与主机控制模块连接；从机控制模块和主机控制模块连接；温度传感器模块用于测量目标油浸式变压器的实时温度信息，并将测量数据上传从机控制模块；火焰传感器模块用于测量目标油浸式变压器的实时火焰信息，并将测量数据上传从机控制模块；烟雾传感器模块用于测量目标油浸式变压器的实时烟雾信息，并将测量数据上传从机控制模块；灭火模块用于接收从机控制模块下发的控制信号，适时启动并对目标油浸式变压器进行灭火操作；声光报警模块用于接收从机控制模块下发的控制信号，并适时进行声光报警；从机通信模块和主机通信模块为配对的通信模块，用于主机控制模块和从机控制模块之间的数据交互和通信；从机控制模块用于接收温度传感器模块、火焰传感器模块和烟雾传感器模块上传的数据信息，下发控制指令给灭火模块和声光报警模块，以及通过从机通信模块与主机控制模块进行通信；主机控制模块用于通过主机通信模块与从机控制模块进行通信，以及与触摸屏模块进行数据交互；触摸屏模块用于所述的油浸式变压器火灾预警装置与外部进行数据交互；具体结构如图3所示。
具体实施时，灭火模块为细水雾喷淋装置；从机通信模块和主机通信模块为配对的LoRa通信模块。

Claims (10)

