本發(fā)明涉及電繞組壽命評估領(lǐng)域，尤其是一種基于電熱復(fù)合應(yīng)力指數(shù)權(quán)的電繞組老化壽命評估方法。

背景技術(shù)：

1、通電繞組是變壓器、電機(jī)等電氣設(shè)備的心臟，是參與電能轉(zhuǎn)換的核心部件之一。通電繞組可靠是變壓器、電機(jī)等電氣設(shè)備長期安全運(yùn)行的基本保證。它不僅直接影響設(shè)備的絕緣性能，對其技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也有很大的影響。通電繞組在經(jīng)受溫度、電場等外部環(huán)境因素長時(shí)間作用后，會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行過程中質(zhì)量逐漸下降、結(jié)構(gòu)逐漸損壞的現(xiàn)象，這個(gè)過程稱為通電繞組的老化過程。一旦老化的電繞組不能達(dá)到電氣設(shè)備正常運(yùn)行需求，將對多種電氣設(shè)備甚至整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

2、隨著國內(nèi)外對電繞組可靠性研究不斷深入，越來越多的電繞組老化壽命模型不斷被提出。初期的壽命模型大多是基于大量試驗(yàn)結(jié)果得到的統(tǒng)計(jì)模型，這種模型雖然對老化壽命刻畫程度高，但同時(shí)存在成本大、實(shí)驗(yàn)環(huán)境單一的缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)合應(yīng)力下的電繞組老化壽命的評估。近年來，隨著老化加速試驗(yàn)的興起，基于老化加速試驗(yàn)的電繞組老化模型層出不窮，但在模型擬合度、復(fù)合應(yīng)力下的擬合精度等方面未有突破，制約了對電繞組老化壽命的評估。

3、針對以上問題，本發(fā)明針對電繞組老化壽命的評估提出了一種基于電熱復(fù)合應(yīng)力指數(shù)權(quán)的電繞組老化壽命評估方法，對電繞組壽命老化診斷與評估提供一種新的可行性方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種基于電熱復(fù)合應(yīng)力指數(shù)權(quán)的電繞組老化壽命評估方法，用以評估電繞組的狀態(tài)性能，從而對電機(jī)、變壓器等一系列電氣設(shè)備的運(yùn)維提供指導(dǎo)，具有重大的工程意義。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本技術(shù)提供了一種基于電熱復(fù)合應(yīng)力指數(shù)權(quán)的電繞組老化壽命評估方法，包括如下步驟：

4、分別建立以電壓為應(yīng)力變量的電繞組老化模型、以溫度為應(yīng)力變量的電繞組老化模型，并提取各單一應(yīng)力變量的電繞組老化模型的影響因子；

5、運(yùn)用critic法計(jì)算電、熱應(yīng)力共同作用時(shí)各單一應(yīng)力變量對應(yīng)的影響因子的權(quán)重系數(shù)；

6、將計(jì)算得到的權(quán)重系數(shù)以指數(shù)形式賦權(quán)給各單一應(yīng)力變量對應(yīng)的影響因子，以此建立電熱復(fù)合應(yīng)力變量的電繞組老化模型，用于電繞組老化壽命評估。

7、其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，建立以電壓為應(yīng)力變量的電繞組老化模型，包括：

8、選定某一絕緣等級的電繞組進(jìn)行電老化加速實(shí)驗(yàn)，記錄電繞組的老化情況并收集整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

9、對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行物理模型的擬合，得到以電壓為應(yīng)力變量的電繞組老化模型，表達(dá)式為：

10、

11、其中，le表示單一電應(yīng)力作用下的電繞組壽命；a、b表示模型的校正系數(shù)，通過將實(shí)驗(yàn)測得的電繞組壽命與模型算得的電繞組壽命之差最小化擬合得到；ln表示電繞組的額定壽命，un表示額定電壓，u表示電老化加速實(shí)驗(yàn)的加載電壓，n表示模型的指數(shù)。

12、其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，建立以溫度為應(yīng)力變量的電繞組老化模型，包括：

13、選定某一絕緣等級的電繞組進(jìn)行熱老化加速實(shí)驗(yàn)，記錄電繞組的老化情況并收集整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；

14、對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行物理模型的擬合，得到以溫度為應(yīng)力變量的電繞組老化模型，表達(dá)式為：

15、

16、其中，lt表示單一熱應(yīng)力作用下的電繞組壽命；a、c表示模型的校正系數(shù)，通過將實(shí)驗(yàn)測得的電繞組壽命與模型算得的電繞組壽命之差最小化擬合得到；ln表示電繞組的額定壽命，tn表示額定溫度，t表示熱老化加速實(shí)驗(yàn)的加載溫度。

17、其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，提取各單一應(yīng)力變量的電繞組老化模型的影響因子，包括：

18、從以電壓為應(yīng)力變量的電繞組老化模型中提取其影響因子，記為le*：

19、

20、從以溫度為應(yīng)力變量的電繞組老化模型中提取其影響因子，記為lt*：

21、

22、其中，b、c表示模型的校正系數(shù)，通過將實(shí)驗(yàn)測得的電繞組壽命與模型算得的電繞組壽命之差最小化擬合得到；un表示額定電壓，u表示電老化加速實(shí)驗(yàn)的加載電壓，n表示模型的指數(shù)；tn表示額定溫度，t表示熱老化加速實(shí)驗(yàn)的加載溫度；

