本發(fā)明屬于變壓器運維檢修領(lǐng)域，具體的說是一種基于證據(jù)理論的新型變阻抗變壓器狀態(tài)評估方法。

背景技術(shù)：

新型變阻抗變壓器具有特殊的內(nèi)置限流電抗器以及具有快速開斷能力的開關(guān)結(jié)構(gòu)，在變壓器油箱中除了放置有變壓器繞組和鐵心外，將滿足限流要求的限流電抗器和具有快速開斷能力的開關(guān)置于油箱中，利用限流電抗器的電抗來降低短路故障下的短路電流，利用與變壓器高壓套管連接的快速開關(guān)所具有的快速開斷能力，在發(fā)生故障時及時的投入限流電抗器，正常工作時，限流電抗器被開關(guān)短接，變壓器的損耗未增加。實現(xiàn)阻抗的自主調(diào)節(jié)，降低短路電流對新生產(chǎn)變壓器及在運變壓器的沖擊，同時降低損耗、維護便捷、改造容易，實現(xiàn)了限流電抗器與變壓器的一體化設(shè)計。

現(xiàn)有的變壓器本體狀態(tài)評估方法，比如國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《q_gdw169-2008油浸式變壓器(電抗器)狀態(tài)評價導(dǎo)則》，針對的是常規(guī)電力變壓器，對于新型變阻抗變壓器本體，無法對其特殊的限流電抗器、速斷開關(guān)等結(jié)構(gòu)進行評估，難以準確把握新型變阻抗變壓器本體的運行狀態(tài)。

d-s理論是一種不確定性推理方法，它能夠融合多個證據(jù)源提供的證據(jù)。依靠證據(jù)的積累，不斷縮小假設(shè)集。其具有較強的決策處理能力，能夠?qū)π滦妥冏杩棺儔浩鞅倔w各個不同類型的狀態(tài)量進行數(shù)據(jù)融合和綜合分析.

證據(jù)合成理論的基本定義如下：

定義1：設(shè)θ為識別框架，基本信任分配函數(shù)m是一個從集合2^θ→[0,1]的映射，若滿足則稱m(a)為事件a的基本信任分配函數(shù)，它表示證據(jù)對于a的信任程度。滿足m(a)>0的所有集合稱為焦元，框架θ中所有焦元的并集稱為內(nèi)核。

定義2：稱由所定義的函數(shù)bel：2^θ→[0,1]為θ上的信度函數(shù)，表示對a為真的信任程度。

定義3：設(shè)bel：2^θ→[0,1]為θ上的信度函數(shù)，對稱由所定義的函數(shù)pls：2^θ→[0,1]為bel的似真度函數(shù)。

定義4：對于稱區(qū)間[bel(a)，pls(a)]為a的信度區(qū)間。

有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于證據(jù)理論的新型變阻抗變壓器狀態(tài)評估方法，以滿足新型變阻抗變壓器運維檢修的實際應(yīng)用需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)合d-s證據(jù)理論，發(fā)明一種能夠有效評估新型變阻抗變壓器本體運行狀態(tài)的方法，對新型變阻抗變壓器本體的進行評估，實現(xiàn)對新型變阻抗變壓器的整體運行狀態(tài)的準確評估。

本發(fā)明所涉及的基于證據(jù)理論的新型變阻抗變壓器狀態(tài)評估方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

步驟(1)，構(gòu)建新型變阻抗變壓器評價體系，包括一個用于評價新型變阻抗變壓器狀態(tài)的評價本體、所述評價本體下的至少一個的子證據(jù)體和各個子證據(jù)體下的至少一個的評價指標；所述評價本體的狀態(tài)劃分為正常狀態(tài)(s1)、注意狀態(tài)(s2)、異常狀態(tài)(s3)和嚴重狀態(tài)(s4)四種狀態(tài)等級；

步驟(2)，對各評價指標進行測量，得到各評價指標的數(shù)據(jù)值；將各評價的數(shù)據(jù)指標值作歸一化處理，得到歸一化后各評價指標值；

步驟(3)，根據(jù)步驟(2)中歸一化后各評價指標值，采用模糊評價方法，計算得出各評價指標關(guān)于四種狀態(tài)等級的隸屬度；

步驟(4)，根據(jù)步驟(3)中的各評價指標關(guān)于四種狀態(tài)等級的隸屬度，計算得出各子證據(jù)關(guān)于四種狀態(tài)等級的隸屬度；

