基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法技术

本发明专利技术公开了基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法，属电力变压器故障诊断技术领域。该方法建立了变压器绝缘状态指标体系，在进行绝缘状态等级划分及指标权重动态化调整的基础上，根据相对劣化度的定义，提出了一种基于云模型的绝缘状态评估方法从而判断变压器的故障类型。通过构造隶属云模型减少了人为确定隶属函数的主观性与随意性，引入信度准则确定变压器的绝缘状态，从而得出相应的状态检修策略。

Power Transformer Insulation State Assessment Method Based on Cloud Theory

The invention discloses an insulation state evaluation method of power transformer based on cloud theory, which belongs to the technical field of power transformer fault diagnosis. This method establishes the index system of transformer insulation state. Based on the classification of insulation state and the dynamic adjustment of index weight, according to the definition of relative deterioration degree, an insulation state evaluation method based on cloud model is proposed to judge the fault type of transformer. By constructing the membership cloud model, the subjectivity and randomness of determining the membership function artificially are reduced, and the reliability criterion is introduced to determine the insulation state of transformer, thus the corresponding condition-based maintenance strategy is obtained.

【技术实现步骤摘要】
基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法
本专利技术属于电气设备故障诊断方法
，具体涉及一种基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法。
技术介绍
电力变压器是电力系统中最重要的电气设备之一,其运行状态直接影响系统的安全水平。因此如何提高变压器运行的可靠性,一直都是变压器运行检测中的重要课题。当前，绝缘故障已成为变压器故障的主因之一。因此，对变压器绝缘状态进行正确的评估，准确发现变压器的故障缺陷，及时对变压器进行维修，对保障电网稳定运行意义重大。国内对有关变压器状态评估的研究指出，状态评估是一个多属性决策问题，其状态的划分具有模糊性，因此构建模糊隶属函数进行状态评估，取得了一定的成果，但隶属函数实际上是将模糊度精确化了，且隶属函数的确定具有一定的主观性。还有研究者通过证据理论、物元理论、集对分析、神经网络、专家系统、粗糙集等方法评估变压器的状态，都取得了一定的成效。以上的研究都是只通过了单因素对变压器进行状态评估，难以对故障机理复杂的变压器做出准确的评估。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法，以准确评估变压器的绝缘状态。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法，包括如下步骤：S1.选取评估指标，建立变压器绝缘状态指标体系；S2.引入相对劣化度来表征各指标偏离正常状态的程度，对变压器绝缘状态等级划分；S3.确定指标常权权重；S4.建立变压器绝缘状态指标云模型；S5.建立基于模糊云模型的综合评估模型，结合信度准则确定变压器的绝缘状态。所述步骤S1中变压器绝缘状态指标体系为：以油色谱分析试验项目U1、电气试验项目U2、变压器油试验项目U3和附件运行情况和运行历史及检修记录Y1作为变压器运行状态指标体系；所述油色谱分析试验项目U1的指标包括C2H2含量x1、H2含量x2、总烃相对产气速率x3、CO绝对产气速率x4；所述电气试验项目U2的指标包括绕组直流电阻x1、吸收比x2、绕组介损x3、电容型套管介损x4、铁芯接地电流x5；变压器油试验项目U3的指标包括油中水分x1、击穿电压x2、介质损耗因数x3；所述附件运行情况和运行历史及检修记录Y1的指标包括冷却系统x1，测试装置x2，有载分接开关x3，保护装置x4。所述步骤S2的相对劣化度为：式中，z0为指标正常值；z1为严重劣化状态的值；zm为该指标的数值；α反映参数变化对设备的影响程度的大小，大小为1。所述步骤S2中变压器绝缘等级划分为正常、注意、异常和严重四个等级，矩阵表示为T＝(t1，t2，t3，t4)，其中t1，t2，t3，t4范围分别为[0，0.2)，[0.2，0.4)，[0.4，0.7)，[0.7，1]。所述步骤S3的指标常权权重为：油色谱分析项目U1的权重＝0.3350，U1的指标常权为：C2H2含量x1＝0.4953，H2含量x2＝0.1391，总烃相对产气速率x3＝0.2230，CO绝对产气速率x4＝0.1426；电气试验项目U2的权重＝0.2703，U2的指标常权为：绕组直流电阻x1＝0.2351，吸收比x2＝0.1538，绕组介损x3＝0.1538，电容型套管介损x4＝0.2274，铁芯接地电流x5＝0.2299；变压器油试验项目U3的权重＝0.2857，U3的指标常权为：油中水分x1＝0.4206，击穿电压x2＝0.2091，介质损耗因数x3＝0.3703；附件运行情况和运行历史及检修记录Y1的权重＝0.1090，Y1的指标常权为：冷却系统x1＝0.2163，测试装置x2＝0.1793，有载分接开关x3＝0.3520，保护装置x4＝0.2524。当变压器某个状态指标变化很大时，认为该指标的的权重值有所上升；指标常权向量wm＝[w(x1)，w(x2)，…，w(xn)]变为：式中，xm为变压器某个状态指标，ωm为该指标的权重值，α为变权参数，取0.2。所述步骤S4建立变压器绝缘状态指标云模型，包括以下操作步骤：S41.在每个试验项目中，将M个评价因子X＝[x1,x2,…,xm]的相对劣化度级别区间确定为：g1：[0，a)，g2：[a，b)，g3：[b，c)，g4：[c，d)∪[d，+∞)，则评价因子xm的云模型的三个数字特征Ex、En和He表示为：g1:Ex1＝0,He＝0.01；g2:Ex2＝(a+b)/2,He＝0.01；g3:Ex3＝(b+c)/2,He＝0.01；g4:Ex4＝d,He＝0.01；S42.以En为期望值、He2为标方差，生成正态随机数Eni′，Eni′＝NORM(En,He2)(3)S43.以Ex为期望值，为方差，生成正态随机数xi，S44.计算令(xi，μi)为云滴；S45.重复步骤(S42-S44)，直到产生N个云滴，即产生一朵云为止；S46.以步骤S45的方法，将每一个评价因子都产生K朵云，共M×K朵云。所述步骤S5包括以下操作步骤：S51.读取变压器试验指标数据x0，若xm＝x0时，与第k朵正态云模型的交点有M个云滴，则取M个云滴的隶属度值的均值作为该指标的隶属度；计算每个变压器绝缘状态指标，属于各个级别的隶属度，并存储到隶属度矩阵AM×K；S52.重复步骤S51，直至产生M行K列的隶属度矩阵AM×K；S53.利用确定的权重集W与隶属度矩阵A进行模糊综合评价，得到评语集D，评估模型如下：S54.利用信度准则，μk为隶属于状态等级k的隶属度，λ为置信度水平，取0.6，如果有：则评价变压器绝缘为第k个状态。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果是：本专利技术参照变压器相关规程，建立了变压器绝缘状态指标体系，在进行绝缘状态等级划分及指标权重动态化调整的基础上，根据相对劣化度的定义，提出了一种基于云模型的绝缘状态评估方法，通过构造隶属云模型减少了人为确定隶属函数的主观性与随意性，引入信度准则确定变压器的绝缘状态，得出相应的状态检修策略。通过实例研究，验证本专利技术方法的有效性，因而，该方法可以用来评价变压器单项及整体的绝缘状态，为变压器状态检修工作提供了一种新方法。附图说明图1是本专利技术基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法的变压器绝缘状态评估指标体系。图2是本专利技术基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法的隶属云模型。图3是本专利技术基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法的状态指标油色谱隶属云模型。具体实施方式下面结合本专利技术实施例及其附图对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的基于基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法，包括如下步骤：S1.选取评估指标，建立变压器绝缘状态指标体系。变压器绝缘状态指标体系为：以油色谱分析试验项目U1、电气试验项目U2、变压器油试验项目U3和附件运行情况和运行历史及检修记录Y1作为变压器运行状态指标体系。其中，油色谱分析试验项目U1的指标包括C2H2含量x1、H2含量x2、总烃相对产气速率x3、CO绝对产气速率x4；电气试验项目U2的指标包括绕组直流电阻x1、吸收比x2、绕组介损x3、电容型套管介损x4、铁芯接地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.选取评估指标，建立变压器绝缘状态指标体系；S2.引入相对劣化度来表征各指标偏离正常状态的程度，对变压器绝缘状态等级划分；S3.确定指标常权权重；S4.建立变压器绝缘状态指标云模型；S5.建立基于模糊云模型的综合评估模型，结合信度准则确定变压器的绝缘状态。

