一种基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法技术

本发明专利技术提供了一种基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法。本方法首先综合分析了换流变压器的结构和工作特性，在此基础上建立了全面的换流变压器评估指标体系；再提出一种基于样本的模糊层次分析的换流变压器状态评估方法，利用换流变压器在一个检修周期内不同时间段的运维数据样本特征，避免了模糊层次分析中主观因素影响；最后综合利用不同时段内换流变压器运维数据样本，建立多个带有样本特征的换流变压器模糊状态评估模型，通过中心距融合法，得到了基于样本特征的换流变压器综合模糊状态评估模型。本发明专利技术在充分体现了换流变结构特点和不同时段内运行特性的同时，还具有较高的精度和较广泛的适用范围。

A condition assessment method for converter transformer based on center distance and sample characteristics

The invention provides a state assessment method for converter transformers based on center distance and sample characteristics. Firstly, the structure and working characteristics of converter transformer are analyzed synthetically, and then a comprehensive evaluation index system of converter transformer is established. Then a fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) based state evaluation method for converter transformer is proposed, which utilizes the operation and maintenance of converter transformer in different periods of a maintenance cycle. The data sample feature avoids the influence of subjective factors in fuzzy analytic hierarchy process (FAHP). Finally, the fuzzy state evaluation model of several converter transformers with sample features is established by synthetically utilizing the operation and maintenance data samples of converter transformers in different time periods. The comprehensive model of converter transformer transformer based on sample characteristics is obtained by the center distance fusion method. Paste state assessment model. The invention fully embodies the structural characteristics of the converter and the operation characteristics in different periods, at the same time, it has higher precision and wider application scope.

