（电气工程专业论文）基于改进灰靶理论的变压器健康状态评估.pdf

声明尸明 f | f f | f f u f 1 1 0 l l l l l y 17 8 6 115 i i i i i i i 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于改进灰靶理论的变压器健康 状态评估，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究 工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其 他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 学位论文作者签名：娶：坦兹弋日 期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或 其它复制手段复制并保存学位论文： 学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 华北电力大学工程硕士学位论文摘要 摘要 电力变压器是电力系统最重要的枢纽设备，其运行的可靠性与电力系统的安全 密切相关，变压器健康状态的评估一直是研究的重点和难点，本论文引入熵权理论 对灰色靶心度求解公式进行改进，运行灰靶理论对变压器的健康状态进行评估。 首先确定以油中溶解气体作为变压器健康状态的评价指标，并评价的建立标准 序列模式然后，基于信息熵理论与熵权理论，确定靶心度计算公式中各评价指标 的权重。最后，建立基于变权值的加权灰靶理论的变压器健康状态评估方法。在此 基础之上，通过沧州电力公司多台变压器状态评估实例分析验证了本文方法的正确 性。 关键词：电力变压器；灰靶理论；熵权理论；状态评估 a b s t r a c t a st h eu l t i m a t ee l e m e n ti nt h ee l e c t r i cp o w e rs d t e m ，t h es a f eo fo p e r a t i n go f t r a n s f o r m e ri sc o r r e l a t i v e 丽t ht h es a f e t yo ft h ep o w e rs d t e m ，s ot h ec o n d i t i o n a s s e s s m e n ti so fg r e a ti m p o r t a n c ea n ds t u d i e db a s e do ng r e yt a r g e tt h e o r yi nt h i st h e s i s f i r s t l y , w eu s et h ed i s s o l v e dg a sa st h ea s s e s s m e n tc r i t e r i ao fp o w e rt r a n s f o r m e r , a n d s e tu pt h es t a n d a r dp a t t e ms e q u e n c e t h e n , e n t r o p yw e i g h tt h e o r yi si n t r o d u c e di n t o e v a l u a t i o nt oi m p r o v et h ef o r m u l af o rs o l v i n gt h ea p p r o a c h i n gd e g r e e f i n a l l y , am e t h o df o r e v a l u a t i n gt h eh e a l t hc o n d i t i o no fp o w e rt r a n s f o r m e ri ss e tu pb a s e do nt h eg r e yt a r g e tt h e o r y i ti su n d e rt h i s , t h em e t j t o di sv a l i d a t e db ye x a m p l e so fh e a l t hc o n d i t i o ne v a l u a t i o nf o r c a n g z h o up o w e rc o m p a n y st r a n s f o r m e r j ih o n g x i ai e l e c t r i ce n g i n e e r i n g d i r e c t e db yp r o f l i a n gg u i s h u k e yw o r d s ：p o w e rt r a n s f o r m e r ；g r e yt a r g e tt h e o r y ；e n t r o p yw e i g h tt h e o r y ； c o n d i t i o ne v a l u a t i o n 1 5 本文的主要研究内容6 第二章变压器状态评估的相关信息8 2 1 变压器常见的在线监测技术8 2 ，1 1 变压器油在线监测8 2 1 2 变压器局部放电在线监测1 l 2 1 3 变压器绕组变形的在线监测和热点温度在线监测1 2 2 2 变压器常见故障及分析1 3 2 2 1 绕组故障1 3 2 2 2 铁芯故障1 4 2 2 3 放电故障1 5 2 2 4 油和油纸绝缘故障1 6 2 2 5 分接开关故障1 7 2 2 6 油流带静电故障1 7 2 3 变压器油中气体分析1 7 2 3 1 油中气体产生原理1 7 2 3 2 油中溶解气体色谱分析1 9 2 4 变压器的状态信息2 0 2 4 1 变压器的信息参数2 0 2 4 2 状态信息参数的选取2 0 第三章基于加权灰靶理论的变压器状态评估2 2 3 1 灰色靶心理论：2 2 3 1 1 灰色靶心理论的基本原理2 2 3 1 2 建立标准模式2 2 3 1 3 靶心度的计算2 2 i 录 2 3 2 3 2 3 ：2 ，i i _ 厂 2 5 2 5 2 6 2 7 3 0 3 2。 