【技术特征摘要】
1.基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.选取评估指标，建立变压器绝缘状态指标体系；S2.引入相对劣化度来表征各指标偏离正常状态的程度，对变压器绝缘状态等级划分；S3.确定指标常权权重；S4.建立变压器绝缘状态指标云模型；S5.建立基于模糊云模型的综合评估模型，结合信度准则确定变压器的绝缘状态。2.根据权利要求1所述的基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法，其特征在于，所述步骤S1中变压器绝缘状态指标体系为：以油色谱分析试验项目U1、电气试验项目U2、变压器油试验项目U3和附件运行情况和运行历史及检修记录Y1作为变压器运行状态指标体系；所述油色谱分析试验项目U1的指标包括C2H2含量x1、H2含量x2、总烃相对产气速率x3、CO绝对产气速率x4；所述电气试验项目U2的指标包括绕组直流电阻x1、吸收比x2、绕组介损x3、电容型套管介损x4、铁芯接地电流x5；变压器油试验项目U3的指标包括油中水分x1、击穿电压x2、介质损耗因数x3；所述附件运行情况和运行历史及检修记录Y1的指标包括冷却系统x1，测试装置x2，有载分接开关x3，保护装置x4。3.根据权利要求2所述的基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法，其特征在于，所述步骤S2的相对劣化度为：式中，z0为指标正常值；z1为严重劣化状态的值；zm为该指标的数值；α反映参数变化对设备的影响程度的大小，大小为1。4.根据权利要求3所述的基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法，其特征在于，所述步骤S2中变压器绝缘等级划分为正常、注意、异常和严重四个等级，矩阵表示为T＝(t1，t2，t3，t4)，其中t1，t2，t3，t4范围分别为[0，0.2)，[0.2，0.4)，[0.4，0.7)，[0.7，1]。5.根据权利要求4所述的基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法，其特征在于，所述步骤S3的指标常权权重为：油色谱分析项目U1的权重＝0.3350，U1的指标常权为：C2H2含量x1＝0.4953，H2含量x2＝0.1391，总烃相对产气速率x3＝0.2230，CO绝对产气速率x4＝0.1426；电气试验项目U2的权重＝0.2703，U2的指标常权为：绕组直流电阻x1＝0.2351，吸收比x2＝0.1538，绕组介损x3＝0.1538，电容型套管介损x4＝0.2274，铁芯接地电流x5＝0.2299；变...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐小峰，苏郑予希，崔林丽，陈芃，何金梅，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司南宁供电局，
类型：发明
国别省市：广西,45