【技术实现步骤摘要】
一种基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法
本专利技术涉及交直流大电网广域状态监测
，具体涉及到一种基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法。
技术介绍
换流变压器是直流输电系统中向换流器提供适当电压等级的三相交流电压源设备，具有参与交直流变换、抑制直流故障电流、削弱交流系统入侵直流系统的过电压、隔离交直流系统、减少交流系统谐波的作用，其安全可靠运行直接关系到直流输电系统的运行可靠性。随着直流输电工程运行年限的增长，已投运的换流变压器的绝缘问题也日益突出。葛上工程中第一批次换流变压器主绝缘试验中多次出现阀侧绕组、引线、分接开关等多个部位的绝缘问题，在西门子、ABB各自生产的首台±800kV换流变试验过程中均出现了绝缘故障。因此对运行中期的换流变压器进行状态评估，并根据评估结果制定相应的检修方案，对提高运行中期的换流变压器的安全可靠性和保障直流输电工程的安全稳定运行具有十分重要的意义。目前基于状态检修的要求，国内外已经涌现了大量的电力变压器状态评估的方法，主要分为两大类：一类是基于现场运维经验和专家知识的主观评价方法，这种方法的优点是实用性强，但是评价结果精度容易受到评估人员主观因素的影响；另一类是基于运维数据和人工智能算法的客观评价方法，这种方法具有全面客观的优点，但是像神经网络、贝叶斯网络等算法需要大量的故障样本数据来驱动，换流变压器因投运的时间较短可用于驱动人工智能算法的数据样本规模小，不能满足评价精度要求。另外，换流变压器与普通电力变压器在短路阻抗、阀侧绕组绝缘、阀侧套管积污、内部电磁环境等方面存在较大差异，且在运行负荷和外部环境的影响下，换流变压器的运行特征呈现出较强的时间差异性，为了对其运行状态进行精确评估，需要建立能体现时间差异性的换流变压器状态评估方法。虽然对电力变压器运行状态评价的方法较多，但目前还没有针对换流变压器的运行状态评价方法，所以提出一种基于换流变压器运行特征的状态评价方法具有重要的工程实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法，以实现对换流变压器状态评进行精确评估。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：根据换流变压器的结构及运行特点，划分换流变压器评估层次，确定故障层的故障类型及指标层的状态量；步骤二：统计换流变压器在检修周期内不同时间段p个的运维数据样本Cn，同时采集待评价换流变压器指标层状态量数据，并进行归一化处理，得到换流变压器实测指标量的状态量的归一化评分gi；步骤三：根据其中的一运维数据样本来确定其故障类型的相关状态量，列写模糊判断矩阵，求得指标量权重ωi和故障类型评分Xn；步骤四：利用各故障类型评分，确定故障类型模糊判断矩阵，求得故障类型权重向量ωi′，以及基于该样本的换流变状态评估值S1；步骤五：按步骤三、四的流程依次对p个运维数据样本进行换流变状态评估，得到基于样本的换流变状态值以及故障类型权重集合步骤六：依据故障类型权重集合求取样本中心距dl及样本融合权重ωl，以求得换流变最终的状态评估值W，根据W的置信区间确定检修方案。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术提供了一种适用于大量样本数据特征的换流变压器状态评估方法。本专利技术主要包括样本特征提取和结果评价两个阶段。样本特征提取阶段包括了换流变压器特征的状态评估指标体系的建立、特征指标量及故障类型权重计算、样本特征矩阵的求取。结果评价阶段给出基于不同样本不同特征的换流变压器状态评分，依据中心距法给出换流变压器状态的最终评估结果。本方法具有如下技术优势：(1)首次将模糊评法运用于换流变压器状态评价中，实现了对换流变压器健康状态的检测，为换流变压器的运行与维护提供有力依据。(2)首次建立较全面的换流变压器状态评估指标体系，综合考察24项换流变压器运维过程中指标量和8种故障类型，基本覆盖了换流变压器常见的运维故障和缺陷，充分体现了换流变结构特点和运行特性。(3)本方法以实测数据和运维统计数据为基础，确定换流变压器模糊层次分析过程中的权重值，避免了模糊分析过程中主观因素的影响，使评价结果更具客观性。(4)本方法以大量换流变运维数据样本为基础，建立了多个带有样本特征的换流变压器模糊状态评估模型，通过中心距融合法，提高了换流变压器综合模糊状态评估模型的精确度。附图说明图1为换流变压器阀侧绕组工作原理图；图2为本专利技术的系统图；图3为本专利技术实施例的样本训练流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的内容做进一步详细说明。实施例：一种基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法，具体步骤为：步骤一：根据换流变压器的结构及运行特点，划分换流变压器评估层次，确定故障层的故障类型及指标层的状态量；步骤二：统计换流变压器在检修周期内不同时间段p个的运维数据样本Cn，同时采集待评价换流变压器指标层状态量数据，并进行归一化处理，得到换流变压器实测指标量的状态量的归一化评分gi；步骤三：根据其中的一运维数据样本来确定其故障类型的相关状态量，列写模糊判断矩阵，求得指标量权重ωi和故障类型评分Xn；步骤四：利用各故障类型评分，确定故障类型模糊判断矩阵，求得故障类型权重向量ωi′，以及基于该样本的换流变状态评估值S1；步骤五：按步骤三、四的流程依次对p个样本进行换流变状态评估，得到基于样本的换流变状态值以及故障类型权重集合步骤六：依据故障类型权重集合求取样本中心距dl及样本融合权重ωl，以求得换流变最终的状态评估值W。其中，在步骤一中，换流变压器的结构特点如下：1)侧绕组及其引线的绝缘复杂。由图1来描述其阀侧绕组工作原理图，相较于普通电力变压器，其阀侧绕组在一个工频周期内要承受交直流瞬变冲击电压和极性反转电压的应力作用，而且在直流电场下，阀侧绕组的绝缘纸将承担大部分的绝缘压力，这使换流变阀侧绕组及其引线的绝缘复杂多变，成为运维过程中绝缘监测的重点。2)阀侧套管工作于交直流电场。阀侧套管连接阀侧绕组与换流阀，在一个工频周期内承受交流电场与直流电场共同作用。直流电场作用下，套管表面更易吸引空气中的带电颗粒形成污秽，从而加大发生污闪及不均匀受潮放电的几率，套管的运行状态受空气污染的影响而呈现季节性差异。3)内部电磁环境更恶劣。为降低阀侧绕组端部对地高电压的接地风险，在设计时会增加绕组端部与铁芯轭的距离，这不可避免地导致换流变压器内部漏磁和局部损耗的增加。随着负荷的增加，换流变压器内部电磁环境更加恶劣。步骤一中，换流变压器的运行特点为：故障频发的主要部位的次序大致为绕组、铁芯、分接开关、套管、绝缘油。步骤一中，换流变压器评估层次分为系统层、故障层和指标层，故障层中的故障类型有绕组故障、铁心故障、内部过热、绝缘受潮、固体绝缘劣化、电弧放电、局部放电、阀侧套管故障；指标层状态量如表1所示。表1指标层状态量步骤二中，一个检修周期为一年，不同时间段可按季节划分，即每个季节为一个时间段，有4个不同时间段的运维数据样本。步骤二中的运维数据包括故障层中故障发生的次数，以及某种类型的故障发生时相关指标状态量超标的次数。步骤二中归一化处理方法为；定义实际值在正常范围内相对于正常状态阈本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：根据换流变压器的结构及运行特点，划分换流变压器评估层次，确定故障层的故障类型及指标层的状态量；步骤二：统计换流变压器在检修周期内不同时间段p个的运维数据样本Cn，同时采集待评价换流变压器指标层状态量数据，并进行归一化处理，得到状态量的归一化评分gi步骤三：根据其中的一运维数据样本来确定其故障类型的相关状态量，列写模糊判断矩阵，求得指标量权重ωi和故障类型评分Xn；步骤四：利用步骤三中的故障类型评分，确定故障类型模糊判断矩阵，求得故障类型权重向量ω′i，以及基于该样本运维数据样本的换流变状态评估值S1；步骤五：按步骤三、四的流程依次对p个运维数据样本进行换流变状态评估，得到基于样本的换流变状态值

