基于油中溶解氣體的變壓器內(nèi)部復合缺陷模糊診斷方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力變壓器故障診斷技術領域，涉及一種基于油中溶解氣體的變壓器 內(nèi)部復合缺陷模糊診斷方法。
【背景技術】
[0002] 電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要設備，對于電網(wǎng)安全可靠運行具有重要的意義，其 例行試驗是及時發(fā)現(xiàn)變壓器潛在性隱患、避免突發(fā)事故的重要手段，其中變壓器油色譜試 驗是一種十分有效的試驗，其中蘊含著豐富的設備絕緣狀態(tài)信息，能夠發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部放 電、局部過熱、絕緣受潮等缺陷，在電力系統(tǒng)中應用廣泛。準確診斷變壓器內(nèi)部缺陷有助于 判斷設備缺陷位置和類型，一直是該領域研宄的重點課題，以此為基礎可以制定科學的檢 修策略，從而大大提高設備運維檢修效率，提高電網(wǎng)供電可靠性。目前較為經(jīng)典的變壓器油 色譜分析方法主要有特征氣體法、羅杰斯比值法、IEC三比值法、杜威三角圖法、改良三比值 法等。其中，特征氣體法是根據(jù)各特征氣體濃度以及總烴濃度進行缺陷等級劃分的一種方 法，該方法只適于定性判斷是否存在缺陷；羅杰斯四比值法是對Doerenburg五比值法的發(fā) 展，與IEC三比值法一樣，均以氣體比值作為判斷變壓器缺陷類型的依據(jù)，此類比值法僅就 變壓器存在缺陷時的比值具有意義，在正常情況下容易導致誤判，且在實際中易出現(xiàn)無對 應比值編碼、判據(jù)邊界絕對化、無法準確診斷復合缺陷等問題；中國標準GB/T7252-2001推 薦使用的改良三比值法，是在IEC三比值法的基礎上，根據(jù)國內(nèi)變壓器數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結果， 進行了相應編碼的修正，依然是以氣體比值作為判斷變壓器缺陷類型的依據(jù)；杜威三角圖 法是基于氣體比例分布的三角圖坐標來區(qū)分缺陷類型的一種方法，每種缺陷類型對應一定 的區(qū)域，該方法解決了比值法存在的無編碼對應，但依然存在絕對化邊界、無法準確診斷復 合型缺陷問題。
[0003] 綜上所述，變壓器各種油色譜缺陷診斷方法的診斷特征判據(jù)僅依賴于單一特征 信息，如特征氣體種類、氣體濃度、氣體比值，診斷判據(jù)邊界過于絕對化，診斷結論無法揭示 各缺陷的嚴重程度或發(fā)生概率。而實際變壓器缺陷較為復雜，往往是多種缺陷的復合，導致 目前的診斷方法無法識別。因此，十分有必要對現(xiàn)有變壓器內(nèi)部缺陷油色譜診斷方法進行 改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能有效解決傳統(tǒng)油中溶解氣體分析中判 據(jù)邊界絕對化和無法診斷復合缺陷的問題、可以綜合利用多種特征量信息、并可有效地提 高缺陷故障診斷可靠性的基于油中溶解氣體的變壓器內(nèi)部復合缺陷模糊診斷方法。
[0005] 為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種基于油中溶解氣體的變壓器內(nèi)部 復合缺陷模糊診斷方法，包括如下步驟： (一)獲取被監(jiān)測的5種特征氣體的體積濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述5種特征氣體為氫氣、甲 烷、乙烷、乙烯和乙炔；由所述監(jiān)測數(shù)據(jù)計算甲烷、乙烷、乙烯和乙炔的體積濃度之和，即總 烴的體積濃度；判斷所述5種特征氣體的監(jiān)測數(shù)據(jù)或總烴的體積濃度是否超出注意值；所 述注意值根據(jù)中國標準GB/T 7252-2001中的規(guī)定選??；若所述監(jiān)測數(shù)據(jù)或總烴的體積濃 度超出注意值，則需進一步診斷，轉步驟(二）；否則，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)及總烴的體積濃度為正 常，確定變壓器無缺陷故障； (二） 確定比值編碼； 首先設定比值分別為：
【主權項】
