[发明专利]磁控并联电抗器运行健康状态评估方法

摘要

本发明公开了一种磁控并联电抗器运行健康状态评估方法，它包括1、考虑磁控并联电抗器运行特性，针对性的选取磁控并联电抗器运行健康状态评价的指标，并获取评价指标的实测值；2、由电抗器预防性试验规程和现场调研的数据，对评价指标实测值进行归一化处理，得到同一度量单位的评价指标量化值；3、利用模糊理论对评价指标的量化值进行状态等级隶属度的求解，得到各评价指标对于不同状态等级隶属度的大小；4、利用证据理论评估模型，对磁控电抗器的运行健康状态进行综合评估，确定磁控电抗器的运行状态。本发明不需要大量的先验数据进行样本学习，能准确的对电抗器运行状态进行诊断。

主权项

一种磁控并联电抗器运行健康状态评估方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤S1：对磁控并联电抗器进行反映磁控并联电抗器绝缘问题的油化试验，从而得到被测磁控并联电抗器的油介质损耗真实值、微水含量真实值和油击穿电压真实值；对上述磁控并联电抗器进行油中溶解气体分析试验，从而得到被测磁控并联电抗器的电抗器油内的氢气含量真实值、氢气产生速度真实值、乙炔含量真实值、乙炔产生速度真实值、总烃含量真实值和总烃产生速度真实值；对上述磁控并联电抗器进行振动噪声测量试验，从而得到被测磁控并联电抗器的振动整幅真实值和噪声声级真实值；步骤S2：采用如下相对劣化度计算公式，对步骤1中得到的各个真实值进行归一化处理，所述相对劣化度计算公式包括升阶的劣化度计算公式和降阶的劣化度计算公式，其中，所述被测磁控并联电抗器的油击穿电压真实值通过降阶的劣化度计算公式进行归一化处理；上述油介质损耗真实值、微水含量真实值、振动整幅真实值、噪声声级真实值、氢气含量真实值、氢气产生速度真实值、乙炔含量真实值、乙炔产生速度真实值、总烃含量真实值和总烃产生速度真实值分别通过升阶的劣化度计算公式进行归一化处理；上述降阶的劣化度计算公式为：$x_1=\left\{\begin{array}{cc}1& x\≤a\\ \frac{b-x}{b-a}& a\<x\≤b\\ 0& x>b\end{array}\right.---\left(1\right)$上述升阶的劣化度计算公式为：$x_2=\left\{\begin{array}{cc}0& x^{\′}\≤a^{\′}\\ \frac{x^{\′}-a^{\′}}{b^{\′}-a^{\′}}& a^{\′}\<x^{\′}\≤b^{\′}\\ 1& x^{\′}>b^{\′}\end{array}\right.---\left(2\right)$上述公式1中的x为上述油击穿电压真实值，a为预设的油击穿电压状态量下限阈值，b为预设的油击穿电压状态量上限阈值，x₁为油击穿电压真实值归一化后的值；上述公式2中，所述x′为油介质损耗真实值，a′为油介质损耗状态量下限阈值，b′为油介质损耗状态量上限阈值，x₂为油介质损耗真实值归一化后的值；或者，所述x′为微水含量真实值，a′为微水含量下限阈值，b′为微水含量上限阈值，x₂为微水含量真实值归一化后的值；或者，所述x′为振动整幅真实值，a′为振动整幅状态量下限阈值，b′为振动整幅状态量上限阈值，x₂为振动整幅真实值归一化后的值；或者，所述x′为噪声声级真实值，a′为噪声声级状态量下限阈值，b′为噪声声级状态量上限阈值，x₂为噪声声级真实值归一化后的值；或者，所述x′为电抗器油内的氢气含量真实值，a′为电抗器油内的氢气含量状态量下限阈值，b′为电抗器油内的氢气含量状态量上限阈值，x₂为电抗器油内的氢气含量真实值归一化后的值；或者，所述x′为电抗器油内的氢气产生速度真实值，a′为电抗器油内的氢气产生速度状态量下限阈值，b′为电抗器油内的氢气产生速度状态量上限阈值，x₂为电抗器油内的氢气产生速度真实值归一化后的值；或者，所述x′为电抗器油内的乙炔含量真实值，a′为电抗器油内的乙炔含量状态量下限阈值，b′为电抗器油内的乙炔含量状态量上限阈值，x₂为电抗器油内的乙炔含量真实值归一化后的值；或者，所述x′为电抗器油内的乙炔产生速度真实值，a′为电抗器油内的乙炔产生速度下限阈值，b′为电抗器油内的乙炔产生速度上限阈值，x