【技术特征摘要】
1.一种基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤一：根据换流变压器的结构及运行特点，划分换流变压器评估层次，确定故障层的故障类型及指标层的状态量；步骤二：统计换流变压器在检修周期内不同时间段p个的运维数据样本Cn，同时采集待评价换流变压器指标层状态量数据，并进行归一化处理，得到状态量的归一化评分gi步骤三：根据其中的一运维数据样本来确定其故障类型的相关状态量，列写模糊判断矩阵，求得指标量权重ωi和故障类型评分Xn；步骤四：利用步骤三中的故障类型评分，确定故障类型模糊判断矩阵，求得故障类型权重向量ω′i，以及基于该样本运维数据样本的换流变状态评估值S1；步骤五：按步骤三、四的流程依次对p个运维数据样本进行换流变状态评估，得到基于样本的换流变状态值以及故障类型权重集合步骤六：依据故障类型权重集合求取样本中心距dl及样本融合权重ωl，以求得换流变最终的状态评估值W，根据W的置信区间确定检修方案。2.如权利要求1所述的基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法，其特征在于，换流变压器状态评估包括两个方面，分别为步骤三和四的基于单样本的模糊状态评估以及步骤五和六的基于多样本数据的中心距融合方法。3.如权利要求2所述的基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法，其特征在于，所述基于单样本的模糊状态评估的具体流程为：(1)依据运维数据样本的样本数据和换流变压器状态量的归一化评分，求出状态量评价矩阵R＝(rij)n×n，并对状态量评价矩阵的一致性进行检查；(2)若状态量评价矩阵R＝(rij)n×n满足一致性检测，则计算换流变压器指标量权重ωi和各故障类型状态评分Xn；若不满足一致性检测停止评价；(3)根据故障类型状态评分Xn确定故障类型模糊判断矩阵RF，并对故障类型模糊判断矩阵的一致性进行检查；(4)若故障类型模糊判断矩阵RF满足一致性检测，则计算故障类型的权重ω′i和换流变压器模糊状态评分S；若不满足一致性检测停止评价。4.如权利要求2或3所述的基于中心距和样本特征的换流变压器状态评估方法，其特征在于，所述基于多样本数据的中心距融合方法的具体流程为：(1)根据运维数据样本特征提取部分故障类型的权重ω′i和故障类型评分S，确定样本特征向量Vp；(2)根据运维数据样本特征向量Vp，求样本中故障类型Fi权重的平均值和样本特征向量中心距dj；(3)根据运维数据样本特征向量中心距dj求样本融合权重wj和基于中心距...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙勇，陈伟，樊友平，黄代宽，吕刚，李毅，刘婉莹，皮杰，周海滨，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，武汉大学，
类型：发明
国别省市：广东,44