基于云模型理论的变压器绝缘热老化状态的评估方法技术

本发明专利技术提供的一种基于云模型理论的变压器绝缘热老化状态评估方法，包括：1.采集油纸绝缘热老化特征数据并划分油纸绝缘热老化状态等级；2.根据油纸绝缘热老化特征数据确定油纸绝缘评估指标的综合权重；3.根据油纸绝缘热老化状态评估特点，建立基于云模型的隶属函数模型；4.根据所述隶属函数模型，获取各热老化状态对应的可靠性状态。本发明专利技术的评估方法，计算结果可信度较高，评估结论清晰、准确，且能通过计算油纸绝缘属于不同状态区间的隶属度，获知变压器油纸绝缘热老化状态的变化趋势和所处状态的概率。

【技术实现步骤摘要】
基于云模型理论的变压器绝缘热老化状态的评估方法
本专利技术涉及变压器老化状态检测
，尤其涉及基于云模型理论的变压器绝缘热老化状态的评估方法。
技术介绍
变压器是否正常运行直接关系到电力系统的安全稳定，而变压器的运行寿命很大程度上取决于油纸绝缘系统的老化状态。在变压器运行过程中，绝缘油纸长期承受热、电、机械、化学等多种外部应力作用，导致绝缘材料老化。因此，准确评估绝缘系统的老化状态，就变得尤为重要。油浸绝缘纸聚合度是评估绝缘老化状态最重要的参数。热老化是导致油浸绝缘纸聚合度下降的主要原因，因此Arrhenius方程定义的热老化速率与聚合度的下降存在明显的相关性。另有研究表明，油浸绝缘纸聚合度的下降与电力变压器的运行时间满足动力学关系模型，而油浸绝缘纸初始状态以及寿命终止状态时聚合度的取值，极大的影响模型的分析结果。传统诊断变压器油纸绝缘老化状态的试验方法主要有油中溶解气体分析(DGA)、局部放电检测(PD)、油中糠醛含量分析以及绝缘纸聚合度(DP)分析等。在利用油中溶解气体和糠醛含量进行绝缘寿命评估研究方面，由于工程实际中的限制，主要是根据大量老化试验得到统计数据，研究油中溶解气体、糠醛与油浸绝缘纸聚合度的对应关系。研究人员统计了大量电力变压器运行数据，分析结果表明：油中溶解气体中CO2含量与绝缘纸平均聚合度之间存在较好的关联关系，其线性相关系数高达0.88；油中溶解气体中(CO+CO2)含量与绝缘纸平均聚合度残留率也有较好的关联性。另外，从20世纪80年代开始的众多研究结果均表明，电力变压器油中糠醛含量与绝缘纸平均聚合度之间存在半对数线性关系。由于变压器油纸绝缘热老化是一个长期的过程，正常运行状态下，可稳定运行几十年，因此如果要进行变压器油纸绝缘热老化规律研究，则按照蒙辛格规则推出的加速热老化6℃法则在实验室模拟真实变压器中油纸绝缘热老化过程，蒙辛格规则认为，油纸绝缘热老化率随温度变化的系数可以近似取为常数，即温度每增加6℃，老化率增加一倍，在IEC60076-7：2005油浸式电力变压器负载导则中将98℃的老化率定为″1″，那么104℃时老化率为2，其他温度以此类推。变压器油纸绝缘热老化状态评估，主要依据热老化过程中油纸绝缘参数的阈值。油纸绝缘热老化影响因素较多，热老化机理复杂，难以通过单一参数的变化来准确判断油纸绝缘的热老化状态。多参数油纸绝缘热老化状态评估方法，能够综合考虑各参数对油纸绝缘热老化状态的影响。油纸绝缘热老化状态评估过程具有模糊性与不确定性。在传统多参数评估方法中，模糊集理论采用精确的隶属度函数来描述模糊事物具有的亦此亦彼特性，使得分析过程只考虑了事物的模糊性而忽略了不确定性，降低了评估结果的准确性。为解决上述问题，迫切需要研究新的油纸绝缘热老化状态评估方法，综合处理评估指标的模糊性和不确定性，对变压器油纸绝缘热老化状态进行评估。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种基于云模型理论的变压器绝缘热老化状态评估方法，综合处理评估指标的模糊性和不确定性，对变压器油纸绝缘热老化状态进行评估。本专利技术提供的方法包括以下步骤：S1.采集油纸绝缘热老化特征数据并划分油纸绝缘可靠性状态等级；S2.根据油纸绝缘热老化特征数据确定油纸绝缘评估指标的综合权重；S3.根据油纸绝缘可靠性状态评估特点，建立基于云模型的隶属函数模型；S4.根据所述隶属函数模型，获取各热老化状态对应的可靠性状态。进一步，步骤1所述隶属函数模型为：公式中，cloud、upcloud和doWncloud分别表示全云模型、半上升云模型和半下降云模型，y1、y2、y3、y4分别对应油纸绝缘热老化可靠度由高到低的四个等级，所述隶属函数模型即为油纸绝缘热老化各等级可靠性评估云模型。进一步，根据油纸绝缘各评估指标参数数据与绝缘总体可靠性的关系，计算各评估指标属于绝缘总体可靠性的隶属度；对油纸绝缘各评估指标的隶属度进行加权和计算，获取油纸绝缘热老化各等级可靠度。进一步，将不同老化等级指标的油纸绝缘可靠度代入隶属函数模型中，通过加权和计算，得到不同老化等级油纸绝缘可靠度属于的各热老化状态的隶属度，即油纸绝缘的热老化可靠性状态。进一步，所述油纸绝缘评估指标的综合权重为评估指标的动态权重和静态权重的综合。进一步，所述静态权重为选定波形相似系数来描述基于绝缘油理化参数与基于绝缘纸聚合度的可靠性Weibull分布曲线之间的相关性，并将相似系数计算结果作为指标的静态权重。静态权重的表达式为：公式中，s1和s2分别为待比较的归一化波形1和2，波形相似系数NCC描述两个波形的相似程度，NCC的取值范围为0到1之间，0代表两个波形完全不相关，1则代表两个波形完全相同；所述动态权重为选用熵权法表征指标在热老化过程中数据的变化情况，确定各指标的动态权重。则动态权重的表达式为：公式中，μi为第i项评估指标的初始熵权；综合各评估指标的静态权重和动态权重得到指标的综合权重，则综合权重的表达式为：公式中，ωi为某一参数指标与绝缘纸聚合度的波形相似系数NCC。进一步，所述油纸绝缘评估指标包括：油击穿电压、油中糠醛、油酸值、油中H2含量、CO2与CO比值以及总烃含量，将所述油纸绝缘评估指标数据建立初始数据样本集X，将所述初始数据样本集X中各参数数值按照各自的取值范围全部归一化到[0，1]区间，指标归一化值x′i代入隶属函数模型中，计算得到指标属于不同状态的隶属度δi。对于油纸绝缘可靠性随参数数值增大而下降的参数，用(1-x′i)代替x′i。本专利技术的有益效果：综合处理评估指标的模糊性和不确定性，计算结果可信度较高，评估结论清晰、准确，且能通过计算油纸绝缘属于不同状态区间的隶属度，获知变压器油纸绝缘热老化状态的变化趋势和所处状态的概率。计算结果和对比分析表明，通过油纸绝缘热老化可靠性评估云模型，计算得到的油纸绝缘热老化可靠性水平与其寿命阶段实际情况基本相符。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1是本专利技术的实施例的流程图图2是语言值″20左右″的隶属云图3是本专利技术的隶属函数图具体实施方式下面通过一个优选实施例来进行详细的描述。图1是本专利技术进行油纸绝缘热老化状态可靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于云模型理论的变压器绝缘热老化状态的评估方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：S1.采集油纸绝缘热老化特征数据并划分油纸绝缘可靠性状态等级；S2.根据油纸绝缘热老化特征数据确定油纸绝缘评估指标的综合权重；S3.根据油纸绝缘可靠性状态等级，建立基于云模型的隶属函数模型；S4.根据所述隶属函数模型，获取各热老化状态对应的可靠性状态。