₂为电抗器油内的乙炔产生速度真实值归一化后的值；或者，所述x′为电抗器油内的总烃含量真实值，a′为电抗器油内的总烃含量状态量下限阈值，b′为电抗器油内的总烃含量状态量上限阈值，x₂为电抗器油内的总烃含量真实值归一化后的值；或者，所述x′为电抗器油内的总烃产生速度真实值，a′为电抗器油内的总烃产生速度下限阈值，b′为电抗器油内的总烃产生速度上限阈值，x₂为电抗器油内的总烃产生速度真实值归一化后的值；上述公式1中的x₁和公式2中的x₂组成X_n，所述X_n为上述各个真实值归一化后的值；上述公式1中的a和b以及公式2中的a′和b′均为预设值，该预设值根据预防性试验规程和现场调研确定；步骤S3：根据国家电网公司企业标准《油浸式变压器(电抗器)状态评价导则》将磁控并联电抗器的评价指标和电抗器运行健康状态分别划分为四种状态等级，分别为正常状态S1、注意状态S2、异常状态S3和严重状态S4，所述磁控并联电抗器的评价指标包括油介质损耗、微水含量、油击穿电压、氢气含量、氢气产生速度、乙炔含量、乙炔产生速度、总烃含量、总烃产生速度、振动整幅和噪声声级；步骤S4：采用半梯与半岭相结合的隶属度函数来确定上述各个真实值对于上述四种状态等级的隶属度，各状态等级隶属度的计算公式为：${\mathrm{\μ}}_1\left(x_n\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& x_n{\≤a}_1\\ \frac{1}{2}-\frac{1}{2}\sin \left[\frac{\mathrm{\π}}{a_2-a_1}(x_n-\frac{a_1+a_2}{2})\right]& a_1\<x_n\≤a_2\\ 0& x_n>a_2\end{array}\right.---\left(3\right)$${\mathrm{\μ}}_2\left(x_n\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}+\frac{1}{2}\sin \left[\frac{\mathrm{\π}}{a_2-a_1}(x_n-\frac{a_1+a_2}{2})\right]& a_1\<x_n\≤a_2\\ 1& a_2\<x_n\≤a_3\\ \frac{1}{2}-\frac{1}{2}\sin \left[\frac{\mathrm{\π}}{a_4-a_3}(x_n-\frac{a_3+a_4}{2})\right]& a_3\<x_n\≤a_4\end{array}\right.---\left(4\right)$${\mathrm{\μ}}_3\left(x_n\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{1}{2}+\frac{1}{2}\sin \left[\frac{\mathrm{\π}}{a_4-a_3}(x_n-\frac{a_3+a_4}{2})\right]& a_3\<x_n\≤a_4\\ 1& a_4\<x_n\≤a_5\\ \frac{1}{2}-\frac{1}{2}\sin \left[\frac{\mathrm{\π}}{a_6-a_5}(x_n-\frac{a_5+a_6}{2})\right]& a_5\<x_n\≤a_6\end{array}\right.---\left(5\right)$${\mathrm{\μ}}_4\left(x_n\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x_n{\≤a}_5\\ \frac{1}{2}+\frac{1}{2}\sin \left[\frac{\mathrm{\π}}{a_6-a_5}(x_n-\frac{a_5+a_6}{2})\right]& a_5\<x_n\≤a_6\\ 1& x_n>a_6\end{array}\right.