1.一种新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，包括如下步骤：
S1.构建新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态评估指标体系；
S2.计算得到状态评估指标体系中的权重系数和隶属函数；
S3.根据步骤S1和步骤S2得到的数据，对新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态进行模糊综合评价。
2.根据权利要求1所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，其特征在于步骤S1所述的构建新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态评估指标体系，具体包括如下步骤：
新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态评估指标体系包括电网安全风险指标、丢风弃光风险指标、试验指标和运行指标，共4个二级指标；
电网安全风险指标包括传统电源结构数据、电网拓扑结构数据、调度运行数据、输变电设备可靠性数据和安全稳定控制技术数据，共5个三级指标；
丢风弃光风险指标包括新能源接入点数据、新能源渗透率数据、新能源调度管理数据、新能源实时控制技术数据、新能源发电预测数据和新能源设备可靠性数据，共6个三级指标；
试验指标包括油中溶解气体数据、铁芯接地电流数据、直流电阻不平衡系数数据、铁芯绝缘电阻数据和介损值数据，共5个三级指标；
运行指标包括变压器负载率数据、冷却装置状态数据、保护动作数据、油温数据、密封与泄露数据和异常噪声数据，共6个三级指标。
3.根据权利要求1所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，其特征在于步骤S2所述的计算得到状态评估指标体系中的权重系数和隶属函数，具体包括如下步骤：
A.计算权重系数：
B.构建评价矩阵U'为
Figure FDA0003934327450000021
其中u'ij为第i个状态量中第j个因素数值；
C.对构建的评价矩阵U'中的元素，进行标准化处理：
对于正向指标，标准化处理计算式为
Figure FDA0003934327450000022
对于负向指标，标准化处理计算式为
Figure FDA0003934327450000023
其中，uij为标准化处理后的指标，min{u'j}为评价矩阵U'中第j列元素中的最小值，max{u'j}为评价矩阵U'中第j列元素中的最大值；
D.计算第j综合状态下第i因素占第j指标的比重值Xij为
Figure FDA0003934327450000024
m为专家评价数；
E.计算第j项指标的信息熵Ej为
Figure FDA0003934327450000025
其中k为比例系数且
Figure FDA0003934327450000026
G.计算第j项指标的改进熵值E'j为
Figure FDA0003934327450000027
H.计算第j项指标的熵冗余度dj为dj＝1-E'j；
I.最终，计算得到考虑新能源高渗透率下的第i项指标的权重系数wi为
Figure FDA0003934327450000031
其中U22为新能源渗透率的值；
J.计算隶属函数：
基于三角梯形分布，确定隶属度：
Figure FDA0003934327450000032
Figure FDA0003934327450000033
Figure FDA0003934327450000034
其中r(v1)为属于“严重”的隶属度函数；r(v5)为属于“好”的隶属度函数；v为归一化处理过后的单一指标的隶属频率；r(vi)为中间三个评价等级的隶属度函数；vi-1为该评价等级的左邻界值；vi为该评价等级的右临界值；vi+1为该评价等级的下一等级右临界值；
由模糊关系矩阵，计算得到第i个方案的单因素评价矩阵Ri为
Figure FDA0003934327450000035
其中r'mn中的m表示为指标个数，n表示为评价等级(本发明为5个等级)r'mn即表示为第m个指标第n等级的隶属度大小。
4.根据权利要求3所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，其特征在于步骤S3所述的根据步骤S1和步骤S2得到的数据，对新能源高渗透率下的油浸式变压器的状态进行模糊综合评价，具体包括如下步骤：
a.构建油浸式变压器状态评估二级指标因子评价模型为：
Bi＝W*Ri
其中Bi为二级指标的模糊综合评价结果向量，且Bi＝[bi1,bi2,...,bim]，bik为二级指标每一等级的隶属度，
Figure FDA0003934327450000041
(此公式只是Bi＝W*Ri的一个另一种写法)，aj为三级指标间权重值，rik为指标隶属度大小；W为综合指标权重集，且W＝[w1,w2,...,wi,...]，wi为考虑新能源高渗透率下的第i项指标的权重系数；Ri为第i个方案的单因素评价矩阵；
b.根据油浸式变压器状态评估二级指标因子评价模型，计算得到油浸式变压器状态评估一级因素综合评价矩阵B为B
Figure FDA0003934327450000042
其中BI为一级指标的模糊综合评价结果向量，AI为二级指标的权重值，RI为二级指标评价结果向量组成的二级模糊关系矩阵，
Figure FDA0003934327450000043
为矩阵数乘符号；
c.根据得到的油浸式变压器状态评估一级因素综合评价矩阵，采用最大隶属度原则得到考虑新能源高渗透率环境下的油浸式电力变压器的状态评估结果；所述状态评估结果包括“好”、“正常”、“注意”、“异常”和“严重”。
5.根据权利要求1～4之一所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，其特征在于所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，还包括如下步骤：
S4.对变压器的剩余寿命进行预测。
6.根据权利要求5所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，其特征在于步骤S4所述的对变压器的剩余寿命进行预测，具体包括如下步骤：
(1).绝缘纸纤维的DP失效概率标准定义为：
若DP≥450，则失效概率为0；
若250≤DP＜450，则失效概率为
Figure FDA0003934327450000051
若DP＜250，则失效概率为1；
其中，DP为聚合度；
(2).采用平均DP值，基于如下算式估算变压器的剩余寿命：
Figure FDA0003934327450000052
其中nl为服役期限后的平均DP值；n0为平均DP值的起始值；U22为新能源渗透率的值；r为平均DP下降率；L为服役年限。
7.一种包括了权利要求1～6之一所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法的火灾预警方法，具体包括如下步骤：
A.采用所述的新能源高渗透率下的变压器状态评估方法，对目标油浸式变压器进行状态评估；
B.根据步骤A得到的状态评估结果，进行判定：
若状态评估结果为“好”、“正常”或“注意”，则持续对目标油浸式变压器进行监测和状态评估；算法结束；
若状态评估结果为“异常”，则进行后续步骤；
C.对目标油浸式变压器进行火灾预警。
8.根据权利要求7所述的火灾预警方法，其特征在于步骤C所述的对目标油浸式变压器进行火灾预警，具体包括如下步骤：
C1.构建油浸式变压器火灾预警装置；
C2.采用构建的油浸式变压器的火灾预警装置，对目标油浸式变压器进行火灾预警。
9.根据权利要求8所述的火灾预警方法，其特征在于所述的油浸式变压器火灾预警装置，具体包括温度传感器模块、火焰传感器模块、烟雾传感器模块、灭火模块、声光报警模块、从机通信模块、从机控制模块、主机控制模块、触摸屏模块和主机通信模块；温度传感器模块、火焰传感器模块、烟雾传感器模块、灭火模块、声光报警模块和从机通信模块均与从机控制模块连接；触摸屏模块和主机通信模块均与主机控制模块连接；从机控制模块和主机控制模块连接；温度传感器模块用于测量目标油浸式变压器的实时温度信息，并将测量数据上传从机控制模块；火焰传感器模块用于测量目标油浸式变压器的实时火焰信息，并将测量数据上传从机控制模块；烟雾传感器模块用于测量目标油浸式变压器的实时烟雾信息，并将测量数据上传从机控制模块；灭火模块用于接收从机控制模块下发的控制信号，适时启动并对目标油浸式变压器进行灭火操作；声光报警模块用于接收从机控制模块下发的控制信号，并适时进行声光报警；从机通信模块和主机通信模块为配对的通信模块，用于主机控制模块和从机控制模块之间的数据交互和通信；从机控制模块用于接收温度传感器模块、火焰传感器模块和烟雾传感器模块上传的数据信息，下发控制指令给灭火模块和声光报警模块，以及通过从机通信模块与主机控制模块进行通信；主机控制模块用于通过主机通信模块与从机控制模块进行通信，以及与触摸屏模块进行数据交互；触摸屏模块用于所述的油浸式变压器火灾预警装置与外部进行数据交互；所述的灭火模块为细水雾喷淋装置；所述的从机通信模块和主机通信模块为配对的LoRa通信模块。
10.根据权利要求9所述的火灾预警方法，其特征在于所述的对目标油浸式变压器进行火灾预警，具体包括如下步骤：
a.实时获取目标油浸式变压器的温度信息、烟雾信息和火焰参数信息；
b.对步骤a获取的信息进行滤波处理，得到判定数据信息；
c.根据步骤b得到的判定数据信息，进行如下判定：
若温度大于50℃或温度上升速率大于5℃/min或烟雾绝对值超过1V或烟雾上升速率超过0.1V/s，则判定目标油浸式变压器处于预警状态；
若目标油浸式变压器处于预警状态且火焰上升速率大于5V/s，则判定目标油浸式变压器处于报警状态；
若目标油浸式变压器未处于预警状态且火焰上升速率大于5V/s，则判定为误报状态；
d.若目标油浸式变压器处于报警状态，且在设定的时间内无外部人员操作，则设定时间过后，自动开启灭火模块，对目标油浸式变压器进行灭火操作；
若目标油浸式变压器处于报警状态，且在设定的时间内接收到外部人员操作，则按照收到的操作进行后续动作；
若状态评估结果为“严重”，则建议尽快更换变压器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117079441A (zh) * 2023-10-16 2023-11-17 合肥工业大学 一种基于变电站变压器物理状态的火灾预警方法
CN117079441B (zh) * 2023-10-16 2024-03-12 合肥工业大学 一种基于变电站变压器物理状态的火灾预警方法

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