1. 一種基于油中溶解氣體的變壓器內(nèi)部復合缺陷模糊診斷方法，其特征在于包括如下 步驟： (一) 獲取被監(jiān)測的5種特征氣體的體積濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述5種特征氣體為氫氣、甲 烷、乙烷、乙烯和乙炔；由所述監(jiān)測數(shù)據(jù)計算甲烷、乙烷、乙烯和乙炔的體積濃度之和，即總 烴的體積濃度；判斷所述5種特征氣體的監(jiān)測數(shù)據(jù)或總烴的體積濃度是否超出注意值；所 述注意值根據(jù)中國標準GB/T 7252-2001中的規(guī)定選??；若所述監(jiān)測數(shù)據(jù)或總烴的體積濃 度超出注意值，則需進一步診斷，轉步驟(二）；否則，所述監(jiān)測數(shù)據(jù)及總烴的體積濃度為正 常，確定變壓器無缺陷故障； (二） 確定比值編碼； 首先設定比值分別為：
其中，C1 (C2H2)、c2 (C2H4)、c3 (CH4)、c4 (H2)、c5 (C2H6)分別表示乙炔、乙烯、甲烷、 氫氣、乙烷5種特征氣體的體積濃度，單位為μ L/L ; 然后確定比值編碼，確定比值編碼的規(guī)則如下： 當T1C 0.1時，/\的比值編碼為0;當0.1彡T1Cl時，/\的比值編碼為1;當1彡 ri< 3時，T1的比值編碼為I ; T1彡3時，T1的比值編碼為2 ; 當r2 < 0. 1時，，2的比值編碼為1 ;當0. 1彡r2 < 1時，，2的比值編碼為0 ;當1彡 r2 < 3時，r2的比值編碼為2 ; r2彡3時，r2的比值編碼為2 ; 當r3< 0. 1時，r3的比值編碼為0 ;當0. 1彡r3< 1時，r3的比值編碼為0 ;當1彡r3 < 3時，r3的比值編碼為I ; r3多3時，r3的比值編碼為2 ; 當r4彡1. 5時，r4的比值編碼為0 ; r4 > 1. 5時，r4的比值編碼為1 ; (三） 對中國標準GB/T 7252-2001中根據(jù)三比值確定變壓器缺陷故障類型的方法進行 修正： 相對中國標準GB/T 7252-2001中三比值編碼對應的變壓器缺陷故障類型，增加比值 編碼011對應局部放電缺陷故障類型； 在三比值編碼基礎上，增加第四個比值r4;對于三比值法診斷為101編碼的缺陷故障 類型，若r4 < 1. 5時，確定變壓器為火花放電缺陷故障；若r4 > 1. 5時，則確定變壓器為電 弧放電缺陷故障； 由此得到根據(jù)比值編碼判斷變壓器缺陷故障類型的方法如下： 當6的比值編碼為0、且r2的比值編碼為1、且r3的比值編碼為0，1或2、且r4的比值 編碼為0或1時，變壓器缺陷故障類型為局部放電； 當6的比值編碼為0、且r2的比值編碼為0、且r3的比值編碼為1、且r4的比值編碼為 〇或1時，變壓器缺陷故障類型為低于300°C低溫過熱； 當6的比值編碼為0、且r2的比值編碼為2、且r3的比值編碼為0、且r4的比值編碼為 〇或1時，變壓器缺陷故障類型為低于300°C低溫過熱； 當6的比值編碼為0、且r2的比值編碼為2、且r3的比值編碼為1、且r4的比值編碼為 〇或1時，變壓器缺陷故障類型為300~700°C中溫過熱； 當6的比值編碼為0、且r2的比值編碼為0或2、且r3的比值編碼為2、且&的比值編 碼為〇或1時，變壓器缺陷故障類型為高于700°C高溫過熱； 當6的比值編碼為2、且r2的比值編碼為0，1或2、且r3的比值編碼為0，1或2、且r 4 的比值編碼為〇或1時，變壓器缺陷故障類型為火花放電； 當6的比值編碼為1、且r2的比值編碼為0、且r3的比值編碼為1、且r4的比值編碼為 0時，變壓器缺陷故障類型為火花放電； 當6的比值編碼為1、且r2的比值編碼為0、且r3的比值編碼為1、且r4的比值編碼為 1時，變壓器缺陷故障類型為電弧放電； 當A的比值編碼為1、且r2的比值編碼為0, 1或2、且r3的比值編碼為0或2、且&的 比值編碼為〇或1時，變壓器缺陷故障類型為電弧放電； 當6的比值編碼為1、且r2的比值編碼為1或2、且r3的比值編碼為1、且&的比值編 碼為〇或1時，變壓器缺陷故障類型為電弧放電； (四） 采用半柯西升降函數(shù)將比值6、r2、r3、r4的邊界范圍模糊化，對邊界的上升沿和 下降沿分別采用半柯西升降函數(shù)表示，表達式為