步驟(5)，根據(jù)步驟(4)得到的各子證據(jù)在四種狀態(tài)等級下的隸屬度，結(jié)合d-s證據(jù)理論計算得到評價本體所屬的狀態(tài)等級；

步驟(5.1)，各子證據(jù)在四種狀態(tài)等級下的隸屬度，即各子證據(jù)體的信度函數(shù)值；引入信度系數(shù)，對各子證據(jù)體的信度函數(shù)值進行修正；計算得到各子證據(jù)體修正后的信度函數(shù)值和不確定證據(jù)的信度分配；

步驟(5.2)，根據(jù)步驟(5.1)中得到的各子證據(jù)體修正后的信度函數(shù)值和不確定證據(jù)的信度分配，利用合成法則計算合成后的信度函數(shù)，根據(jù)合成后的信度函數(shù)計算不確定信度函數(shù)值；

步驟(5.3)，根據(jù)推理規(guī)則，確定評價本體所屬的狀態(tài)等級。

進一步地，所述步驟(2)中各評價指標的數(shù)據(jù)值采用相對劣化度來進行歸一化的計算，對于數(shù)據(jù)值越小越好的評價指標采用公式(1)進行歸一化處理，對于數(shù)據(jù)值越大越好的評價指標采用公式(2)進行歸一化處理；

公式(1)和公式(2)中，xr為各評價指標的數(shù)據(jù)值，xnr為歸一化后各評價指標值，x0和x1為歸一化的閾值；x1由預(yù)防性試驗規(guī)程確定，x0為各評價指標的出廠值。

更進一步地，所述步驟(3)中采用模糊評價方法，選用半梯與半嶺相結(jié)合的隸屬函數(shù)計算得出各評價指標關(guān)于四種狀態(tài)等級的隸屬度；

公式(3)至公式(6)中，μ1(xnr)為各評價指標關(guān)于正常狀態(tài)(s1)的隸屬度，μ2(xnr)為各評價指標關(guān)于注意狀態(tài)(s2)的隸屬度，μ3(xnr)為各評價指標關(guān)于異常狀態(tài)(s3)的隸屬度，μ4(xnr)為各評價指標關(guān)于嚴重狀態(tài)(s4)的隸屬度；a1～a6為四種狀態(tài)等級間的邊界值。

再進一步地，所述步驟(4)中，各子證據(jù)關(guān)于四種狀態(tài)等級的隸屬度的評估模型的數(shù)學(xué)表達式為，

公式(7)中，ej表示有j個子證據(jù)體，i表示狀態(tài)等級數(shù)量，μi(ej)為各子證據(jù)體ej關(guān)于各狀態(tài)等級i的隸屬度，μi(xnr)為各評價指標關(guān)于各狀態(tài)等級i的隸屬度，即各子證據(jù)體的信度函數(shù)值；ω(xr)為各評價指標的權(quán)重。

還進一步地，所屬步驟(5.1)中，計算各子證據(jù)體修正后的信度函數(shù)值的公式為：

mn(aj)＝αjμi(ej)(8)

公式(8)中，mn(aj)為修正后的信度函數(shù)值，αj為各子證據(jù)體的信度系數(shù)；

計算各子證據(jù)體的不確定證據(jù)的信度分配的公式為：

m’(θ)＝1-αj(9)

公式(9)中，m’(θ)為不確定證據(jù)的信度分配；

所述信度系數(shù)的取值與各子證據(jù)體的權(quán)重有關(guān)，先根據(jù)經(jīng)驗值確定權(quán)重最大的子證據(jù)體的信度系數(shù)，則其它子證據(jù)體的信度系數(shù)分別為：

公式(10)中，ωmax為各子證據(jù)體中權(quán)重最大的值，ωn為其它子證據(jù)體中的權(quán)重，α為權(quán)重最大的子證據(jù)體的置信度系數(shù)，αn為其它子證據(jù)體的置信度系數(shù)；

