[发明专利]基于油中溶解气体的变压器内部复合缺陷模糊诊断方法

摘要

本发明公开了一种基于油中溶解气体的变压器内部复合缺陷模糊诊断方法，包括获取被监测的5种特征气体的体积浓度的监测数据的步骤，确定比值编码的步骤，对三比值法进行修正的步骤，对边界范围模糊化的步骤，计算比值编码概率的步骤，计算每种缺陷故障发生的概率的步骤，最终得到变压器故障类型；其有益效果是本发明简单易于实现，特别适应于变压器状态在线监测系统的应用；本发明是基于模糊逻辑的思想，能够实现变压器复杂状态下复合缺陷的诊断以及严重程度的评估，可以有效避免判据边界绝对化带来的突变问题；本发明将油中溶解气体的注意值、比值等多特征信息融合分析，有效提高诊断可靠性。

主权项

一种基于油中溶解气体的变压器内部复合缺陷模糊诊断方法，其特征在于包括如下步骤：(一)获取被监测的5种特征气体的体积浓度的监测数据，所述5种特征气体为氢气、甲烷、乙烷、乙烯和乙炔；由所述监测数据计算甲烷、乙烷、乙烯和乙炔的体积浓度之和，即总烃的体积浓度；判断所述5种特征气体的监测数据或总烃的体积浓度是否超出注意值；所述注意值根据中国标准GB/T 7252‑2001中的规定选取；若所述监测数据或总烃的体积浓度超出注意值，则需进一步诊断，转步骤(二)；否则，所述监测数据及总烃的体积浓度为正常，确定变压器无缺陷故障；(二)确定比值编码；首先设定比值分别为：r1=c1(C2H2)c2(C2H4),]]>r2=c3(CH4)c4(H2),]]>r3=c2(C2H4)c5(C2H6),]]>r4=c2(C2H4)c5(C2H6)×c2(C2H4)c1(C2H2)=r3×c2(C2H4)c1(C2H2);]]>其中，c1(C2H2)、c2(C2H4)、c3(CH4)、c4(H2)、c5(C2H6)分别表示乙炔、乙烯、甲烷、氢气、乙烷5种特征气体的体积浓度，单位为μL/L；然后确定比值编码，确定比值编码的规则如下：当r1＜0.1时，r1的比值编码为0；当0.1≤r1＜1时，r1的比值编码为1；当1≤r1＜3时，r1的比值编码为1；r1≥3时，r1的比值编码为2；当r2＜0.1时，r2的比值编码为1；当0.1≤r2＜1时，r2的比值编码为0；当1≤r2＜3时，r2的比值编码为2；r2≥3时，r2的比值编码为2；当r3＜0.1时，r3的比值编码为0；当0.1≤r3＜1时，r3的比值编码为0；当1≤r3＜3时，r3的比值编码为1；r3≥3时，r3的比值编码为2；当r4≤1.5时，r4的比值编码为0；r4＞1.5时，r4的比值编码为1；(三)对中国标准GB/T 7252‑2001中根据三比值确定变压器缺陷故障类型的方法进行修正：相对中国标准GB/T 7252‑2001中三比值编码对应的变压器缺陷故障类型，增加比值编码011对应局部放电缺陷故障类型；在三比值编码基础上，增加第四个比值r4；对于三比值法诊断为101编码的缺陷故障类型，若r4≤1.5时，确定变压器为火花放电缺陷故障；若r4>1.5时，则确定变压器为电弧放电缺陷故障；由此得到根据比值编码判断变压器缺陷故障类型的方法如下：当r1的比值编码为0、且r2的比值编码为1、且r3的比值编码为0,1或2、且r4的比值编码为0或1时，变压器缺陷故障类型为局部放电；当r1的比值编码为0、且r2的比值编码为0、且r3的比值编码为1、且r4的比值编码为0或1时，变压器缺陷故障类型为低于300℃低温过热；当r1的比值编码为0、且r2的比值编码为2、且r3的比值编码为0、且r4的比值编码为0或1时，变压器缺陷故障类型为低于300℃低温过热；当r1的比值编码为0、且r2的比值编码为2、且r3的比值编码为1、且r4的比值编码为0或1时，变压器缺陷故障类型为300～700℃中温过热；当r1的比值编码为0、且r2的比值编码为0或2、且r3的比值编码为2、且r4的比值编码为0或1时，变压器缺陷故障类型为高于700℃高温过热；当r1的比值编码为2、且r2的比值编码为0,1或2、且r3的比值编码为0,1或2、且r4的比值编码为0或1时，变压器缺陷故障类型为火花放电；当r1的比值编码为1、且r2的比值编码为0、且r3的比值编码为1、且r4的比值编码为0时，变压器缺陷故障类型为火花放电；当r1的比值编码为1、且r2的比值编码为0、且r3的比值编码为1、且r4的比值编码为1时，变压器缺陷故障类型为电弧放电；当r1的比值编码为1、且r2的比值编码为0,1或2、且r3的比值编码为0或2、且r4的比值编码为0或1时，变压器缺陷故障类型为电弧放电；当r1的比值编码为1、且r2的比值编码为1