其中，柃的是下降沿函數(shù)；/4?是上升沿函數(shù)d是邊界參數(shù)；a是分布參數(shù)；乂與a 的取值如下： T1的上升沿邊界參數(shù)為0. 08,其對應的分布參數(shù)為0. 01 ; T1的下降沿邊界參數(shù)為3. 1，其對應的分布參數(shù)為0. 1 ; r2的上升沿邊界參數(shù)為0. 06,其對應的分布參數(shù)為0. 02 ; r2的下降沿邊界參數(shù)為0. 6,其對應的分布參數(shù)為0. 2 ; r3的上升沿邊界參數(shù)為0. 8,其對應的分布參數(shù)為0. 1 ; r3的下降沿邊界參數(shù)為3. 6,其對應的分布參數(shù)為0. 3 ; r4的邊界參數(shù)為1. 43,其對應的分布參數(shù)為0. 1 ; (五） 通過半柯西升降函數(shù)得到每個比值6、6和r3的比值編碼分別為0, 1，2的概率， 以及r4的比值編碼分別為0, 1的概率；表達式如下： A的比值編碼為O的概率/-coofeO (A):
A的比值編碼為1的概率/-coofel (T1): Γ 1
A的比值編碼為2的概率/-c〇ife2 (T1):
A的比值編碼為〇的概率/-coofeO (A):
A的比值編碼為1的概率/-coofel (r2):
r2的比值編碼為2的概率/-c〇ife2 (r2):
A的比值編碼為〇的概率/-coofeO (A):
A的比值編碼為1的概率(r3): Γ 1
r3的比值編碼為2的概率(r3):
A的比值編碼為〇的概率(A):
A的比值編碼為1的概率(A):
(六）將比值編碼的概率以最大值邏輯、最小值邏輯表示，從而得到變壓器缺陷故障類 型診斷結果的模糊多值形式，變壓器缺陷故障類型的概率如下： f (局部放電）=min [f-codeO (I11)，f-codel(r2)]; f(低溫過熱 ^maxIminlif-codeOi^)，f_code0(r2)，f_codel(r3)]， min [f-codeO Cr1)，f_code2 (r2)，f-codeO (r3) ]}; f (中溫過熱 hminlif-codeOO^)，f_code2(r2)，f_codel(r3)]; f(高溫過熱 hmaxIminlif-codeiKi^)，f_code0(r2)，f_code2(r3)]， min [f-codeO Cr1)，f_code2 (r2)，f_code2 (r3) ]}; f (火花放電）=max {f_code2 Cr1)，min [f-code I Cr1)，f-codeO (r2)，f-code I (r3)， f-codeO (r4)]}； f (電弧放電）=max {min [f-code I Cr1)，f-codeO (r2)，f-code I (r3)，f-code I (r4)]， min [f-codel Cr1)，f-codeO (r3) ]，min [f-codel Cr1)，f_code2 (r3) ]，min [f-codel Cr1)， f-codel (r2)，f-codel (r3) ]，min [f-codel Cr1)，f_code2(r2)，f-codel (r3) ]} 〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于油中溶解氣體的變壓器內(nèi)部復合缺陷模糊診斷方法，包括獲取被監(jiān)測的5種特征氣體的體積濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)的步驟，確定比值編碼的步驟，對三比值法進行修正的步驟，對邊界范圍模糊化的步驟，計算比值編碼概率的步驟，計算每種缺陷故障發(fā)生的概率的步驟，最終得到變壓器故障類型；其有益效果是：本發(fā)明簡單易于實現(xiàn)，特別適應于變壓器狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)的應用；本發(fā)明是基于模糊邏輯的思想，能夠?qū)崿F(xiàn)變壓器復雜狀態(tài)下復合缺陷的診斷以及嚴重程度的評估，可以有效避免判據(jù)邊界絕對化帶來的突變問題；本發(fā)明將油中溶解氣體的注意值、比值等多特征信息融合分析，有效提高診斷可靠性。
【IPC分類】G01R31-00, G01R31-12
【公開號】CN104730378
【申請?zhí)枴緾N201510077394
【發(fā)明人】高樹國, 范輝, 陳志勇, 潘瑾, 劉宏亮, 趙軍
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院, 河北省電力建設調(diào)整試驗所
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年2月13日