所述步驟(5.2)中，利用合成法則計算合成后的信度函數(shù)，

公式(11)中，mn(a)為各子證據(jù)體的信度函數(shù)值；

所述不確定信度函數(shù)值的計算公式為：

m(θ)＝1-m1(a)-m2(a)-…-mn(a)(12)

公式(12)中，m(θ)為不確定信度函數(shù)值；

所述步驟(5.3)中的推理規(guī)則為：

公式(13)中，fi為評估得到的狀態(tài)等級，m(fi)為評估結(jié)果的信度函數(shù)值，m(fj)為其它狀態(tài)的信度函數(shù)值，ε1和ε2為根據(jù)專家經(jīng)驗和技術(shù)標準預(yù)先設(shè)定的閾值。

在上述技術(shù)方案中，所述步驟(1)中的子證據(jù)體有五個，分別為，油中溶解氣體、油化試驗、電氣試驗、限流電抗器和速斷開關(guān)；

所述油中溶解氣體下的評價指標有三個，分別為，總烴含量、氫氣含量和乙炔含量；所述油化試驗下的評價指標有四個，分別為，油介損、油擊穿電壓、油中水分和糠醛；所述電氣試驗下的評價指標有四個，分別為，直阻不平衡率、繞組介損、極化指數(shù)和鐵芯接地電流；所述限流電抗器下的評價指標有兩個，分別為，直阻不平衡率和阻抗；所述速斷開關(guān)下的評價指標有三個，分別為，開斷次數(shù)、分閘時間和合閘時間。

進一步地，所述四種狀態(tài)的邊界值a1～a6根據(jù)模糊規(guī)則分別取值為：1/10、3/10、4/10、6/10、7/10和9/10。

更進一步地，所述油中溶解氣體的權(quán)重為0.3、所述油化試驗的權(quán)重為0.18、所述電氣試驗的權(quán)重為0.24、所述限流電抗器的權(quán)重為0.18、所述速斷開關(guān)的權(quán)重為0.1；

所述油中溶解氣體下的評價指標，總烴含量的權(quán)重為0.2697，氫氣含量的權(quán)重為0.1780，乙炔含量的權(quán)重為0.5223；

所述油化試驗下的評價指標，油介損的權(quán)重為0.1710，油擊穿電壓的權(quán)重為0.1964，油中水分的權(quán)重為0.1964，糠醛的權(quán)重為0.4362；

所述電氣試驗下的評價指標，直阻不平衡率的權(quán)重為0.2828，繞組介損的權(quán)重為0.1720，極化指數(shù)的權(quán)重為0.1720，鐵芯接地電流的權(quán)重為0.3732；

所述限流電抗器下的評價指標，直阻不平衡率的權(quán)重為0.5，阻抗的權(quán)重為0.5；

所述速斷開關(guān)下的評價指標，開斷次數(shù)的權(quán)重為0.15，分閘時間的權(quán)重為0.55，合閘時間的權(quán)重為0.3。

再進一步地，所述根據(jù)專家經(jīng)驗設(shè)定的閾值ε1取值0.5，根據(jù)技術(shù)標準設(shè)定的閾值ε2取值0.1。

還進一步地，所述權(quán)重最大的子證據(jù)體的置信度系數(shù)α取值范圍為0.8～1。

本發(fā)明所述的基于證據(jù)理論的新型變阻抗變壓器狀態(tài)評估方法，能夠準確的評估新型變阻抗變壓器的狀態(tài)。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明的流程圖；

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1所示，本發(fā)明所述的基于證據(jù)理論的新型變阻抗變壓器狀態(tài)評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟(1)，構(gòu)建新型變阻抗變壓器評價體系，其中包括一個用于評價新型變阻抗變壓器狀態(tài)的評價本體。如表1所示，所述評價本體下有五個子證據(jù)體分別為：油中溶解氣體、油化試驗、電氣試驗、限流電抗器和速斷開關(guān)。所述油中溶解氣體下的評價指標有三個，分別為，總烴含量、氫氣含量和乙炔含量；所述油化試驗下的評價指標有四個，分別為，油介損、油擊穿電壓、油中水分和糠醛；所述電氣試驗下的評價指標有四個，分別為，直阻不平衡率、繞組介損、極化指數(shù)和鐵芯接地電流；所述限流電抗器下的評價指標有兩個，分別為，直阻不平衡率和阻抗；所述速斷開關(guān)下的評價指標有三個，分別為，開斷次數(shù)、分閘時間和合閘時間。