23、影響因子中，采用歸一化的單一應(yīng)力變量表征單應(yīng)力與額定工況相對偏差下對電繞組老化的影響，以消除不同應(yīng)力類型的量綱不一致所導(dǎo)致的老化影響差異。

24、其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，運(yùn)用critic法計(jì)算電、熱應(yīng)力共同作用時(shí)各單一應(yīng)力變量對應(yīng)的影響因子的權(quán)重系數(shù)，包括：

25、基于建立的各單一應(yīng)力變量的電繞組老化模型，分別計(jì)算不同應(yīng)力作用下電繞組的老化壽命值，并歸一化；

26、對不同應(yīng)力作用下電繞組的老化壽命歸一化值，運(yùn)用critic法并按照國際單位制計(jì)算電、熱應(yīng)力共同作用時(shí)，電、熱應(yīng)力變量對應(yīng)的影響因子對電繞組老化影響程度的權(quán)重系數(shù)qe、qt。

27、其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，計(jì)算電、熱應(yīng)力變量對應(yīng)的影響因子對電繞組老化影響程度的權(quán)重系數(shù)qe、qt，包括：

28、分別計(jì)算電、熱應(yīng)力作用下電繞組的老化壽命歸一化值的標(biāo)準(zhǔn)差si，電與熱應(yīng)力作用下電繞組的老化壽命歸一化值的對比度r，電、熱應(yīng)力作用下電繞組的老化壽命歸一化值的信息量ci，表達(dá)式依次為：

29、

30、則電應(yīng)力變量對應(yīng)的影響因子對電繞組老化影響程度的權(quán)重系數(shù)qe、熱應(yīng)力變量對應(yīng)的影響因子對電繞組老化影響程度的權(quán)重系數(shù)qt表示為：

31、

32、其中，i＝e或t，xj表示第j個(gè)電或熱應(yīng)力作用下電繞組的老化壽命歸一化值，表示電或熱應(yīng)力作用下電繞組的老化壽命歸一化平均值，n表示電或熱應(yīng)力作用下電繞組的老化壽命歸一化值的個(gè)數(shù)，rxy表示電與熱應(yīng)力作用下電繞組的老化壽命歸一化值的相關(guān)系數(shù)。

33、其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，權(quán)重系數(shù)qe、qt作為單一應(yīng)力變量的電繞組老化模型的指數(shù)，表示電、熱應(yīng)力共同作用時(shí)各單一應(yīng)力對電繞組老化的貢獻(xiàn)程度，且qe+qt＝1。

34、其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，建立電熱復(fù)合應(yīng)力變量的電繞組老化模型，包括：

35、首先對單一應(yīng)力變量對應(yīng)的影響因子le*、lt*進(jìn)行指數(shù)加權(quán)以表征單一應(yīng)力對電繞組老化的貢獻(xiàn)程度，得到

36、其次對指數(shù)加權(quán)后的單一應(yīng)力變量對應(yīng)的影響因子求積以表征電、熱復(fù)合應(yīng)力共同作用下的電繞組老化模型，表達(dá)式為：

37、

38、其中，l表示電熱復(fù)合應(yīng)力作用下的電繞組壽命；b、c、d表示模型的校正系數(shù)，b、c是通過將實(shí)驗(yàn)測得的電繞組壽命與模型算得的電繞組壽命之差最小化擬合得到，d是通過將實(shí)驗(yàn)測得的電繞組壽命與模型算得的電繞組壽命之間的歐氏距離和最短擬合得到；ln表示電繞組的額定壽命，un表示額定電壓，u表示電老化加速實(shí)驗(yàn)的加載電壓，n表示模型的指數(shù)；tn表示額定溫度，t表示熱老化加速實(shí)驗(yàn)的加載溫度；qe、qt分別為電、熱應(yīng)力變量對應(yīng)的影響因子的權(quán)重系數(shù)。

39、其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，該方法還包括：

40、若建立的電熱復(fù)合應(yīng)力變量的電繞組老化模型不符合電熱復(fù)合老化加速實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過調(diào)整校正系數(shù)b、c、d重新建立電熱復(fù)合應(yīng)力變量的電繞組老化模型。

41、第二方面，本技術(shù)還提供了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面所述的方法的步驟。

42、本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

43、本發(fā)明采用歸一化應(yīng)力變量對傳統(tǒng)的單應(yīng)力電繞組老化模型進(jìn)行改進(jìn)，消除了單應(yīng)力與額定工況相對偏差的影響。同時(shí)，運(yùn)用critic法并按照國際單位制計(jì)算不同應(yīng)力對繞組老化的權(quán)重貢獻(xiàn)，并以指數(shù)權(quán)形式賦予各單應(yīng)力電繞組老化模型的影響因子，從而建立電熱復(fù)合應(yīng)力變量的電繞組老化模型。與傳統(tǒng)的線性加權(quán)方式相比，指數(shù)賦權(quán)用于處理非線性關(guān)系變量賦權(quán)，對于統(tǒng)計(jì)異常值或極端值更為敏感，指數(shù)賦權(quán)可以反應(yīng)數(shù)據(jù)的長期波動(dòng)以提高預(yù)測的客觀性，同時(shí)具備更高的預(yù)測能力。所有老化模型均由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到且通過matlab數(shù)據(jù)處理，通過老化模型的老化壽命曲線實(shí)現(xiàn)對電繞組老化壽命的直觀評估。整個(gè)評估方法擬合程度高、成本低，可以用于電繞組的診斷與壽命評估。