---\left(6\right)$上述公式3～6中，X_n为上述各个真实值归一化后的值，μ₁(x_n)为各个真实值对于正常状态S1的隶属度，μ₂(x_n)为各个真实值对于注意状态S2的隶属度，μ₃(x_n)为各个真实值对于异常状态S3的隶属度，μ₄(x_n)为各个真实值对于严重状态S4的隶属度，a₁～a₆分别为正常状态S1、注意状态S2、异常状态S3和严重状态S4之间的边界值；步骤S5：将确定的磁控并联电抗器的评价指标根据反映电抗器不同运行健康状态的标准分为四类，第一类为反映磁控并联电抗器内部过热问题的油中溶解气体评价指标，第二类为反映磁控并联电抗器绝缘问题的油化试验评价指标，第三类为反映磁控并联电抗器振动和噪声的振动整幅和噪声等级评价指标，第四类为反映磁控并联电抗器的电抗器油内溶解气体状态量变化趋势的评价指标，上述每一类评价指标组成一个子证据体；步骤S6：根据如下公式确定每个子证据体对于所述每种状态等级的隶属度：$m_i\left(A_j\right)=\underset{r=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\μ}}_i\left(x_r\right)\mathrm{\ω}\left(x_r\right)---\left(7\right)$式中，m表示子证据体，A表示状态等级，m_i(A_j)为子证据体i关于状态等级j的隶属度，即子证据体i对于状态等级j的信度函数值，μ_j(x_r)为子证据体中的评价指标x_r关于状态等级j的隶属度，即子证据体i中评价指标x_r关于状态等级j的信度函数值，ω(x_r)为子证据体i中的评价指标x_r的权重，n为每一种子证据体中评价指标的数量；步骤S7：利用如下公式8修正证据合成前的子证据体的信度函数值：$\left\{\begin{array}{c}{m}^{\′}\left(A\right)=\mathrm{\β}{m}_i\left(A_j\right)\\ m^{\′}\left(A_5\right)=1-\mathrm{\β}\end{array}\right.---\left(8\right)$其中，β为预设的置信度系数，m_i(A_j)为子证据体i对于状态等级j的信度函数值，该信度函数值为证据合成修正前的信度函数值，m′(A)为证据合成修正后的信度函数值，m′(A₅)为不确定证据的信度函数值，即变压器运行健康状态不确定属于上述四种状态等级中那一种的概率；步骤S8：利用如下公式9进行不同子证据体之间的证据合成：其中，表示空集，所述m₁′(A₁)、m₂′(A₂)、m₃′(A₃)、m₄′(A₄)和m₄′(A₅)表示各个子证据体关于对应状态等级的证据合成修正后的信度函数值，即为各个子证据体关于识别框架中个体A₁、A₂、A₃、A₄和A₅的信任度函数值，上述m₁′(A₁)、m₂′(A₂)、m₃′(A₃)、m₄′(A₄)和m₄′(A₅)组成z(A)，所述识别框架包括变压器运行健康状态属于正常状态S1的概率，记为A₁、变压器运行健康状态属于注意状态S2的概率，记为A₂、变压器运行健康状态属于异常状态S3的概率，记为A₃、变压器运行健康状态属于严重状态S4的概率，记为A₄和变压器运行健康状态属于步骤S7内求出的不确定证据的信度函数值，记为A₅；m表示子证据体，A表示状态等级，z(A)为步骤S5所述的四类子证据体合成后电抗器运行健康状态关于识别框架中个体A₁、A₂、A₃、A₄和A₅的信度函数值；步骤S9：利用如下公式10的推理规则公式确定评估得到的状态等级：$\left\{\begin{array}{c}z\left(A_h\right)-z\left(A_k\right)>{\mathrm{\ϵ}}_1\\ z\left(A_5\right)\<{\mathrm{\ϵ}}_2\\ z\left(A_h\right)>z\left(A_5\right)\end{array}\right.---\left(10\right)$其中，A_h为确定变压器运行健康状态为上述四种状态中的那一种后得到的状态等级，这里A_h取值为正常状态S1或注意状态S2或异常状态S3或严重状态S4，z(A_h)为评估结果的信度函数值，z(A_k)为其它状态的信度函数值，即正常状态S1、注意状态S2、异常状态S3、严重状态S4中除去评估结果A_h状态后其它的信度函数值，z(A₅)为不确定信度函数值，ε₁和ε₂为预先设定的阈值。