一种基于健康指数的电力变压器评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于健康指数的电力变压器评估方法，包括以下步骤：建立电力变压器的量化指标体系；采集电力变压器的历史状态数据和当前的状态数据，包括电力变压器的基本信息数据、例行试验数据及运维数据；采用统计工具对采集的数据对试验数据正态化处理，保留变压器故障原因产生的异常值；通过公共系数分析的方法，来确定采集数据中的各变量的关联性；通过公共因素关联度分析方法，得出各评价指标在评价变压器总体健康状况时的贡献值；建立变压器健康指数评价模型，计算变压器健康指数，根据健康指数评价变压器整体健康状况。本发明专利技术能够全面评价变压器整体健康状况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及输变电设备状态评价领域，具体涉及一种基于健康指数的电力变压器评估方法。
技术介绍
电力变压器作为电网的枢纽设备，关系电网安全稳定运行，是电网中最为昂贵和重要的部分。每年由于计划停电检修所产生的直接、间接费用数字庞大，其社会影响更是难以衡量。为了准确、高效地发现投运输变电设备的缺陷，减少故障率，降低运行风险，目前，国内外采取状态检修的方式。这种检修方式依赖于针对电力设备健康状态与风险科学、全面地评估指标体系和计算方法。因此，对于电力变压器健康状况评估，是输变电设备全寿命周期评估中重要的环节。有研究将变压器油特性参数作为主要特征量，对变压器的绝缘老化寿命进行评估，但是，反映变压器健康状况的特征参量是涉及多方面多变量的指标体系。目前，各指标权重的确定，通常依据专家经验或技术标准，并未对指标关系进行深入研究。
技术实现思路
为解决现有技术存在的不足，本专利技术公开了一种基于健康指数的电力变压器评估方法，本专利技术的目的是建立基于健康指数的变压器综合健康状况评估模型，提高变压器预测准确性，保证变压器可靠稳定运行。为实现上述目的，本专利技术的具体方案如下：一种基于健康指数的电力变压器评估方法，包括以下步骤：建立电力变压器的量化指标体系；采集电力变压器的历史状态数据和当前的状态数据；采用统计工具对采集的数据对试验数据正态化处理，保留变压器故障原因产生的异常值；通过公共系数分析的方法，来确定采集数据中的各变量的关联性；通过公共因素关联度分析方法，得出各评价指标在评价变压器总体健康状况时的贡献值；建立变压器健康指数评价模型，计算变压器健康指数，根据健康指数评价变压器整体健康状况。进一步的，所述电力变压器的历史状态数据包括电力变压器的运检数据、家族缺陷，设备基本信息、负载数据，电力变压器的当前的状态数据包括电力变压器的例行试验数据。进一步的，通过公共系数分析的方法，来确定采集数据中的各变量的关联性时，首先确定对测试结果有一定影响的未量化因素及公共因素，公共因素与各变量的关联程度越高系数值越大，公共因素之间的关联程度是相互的。进一步的，公共因素关联度分析方法具体是，利用统计工具得出多变量之间公共因素关联度分析图，根据该图得出各参量之间的关系及各评价指标在评价变压器总体健康状况时的贡献值。进一步的，变压器健康指数计算步骤主要如下：1)在公共因素关联度分析的基础上，分析公共因素对健康指数的贡献值；2)确定各个健康指标的权重；3)根据专家经验和标准规定，制定修正因子；4)将权重经过修正因子修正；5)得出健康指数，评价变压器整体健康状况。进一步的，按照电力变压器不同部件，对健康状况进行分层评估，计算公式如下：式中，Ki为权重，HIFi为健康指数，HIFmax为健康状况最佳时对应的健康指数。进一步的，变压器健康状况评价因素具体包括：纸绝缘聚合度、糠醛、油中溶解气体、水分、酸值、击穿电压、油介质损耗因素、红外测温、缺陷数据、负载历史、外观检查、设备基本信息和例行试验、套管-外观、套管-红外测温、套管-油中溶解气体、套管-绝缘电阻、冷却系统-巡视记录、分接开关-巡视记录、分接开关-运行数据、分接开关-动作特性、分接开关-油中分解气体及非电量保护-巡视记录。进一步的，缺陷数据包括设备本身和家族缺陷两部分，缺陷记录应包含运行巡视、检修巡视、带电检测、检修过程中发现的缺陷，缺陷定级以及消缺处理情况。进一步的，设备基本信息主要包括变压器铭牌信息，电压等级、容量、短路阻抗；例行试验包括绕组直流电阻、绕组介质损耗因数、电容量、频率响应测试、绕组绝缘电阻、吸收比或极化指数及泄漏电流。进一步的，根据健康指数进行变压器健康状况分级：健康指数85～100，变压器健康状况：状况极佳；健康指数70～85，变压器健康状况：状况佳；健康指数50～70，变压器健康状况：良好；健康指数30～50，变压器健康状况：较差；健康指数0～30，变压器健康状况：劣化严重。本专利技术的有益效果：本专利技术综合考虑变压器历史和当前的状态数据，包括基本信息、例行试验、运维数据。本专利技术采用统计工具，基于试验数据，针对变压器各参量之间的关系以及各参量对总健康指标的贡献值，进行分析研究，推导出各指标权重，给出健康指数的计算过程。本专利技术从分层建立电力变压器指标体系入手，进而通过采用统计工具SPSS，对87组变压器油样试验数据进行了分析，研究了各因素之间的关系以及各参量对总健康指数的贡献值。利用统计工具SPSS可对指标体系实现加权，建立健康指标计算模型。未来可将该研究拓展到输变电设备评价领域推广应用。基于SPSS分析的健康指数评估模型扩展应用于输变电设备，对各类设备采用SPSS进行分析，赋予权重，并进行全面的分层分指标评估其健康状况。