【技术特征摘要】
1.一种基于云模型理论的变压器绝缘热老化状态的评估方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤：S1.采集油纸绝缘热老化特征数据并划分油纸绝缘可靠性状态等级；S2.根据油纸绝缘热老化特征数据确定油纸绝缘评估指标的综合权重；S3.根据油纸绝缘可靠性状态等级，建立基于云模型的隶属函数模型；S4.根据所述隶属函数模型，获取各热老化状态对应的可靠性状态；步骤S2所述油纸绝缘评估指标的综合权重为油纸绝缘评估指标的动态权重和静态权重的综合；所述静态权重为选定波形相似系数来表征基于绝缘油理化参数与基于绝缘纸聚合度的可靠性Weibull分布曲线之间的相关性，并将相似系数计算结果作为油纸绝缘评估指标的静态权重，静态权重的表达式为：公式中，s1和s2分别为待比较的归一化波形1和2，波形相似系数NCC描述两个波形的相似程度，NCC的取值范围为0到1之间，0代表两个波形完全不相关，1则代表两个波形完全相同；所述动态权重为选用熵权法表征指标在热老化过程中数据的变化情况，确定各油纸绝缘评估指标的动态权重，动态权重的表达式为：μ＝[μ1,μ2,…,μm]，公式中，μi为第i项油纸绝缘评估指标的初始熵权；综合各油纸绝缘评估指标的静态权重和动态权重得到油纸绝缘评估指标的综合权重，则综合权重的表达式为：公式中，ωi为某一参数指标与绝缘纸聚合度的波形相似系数NCC。2.根据权利要求1所述一种基于云模型理论的变压器绝缘热老化状态的评估方法，其特征在于：所述隶属函数模型为：公式中，cloud、upcloud和downcloud分别表示全云模...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志满，王剑飞，杨溢，阳玉洁，黄海舟，刘郑，邓军，李川，余洋，顾婷，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网重庆市电力公司万州供电分公司，
类型：发明
国别省市：北京;11