或2、且r3的比值编码为1、且r4的比值编码为0或1时，变压器缺陷故障类型为电弧放电；(四)采用半柯西升降函数将比值r1、r2、r3、r4的边界范围模糊化，对边界的上升沿和下降沿分别采用半柯西升降函数表示，表达式为其中，μd(r)是下降沿函数；μa(r)是上升沿函数；A是边界参数；a是分布参数；A与a的取值如下：r1的上升沿边界参数为0.08，其对应的分布参数为0.01；r1的下降沿边界参数为3.1，其对应的分布参数为0.1；r2的上升沿边界参数为0.06，其对应的分布参数为0.02；r2的下降沿边界参数为0.6，其对应的分布参数为0.2；r3的上升沿边界参数为0.8，其对应的分布参数为0.1；r3的下降沿边界参数为3.6，其对应的分布参数为0.3；r4的边界参数为1.43，其对应的分布参数为0.1；(五)通过半柯西升降函数得到每个比值r1、r2和r3的比值编码分别为0,1,2的概率，以及r4的比值编码分别为0,1的概率；表达式如下：r1的比值编码为0的概率f‑code0(r1)：f-code0(r1)=1(r1≤0.08)11+(0.08-r10.01)2(r1>0.08)]]>r1的比值编码为1的概率f‑code1(r1)：f-code1(r1)=11+(0.08-r10.01)2(r1<0.08)1(0.08≤r1≤3.1)11+(3.1-r10.1)2(r1>3.1)]]>r1的比值编码为2的概率f‑code2(r1)：f-code2(r1)=11+(3.1-r10.1)2(r1<3.1)1(r1≥3.1)]]>r2的比值编码为0的概率f‑code0(r2)：f-code0(r2)=11+(0.06-r20.02)2(r2<0.06)1(0.06≤r2≤0.6)11+(0.6-r20.2)2(r2>0.6)]]>r2的比值编码为1的概率f‑code1(r2)：f-code1(r2)=1(r2≤0.06)11+(0.06-r20.02)2(r2>0.06)]]>r2的比值编码为2的概率f‑code2(r2)：f-code2(r2)=11+(0.6-r20.2)2(r2<0.6)1(r2≥0.6)]]>r3的比值编码为0的概率f‑code0(r3)：f-code0(r3)=1(r3≤0.8)11+(0.8-r30.1)2(r3>0.8)]]>r3的比值编码为1的概率f‑code1(r3)：f-code1(r3)=11+(0.8-r30.1)2(r3<0.8)1(0.8≤r3<3.6)11+(3.6-r30.3)2(r3>3.6)]]>r3的比值编码为2的概率f‑code2(r3)：f-code1(r3)=11+(3.6-r30.3)2(r3<3.6)1(r3≥3.6)]]>r4的比值编码为0的概率f‑code0(r4)：f-code0(r4)=1(r4≤1.43)11+(1.43-r40.1)2(r4>1.43)]]>r4的比值编码为1的概率f‑code1(r4)：f-code1(r4)=11+(1.43-r40.1)2(r4<1.43)1(r4≥1.43)]]>(六)将比值编码的概率以最大值逻辑、最小值逻辑表示，从而得到变压器缺陷故障类型诊断结果的模糊多值形式，变压器缺陷故障类型的概率如下：f(局部放电)＝min[f‑code0(r1),f‑code1(r2)]；f(低温过热)＝max{min[f‑code0(r1),f‑code0(r2),f‑code1(r3)],min[f‑code0(r1),f‑code2(r2),f‑code0(r3)]}；f(中温过热)＝min[f‑code0(r1),f‑code2(r2),f‑code1(r3)]；f(高温过热)＝max{min[f‑code0(r1),f‑code0(r2),f‑code2(r3)],min[f‑code0(r1),f‑code2(r2),f‑code2(r3)]}；f(火花放电)＝max{f‑code2(r1),min[f‑code1(r1),f‑code0(r2),f‑code1(r3),f‑code0(r4)]}；f(电弧放电)＝max{min[f‑code1(r1),f‑code0(r2),f‑code1(r3),f‑code1(r4)],min[f‑code1(r1),f‑code0(r3)],min[f‑code1(r1),f‑code2(r3)],min[f‑code1(r1),f‑code1(r2),f‑code1(r3)],min[f‑code1(r1),f‑code2(r2),f‑code1(r3)]}。