表1評價指標選取

所述評價本體的狀態(tài)劃分為正常狀態(tài)s1、注意狀態(tài)s2、異常狀態(tài)s3和嚴重狀態(tài)s4四種狀態(tài)等級。正常狀態(tài)表示變壓器各評價指標處于穩(wěn)定且在規(guī)程規(guī)定的警示值、注意值以內(nèi)，可以正常運行；注意狀態(tài)是指單項或多項評價指標變化趨勢朝接近標準限值方向發(fā)展，但未超過標準限值，可繼續(xù)運行，應(yīng)加強監(jiān)視；異常狀態(tài)是單項評價指標變化較大，已超過或略微超過標準限值，應(yīng)監(jiān)視運行，適時安排檢修；嚴重狀態(tài)表示單項重要評價指標嚴重超過標準限值，需盡快安排停電檢修。

步驟(2)，對所測變壓器進行預(yù)防性試驗，對各評價指標進行測量，得到各評價指標的數(shù)據(jù)值；如表2所示：

表2變壓器預(yù)防性試驗數(shù)據(jù)

然后將各評價指標的數(shù)據(jù)值采用相對劣化度來進行歸一化的計算，對于數(shù)據(jù)值越小越好的評價指標采用公式(1)進行歸一化處理，對于數(shù)據(jù)值越大越好的評價指標采用公式(2)進行歸一化處理。

公式(1)和公式(2)中，xr為各評價指標的數(shù)據(jù)值，xnr為歸一化后各評價指標值，x0和x1為歸一化的閾值；x1由預(yù)防性試驗規(guī)程確定，表示評價指標實際測量值越過規(guī)定值應(yīng)引起注意；x0為各評價指標的出廠值。

步驟(3)，根據(jù)步驟(2)中歸一化后各評價指標值，采用模糊評價方法，選用半梯與半嶺相結(jié)合的隸屬函數(shù)計算得出各評價指標關(guān)于四種狀態(tài)等級的隸屬度；

公式(3)至公式(6)中，μ1(xnr)為各評價指標關(guān)于正常狀態(tài)s1的隸屬度，μ2(xnr)為各評價指標關(guān)于注意狀態(tài)s2的隸屬度，μ3(xnr)為各評價指標關(guān)于異常狀態(tài)s3的隸屬度，μ4(xnr)為各評價指標關(guān)于嚴重狀態(tài)(s4)的隸屬度；a1～a6為四種狀態(tài)等級間的邊界值。根據(jù)相關(guān)模糊規(guī)則a1～a6取值分別為1/10、3/10、4/10、6/10、7/10和9/10。

步驟(4)，根據(jù)步驟(3)中的各評價指標關(guān)于四種狀態(tài)等級的隸屬度，計算得出各子證據(jù)關(guān)于四種狀態(tài)等級的隸屬度，即各子證據(jù)體的信度函數(shù)值；各子證據(jù)關(guān)于四種狀態(tài)等級的隸屬度的評估模型的數(shù)學(xué)表達式為，

公式(7)中，ej表示有j個子證據(jù)體，i表示狀態(tài)等級數(shù)量，μi(ej)為各子證據(jù)體ej關(guān)于各狀態(tài)等級i的隸屬度，μi(xnr)為各評價指標關(guān)于各狀態(tài)等級i的隸屬度，即各子證據(jù)體的信度函數(shù)值；ω(xr)為各評價指標的權(quán)重。

本發(fā)明中變壓器本體狀態(tài)劃分為四個等級，因此i的取值為1、2、3、4；評估本體化分為5個子證據(jù)體，因此j的取值為1、2、3、4、5。由表1可知五個子證據(jù)體下各評價指標數(shù)量分別為3、4、4、2、3；ω(xr)為各評價指標的權(quán)重，采用專家決策法確定；五個子證據(jù)體下各評價指標的權(quán)重如下：