附图说明图1公共因素关联度分析图；图2基于贡献度分析的健康指数评价模型。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术进行详细说明：本专利技术建立基于健康指数的变压器综合健康状况评估模型，该模型对变压器分层、分部件进行多参量统计分析，针对历史数据(运检数据、家族缺陷，设备基本信息、负载)和现状数据(例行试验数据)两个层面，以及不同部件，建立量化指标体系。提出采用统计工具SPSS(statisticalproductandservicesolutions)，在研究变压器各参量之间关系的基础上，得出公共参量关联度及对健康指数的贡献值，最终利用统计方法确定量化权重及基于贡献度分析的健康指数评价模型。最后，以山东电网实际运行的变压器为例，验证了基于健康指数变压器状态评估模型的有效性，为输变电设备状态评价、检修提供科学依据。为了研究电力变压器健康状况，首先需要建立指标体系。反映变压器健康状态的特征量包括电学特性、化学特性、机械特性及外观表象。从部件层面分为本体、套管、分接开关、冷却系统和非电量保护，各部分在评价中所占比重通过最终健康指数计算反映出来。一、油纸绝缘系统试验由于油纸在电、热运行条件下，并伴随环境中过量的氧气、水分作用，发生降解，可通过测试油中降解生成的老化物质(如CO、CO2、糠醛等)和纸绝缘聚合度，衡量变压器健康状况。(1)纸绝缘聚合度聚合度反映纸的抗张强度机械特性，随着新材料的应用，聚合度判据也会不断更新。目前，普遍认为，新变压器纸绝缘的聚合度大多在1000左右。纸绝缘聚合度判据如表1所示。表1纸绝缘聚合度限值(2)糠醛在纸板劣化过程中，纤维素大分子降解后，才形成的一种主要氧杂环化合物。变压器运行过程，影响糠醛含量的因素有多个方面，包括油纸比例和本身的制造工艺，变压器运行时间、运行条件、负载率，变压器油处理方式。变压器发生绝缘局部过热老化、过载等故障也会引起糠醛含量升高。糠醛含量通过变压器油采样测量，含量低则表明变压器油纸强度高，性能好，变压器整体状况良好。(3)油中溶解气体油中溶解气体是一种广泛应用的故障监测和预防手段。变压器油和油纸绝缘系统在电热应力长期作用下，发生分子结构的改变，经过一系列化学反应产生各种特征气体，例如氢气、碳氢化合物、烃类。国内外发展了一些方法，可用于判别油中溶解气体的比例来判断变压器内部故障如：过热、不良电接触、局部放电等。CO/CO2＜5，表明油纸快速降解。CO2/CO＞7时，表明绝缘老化或是大面积低温过热故障。当然，变压器发生故障时，变压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于健康指数的电力变压器评估方法，其特征是，包括以下步骤：建立电力变压器的量化指标体系；采集电力变压器的历史状态数据和当前的状态数据；采用统计工具对采集的数据对试验数据正态化处理，保留变压器故障原因产生的异常值；通过公共系数分析的方法，来确定采集数据中的各变量的关联性；通过公共因素关联度分析方法，得出各评价指标在评价变压器总体健康状况时的贡献值；建立变压器健康指数评价模型，计算变压器健康指数，根据健康指数评价变压器整体健康状况。

【技术特征摘要】
1.一种基于健康指数的电力变压器评估方法，其特征是，包括以下步骤：建立电力变压器的量化指标体系；采集电力变压器的历史状态数据和当前的状态数据；采用统计工具对采集的数据对试验数据正态化处理，保留变压器故障原因产生的异常值；通过公共系数分析的方法，来确定采集数据中的各变量的关联性；通过公共因素关联度分析方法，得出各评价指标在评价变压器总体健康状况时的贡献值；建立变压器健康指数评价模型，计算变压器健康指数，根据健康指数评价变压器整体健康状况。2.如权利要求1所述的一种基于健康指数的电力变压器评估方法，其特征是，所述电力变压器的历史状态数据包括电力变压器的运检数据、家族缺陷，设备基本信息、负载数据，电力变压器的当前的状态数据包括电力变压器的例行试验数据。3.如权利要求1所述的一种基于健康指数的电力变压器评估方法，其特征是，通过公共系数分析的方法，来确定采集数据中的各变量的关联性时，首先确定对测试结果有一定影响的未量化因素及公共因素，公共因素与各变量的关联程度越高系数值越大，公共因素之间的关联程度是相互的。4.如权利要求1所述的一种基于健康指数的电力变压器评估方法，其特征是，公共因素关联度分析方法具体是，利用统计工具得出多变量之间公共因素关联度分析图，根据该图得出各参量之间的关系及各评价指标在评价变压器总体健康状况时的贡献值。5.如权利要求1所述的一种基于健康指数的电力变压器评估方法，其特征是，变压器健康指数计算步骤主要如下：1)在公共因素关联度分析的基础上，分析公共因素对健康指数的贡献值；2)确定各个健康指标的权重；3)根据专家经验和标准规定，制定修正因子；4)将权重经过修正因子修正；5)得出健康指数，评价变压器整体健康状况。6.如权利要求5所述的一种基于健康指数的电力变压器评估方法，其特征是，按照电力变压器不同部件，对健康状况进行分层评估，计算公式如下：(%)HI=0.5Σi=1i=12(Ki*HIFi)Σi=1i=12(HIFmax*Ki)+0.2Σi=13i...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，辜超，朱文兵，朱孟兆，杜修明，周加斌，白德盟，马艳，彭飞，任敬国，李杰，朱振华，陈玉峰，高静，杨勇，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37