[发明专利]基于模糊逻辑和证据推理的变压器绝缘应力计算和评价方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种基于模糊逻辑和证据推理的变压器绝缘应力计算及评价方法。

【背景技术】

电力系统中最关键的设备之一是变压器，其可用性和可靠性不允许受到损害。现有变压器的负载优化是许多公用事业优先考虑的对象，这使得设备必须在其设计的应力水平限制下操作。由于变压器MVA和kV额定值继续增加，不可避免地会导致原有规范过早失效，因此需要对变压器的应力水平进行评估和按计划管理。变压器通常会随时间老化，因此其承受操作应力的能力逐渐降低。

变压器的芯，套管和绕组由于老化速度非常慢，通常被认为具有无限寿命。因此，油纸绝缘系统是具有有限寿命的系统，决定了变压器的寿命。由于油可以重新调节，回收或更换，与纸张不同，因此纸张将决定变压器最终结束的寿命。变压器绝缘寿命主要受水，氧气，污染，热和故障的影响。前三个可以通过当前的绝缘处理和保存技术减少，但最后两个必须由适当的冷却和保护系统来维护。期望的绝缘寿命可以看成是是变压器设计，材料质量和工艺，施加在变压器上的操作应力和其相应维护的一个函数。诸如短路，过电压和湿气进入等事件会使变压器过载，并加速其绝缘劣化。大多数变压器的设计寿命长达40年。变压器故障是一个复杂的事件，主要涉及油纸电解质，氧化，水解和热解降解过程。

为了确定绝缘的近似应力水平，可以进行许多测试。这些测试数据在合成时可用于确定变压器何时进入不可靠性增加的区域。这将使管理人员能够在维护，装载，重新安置或退役变压器时，计划下一步应当采取的措施。有两个主要的变压器应力源:故障和老化。故障应力是由于超过电气和绝热耐受极限的结果，其表现形式为局部放电，电弧和局部过热等。它们通过溶解气体分析(DGA)来进行常规诊断。老化应力是绝缘随时间劣化的结果。他们一般通过油纸绝缘系统的氧化，水解及热解副产物来表现。这些应力通过测量绝缘变量如水分含量、界面张力、介电强度、酸度、呋喃、张力、介电强度、聚合度、Tanδ、醛、醇和酮来评估。资产管理者的主要目标是在变压器设计寿命内最大程度地对其加以利用。许多方法已被用于变压器状态评估和故障被用于变压器状态评估和故障被用于变压器状态评估和故障诊断，包括但模糊逻辑，神经网络，贝叶斯网络，神经模糊和证据推理。在一些实用程序中，一般使用评分方法，即将测试结果与该设备上的工业允许阈值或先前测试结果进行比较，有时也比较与其设计，结构，年龄和操作环境类似的设备测试数据。由于对可靠电源的需求增加，减少维护预算和严格的最小停机时间，需要精确的应力评估模型，这些模型必须尽可能多地包括关于变压器的状态数据。

变压器应力水平评估可以被视为具有两个主要分支的树，这两个分支为断层和老化，每个主分支又具有子分支和子树枝。子树枝是评估的输入，代表变压器测量的各种参数，例如故障产生的大小和速率气体，介电损耗，水分和呋喃，具体情况如图1所示。

【发明内容】

本发明提供了一种基于模糊逻辑和证据推理的变压器绝缘应力计算及评价方法，。

本发明采用以下技术方案：

基于模糊逻辑和证据推理的变压器绝缘应力计算方法，包括以下步骤：

(1)归一化现场数据，即将变压器油中溶解气体氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳以及呋喃、酸度、水分含量、界面张力、介电强度、Tanδ变换为[0,1]区域的无量纲变量；

(2)以步骤(1)归一化后的数据为输入构建变压器应力评价树模型，即构建从变压器输入数据至变压器绝缘应力的各个节点及其连接方式，上下层节点用模糊关联矩阵R_m×n加以关联；

(3)对步骤(1)归一化后的数据进行模糊化处理，最后使用中心解模糊化方法，获得变压器总应力值；

(4)确定变压器应力评价树模型节点间的权值，即使用分析层次处理方法的权值W_type1和特征向量分析的权值W_type2，获得合成权值W_final；

(5)采用步骤(4)获得的合成权值W_final对步骤(3)获得的变压器总应力值进行调整，即使用推理机制及证据合成规则，确定变压器的总应力水平。

进一步,如果归一化后的变量为1，则表示设备在高故障风险的区域中操作，如果归一化后的变量为0，则表示，绝缘条件处于最佳状态，对于归一化后的变量在0至1之间，进一步从低到高依次划分为：第一等级、第二等级、第三等级、第四等级、第五等级。

进一步,根据情况不同，采用不同的模糊隶属函数进行模糊化化处理，具体如下：