油中溶解氣體：{0.2697，0.1780，0.5223}

油化試驗：{0.1710，0.1964，0.1964，0.4362}

電氣試驗：{0.2828，0.1720，0.1720，0.3732}

限流電抗器：{0.5，0.5}

速斷開關(guān)：{0.15，0.55，0.3}

由上述數(shù)據(jù)可以計算出各子證據(jù)體的信度函數(shù)值，如表3所示：

表3修正前的子證據(jù)體信度函數(shù)值

步驟(5.1)，各子證據(jù)在四種狀態(tài)等級下的隸屬度，即各子證據(jù)體的信度函數(shù)值；引入信度系數(shù)，對各子證據(jù)體的信度函數(shù)值進行修正；計算得到各子證據(jù)體修正后的信度函數(shù)值和不確定證據(jù)的信度分配；

計算各子證據(jù)體修正后的信度函數(shù)值的公式為：

mn(aj)＝αjμi(ej)(8)

公式(8)中，mn(aj)為修正后的信度函數(shù)值，αj為各子證據(jù)體的信度系數(shù)；

計算各子證據(jù)體的不確定證據(jù)的信度分配的公式為：

m’(θ)＝1-αj(9)

公式(9)中，m’(θ)為不確定證據(jù)的信度分配；

所述信度系數(shù)的取值與各子證據(jù)體的權(quán)重有關(guān)，先根據(jù)經(jīng)驗值確定權(quán)重最大的子證據(jù)體的信度系數(shù)，則其它子證據(jù)體的信度系數(shù)分別為：

公式(10)中，ωmax為各子證據(jù)體中權(quán)重最大的值，ωn為其它子證據(jù)體中的權(quán)重，α為權(quán)重最大的子證據(jù)體的置信度系數(shù)，αn為其它子證據(jù)體的置信度系數(shù)。權(quán)重最大的子證據(jù)體的置信度系數(shù)α根據(jù)經(jīng)驗值取0.9。

所述油中溶解氣體的權(quán)重為0.3、所述油化試驗的權(quán)重為0.18、所述電氣試驗的權(quán)重為0.24、所述限流電抗器的權(quán)重為0.18、所述速斷開關(guān)的權(quán)重為0.1。

修正后的各子證據(jù)體的信度函數(shù)值和不確定證據(jù)的信度分配如表4所示：

表4修正后的子證據(jù)體信度函數(shù)值

利用合成法則計算合成后的信度函數(shù)，

公式(11)中，mn(a)為各子證據(jù)體的信度函數(shù)值；

所述不確定信度函數(shù)值的計算公式為：

m(θ)＝1-m1(a)-m2(a)-…-mn(a)(12)

公式(12)中，m(θ)為不確定信度函數(shù)值。

合成后的信度函數(shù)值如表5所示：

表5證據(jù)合成后的信度函數(shù)值

表5是五個子證據(jù)體進行證據(jù)合成后的信度分配?？梢钥闯觯瑺顟B(tài)s3與其它狀態(tài)的信度函數(shù)值之差均大于ε1，不確定證據(jù)的信度函數(shù)值小于ε2，且狀態(tài)s3的信度函數(shù)值大于不確定證據(jù)的信度值。因此根據(jù)推理規(guī)則可以得出變壓器處于s3狀態(tài)，即異常狀態(tài)。實際情況為該變壓器承受了多次短路沖擊，線圈附近有高溫過熱的痕跡，之前存在過電弧放電現(xiàn)象，因此該變壓器應(yīng)監(jiān)視運行，并適時安排檢修，驗證了本發(fā)明評估方法的正確性。

上述推理規(guī)則為，

公式(10)中，fi為評估得到的狀態(tài)等級，m(fi)為評估結(jié)果的信度函數(shù)值，m(fj)為其它狀態(tài)的信度函數(shù)值，m(θ)為不確定信度函數(shù)值，ε1和ε2為根據(jù)專家經(jīng)驗和技術(shù)標準預(yù)先設(shè)定的閾值；根據(jù)專家經(jīng)驗設(shè)定的閾值ε1取值0.5，根據(jù)技術(shù)標準設(shè)定的閾值ε2取值0.1。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。