[发明专利]一种计及直流偏磁影响的变压器状态评估方法

摘要

一种计及直流偏磁影响的变压器状态评估方法，对变压器状态进行数据采集，对采集的数据进行分类和处理，作为评估变压器状态的依据，对变压器状态进行评估。建立变压器的综合状态评估量评估体系，提出每个单向状态量的权重系数，采用单向状态量评分函数、评分等级隶属度函数，通过历史训练数据库对变压器状态进行评估得到变压器基本状态评分；对直流偏磁引起的变压器损耗、油温升进行计算，代入评分函数得到直流偏磁对变压器状态影响的评分；再将两个评分结果进行算术平均，得到计及直流偏磁的变压器健康状态评分。本发明采用系统综合分析方法来实现对直流偏磁在变压器状态影响的量化，可准确反映变压器在直流偏磁情况下的真实运行状态与健康水平。

主权项

一种计及直流偏磁影响的变压器状态评估方法，其特征在于包括如下步骤：1）进行数据采集，获取跟变压器状态相关的单项状态量的数据；2）对采集的数据进进行数据分类整理，分成基本信息量、电气试验信息量和在线监测量，所述基本信息量包括家族缺陷记录、不良工况记录，所述电气试验信息量包括绝缘吸收比、绕组介质损耗、泄露电流变化率、线圈直流电阻相间差、绕组电容变化率、短路阻抗变化率、套管主屏绝缘电阻、铁芯接地电流，所述在线监测量包括氢气、乙炔、一氧化碳、二氧化碳、总烃；3)确定变压器评分方案：将变压器的运行状态划分为A、B、C、D、E五个评分等级，即V={A、B、C、D、E}，差{A}表示变压器评分0～20分，需要立即检修，注意{B}表示变压器评分21～40分，需要尽快检修，中{C}表示变压器评分41～60分，需要优先检修，良{D}表示变压器评分61～85分，需要计划检修，优{E}表示变压器评分86～100分，需要延期检修；4）确定变压器单项状态量评分函数：对于值越大越好的参数，采用升半梯形模型，对于值越小越好的参数，采用降半梯形模型；5）确定评分等级隶属度函数：将每个状态量代入相应的单项状态量评分函数进行评分，然后将所得评分代入各个评分等级隶属度函数，得到每个状态量对应于每个状态的1*5行向量隶属度；6）计算每个状态量的指标权重系数，根据底层的状态量的指标权重系数形成的行向量以及步骤5）计算出来的每个状态量隶属度行向量组成的相应层属度矩阵相乘，得到高一层的隶属度行向量，如此逐层计算得到变压器基本状态隶属度行向量，最后将变压器基本状态隶属度行向量与由评分方案区间中位数组成的评分向量相乘，得到变压器基本状态评分；7）通过训练数据库得基本状态评分：令条件概率其中X_i为第k种状态时的样本数目，为随机变量x_i的父节点的取值组合中第j个取值组合，令q_i为X_i的可取值数目，根据概率的归一性，可知：$\underset{k=1}{\overset{q_i}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ijk}}=1;$由条件期望估计法可以推知该变压器状态网络条件概率的学习公式：${\widehat{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{ijk}}=E_{P\left({\stackrel{\‾}{\mathrm{\θ}}}_{\mathrm{ij}}\right|C)}\left({\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ijk}}\right)=\frac{{\mathrm{\α}}_k+N_{\mathrm{ijk}}}{\underset{k=1}{\overset{r}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\α}}_k+N_{\mathrm{ijk}})}$式中，N_ijk指随机变量节点X_i父节点取第j个取值组合，X_i为第k种状态时的样本数目；r为节点X_i的状态数目，r=5；a_k代表专家知识，由领域内的专家给定，其中X_i父节点为历史状态、当前状态、预测状态这3个节点；状态被划分为5个区间，共有5³=125种组合；k=1时对应综合状态为E，k=2时对应综合状态为D，依此类推，共5种；将所收集到的变电站实际运行试验数据，通过步骤（1）～（6）进行评分，得到历史状态评分、当前状态评分、预测状态评分、基本状态评分，四者组成训练数据样本库，并通过变压器状态网络条件概率的学习公式对变压器状态评估系统进行训练，得到变压器状态评估网络，当输入一组测试样本数据时，首先对数据进行历史状态评分、当前状态评分、预测状态评分，再代入已经训练好的变压器状态评估网络中，得到测试样本的基本状态评分；8）直流偏磁对变压器状态影响的量化：变压器在直流偏磁情况下的总损耗为P=P_F+P_L+△P_L，其中$P_F=\frac{P_{+}+P_{\_}}{2},$P_L为变压器额定负载损耗，$\mathrm{\Δ}{P}_L=\frac{P_L}{2}\×({\left(\frac{I_N+I_{\mathrm{dc}}}{I_N}\right)}^2-1),$I_N为变压器额定电流值，I_dc为变压器中性点直流电流值；设ΔT为变压器油温升值，Q为直流偏磁下变压器损耗对时间积分得到的热量值，由得到$\mathrm{\ΔT}=\frac{\underset{0}{\overset{T}{\∫}}\mathrm{Pdt}}{\mathrm{cm}};$9）建立直流偏磁对变压器状态影响的评估模型：直流偏磁下变压器油温升的评分函数为：$f\left(T\right)=\left\{\begin{array}{cc}{e}^{-T^2/1800}& T\<60\\ 0& T\≥60\end{array}\right.$其中T为变压器油温升值。将步骤8）得到的变压器油温升值ΔT代入该公式，得到变压器油温升值的评分值，再代入步骤5）中各个等级的隶属度函数，得到直流偏磁对变压器油温升影响的评分向量，与步骤3）的五级评分方案的中五个区间的中点值组成的列向量相乘，得到直流偏磁对变压器状态影响的评分；10）确定计及直流偏磁的变压器健康状态评估结果：将步骤7）得到的变压器基本状态评分和步骤9）得到的直流偏磁对变压器状态影响的评分取算术平均值，得到计及直流偏磁的变压器健康状态最终评分结果。