3 2 4 2 实例分析3 3 4 2 1 于庄站2 # 主变的状态评估3 3 4 2 2 泊镇站l # 主变状态评估3 4 4 2 3 某新投运2 2 0 k v 主变状态评估3 5 第五章结论与展望3 7 5 1 结论3 7 5 2 展望3 7 在学期间发表的学术论文和参加科研情况4 3 i i 华北电力大学工程硕士学位论文 1 1 选题背景及研究意义 第一章绪论 变压器作为电力系统中重要的输变电设备之一，在电力系统中处于枢纽地位，其运 行的安全可靠性直接关系到电力系统的安全。随着电网的发展，高电压、大容量的变压 器越来越多地投入电网运行。同时，由于制造、运输、安装和维修质量等因素造成地变 压器故障不仅影响电力系统的输电能力，而且可能导致电力系统的大规模停电，给电力 系统和国民经济带来巨大损失。因此，提高变压器运行的可靠性，对整个电网的安全可 靠运行具有非常重要的意义n ，。然而，除了在变压器设计制造的过程中提高其可靠性外， 更关键的是在变压器的运行过程中提高其维护与检修水平圆。 长时间以来，电力系统主要通过预防性试验p t ( p r e v e n t i o nt e s t ) 定期维修t b m ( t i m e b a s em a i n t e n a n c e ) 实现对变压器的健康水平和运行状况的判断。我国的电力行业标准变 压器检修导则d 1 ( d l t5 7 3 - - 9 5 ) 和 将 油中溶解气体分析法作为油浸式电力变压器试验项目的首位因此，我们将氢气( 王， ) 、 甲烷( c h 4 ) 、乙烷( g 风) 、乙烯( g 矾) 和乙炔( g 皿) 这五种油中溶解气体的 含量百分比作为电力变压器健康状态评估的指标。现选取9 个变压器典型状态模式序列， 见表3 一1 2 6 华北电力大学工程硕士学位论文 表3 - 1 变压器故障标准模式序列 状态指标 皿c h 4 乞鬈q 局g 吼 q 4 6 12 1 56 1 51 5 81 2 呸 5 8 04 4 91 1 02 0 62 3 5 q 4 3 73 0 3 3 7 4 6 61 9 4 吼 1 5 32 6 22 1 o5 2 8 o 鸭 1 1 32 4 6 1 2 7 5 9 92 8 吼 5 8 - 63 0 5 4 92 6 23 8 4 鹞 2 8 8 2 8 2 3 93 4 53 3 4 q 1 3 6 2 1 6 1 0 85 8 19 5 1 1 23 0 81 1 65 6 21 4 当k = l 时，对应吼百分含量，具有最大值极性p o l 0 ( k ) = p o l ( m a x ) ， n n 、：m 舣伪n i = m 舣l 以n 、一国n 、一伪n n = m a x 4 6 1 ，5 8 0 ，4 3 7 ，1 5 3 ，i1 3 ，5 8 6 ，2 8 8 ，1 3 6 ，i1 2 ，= 5 8 6 。同理，c h 4 、g 凰、 c 2 风、c 2 占总烃的比例也都具有极大值极性： k = 2 时，对应c h 4 百分含量 ( 2 ) = m a x 0 , ( 2 ) = 4 4 9 k = - 3 1 付，对应c 2 风百分含量 ( 3 ) = m a x 0 l ( 3 ) = 6 1 5 k = 4 时，对应c 2 皿百分含量 嘞( 4 ) = m 强q ( 4 ) = 5 9 9 k = 5 时，对应q 皿酉分含量 ( 5 ) = m a x 0 | ( 5 ) = 3 8 4 则标准模式序列为： = i ( 1 ) ，( 2 ) ，( 3 ) ，( 4 ) ，( 5 ) ) = 5 8 6 ，4 4 9 ，6 1 5 ，5 9 9 , 3 8 4 ) 3 3 2 权值的确定 根据信息熵理论，人们在决策过程中获取的信息的多少和质量的好坏对决策的精度 2 7 华北电力大学工程硕士学位论文 有极大的影响。评价指标的相对重要程度，可以通过对各个指标赋予不同的权重来体现。 信息熵不仅可以衡量信息量的多少，还可以衡量获得的信息的可用程度。因此，利用最 大信息熵的方法给各评价指标赋予权值，可以更为有效地反映出设备的真实状态。 根据信息熵的值来确定权值，实质上就是根据各个指标的信息量大小来确定权值。 按照信息论的观点，考察各指标在指标体系中的作用，必须研究指标的变异度咖1 。指标 的变异度越大，该指标的信息量就愈大，指标的鉴别作用也越大。信息量的大小可用熵 值来衡量，对于对评价决策贡献信息量大的指标，其赋予的权重系数应当大；反之，则 权值系数越小。我们称这种权值为。熵权一 对于电力变压器的评估，依照上一小节所述，我们选取氢气( 以) 、甲烷( c h , ) 、 乙烷( g 巩) 、乙烯( c 也) 和乙炔( c ，z l ) 这五种油中溶解气体的含量百分比作为 电力变压器健康状态评估的指标。现选取9 个变压器典型状态模式序列作为评价对象， 形成多指标的评价矩阵。 r = 九i 2 9 圪l7 么 乃i ，囊 ( 3 - 1 2 ) 其中，为第广个评价对象在指标i 上的值。在这里，即各个标准模式的靶心系数 为了求取评价矩阵r 中的元素，我们首先将各标准模式序列进行灰靶变换。令 2 1 砜篁而= ( 而( 1 ) ，x o ( 2 ) ，h ( 七) ) = ( 1 l ， 1 ) 啡，= 寒m a x 鬻器吲d 缈i 意，钒l 戽i 则可得灰靶变换矩阵t 。 m = 0 7 8 6 7o 9 8 9 80 7 4 5 70 2 6 1l0 1 9 2 800 4 9 1 50 2 3 2 10 1 9 1l 0 4 7 8 810 6 7 2 60 5 8 3 50 5 4 7 90 6 7 9 3o 6 2 810 4 81 10 6 8 6 0 10 1 7 8 90 0 6 0 20 3 4 1 5 0 2 0 6 5 0 0 7 9 7 0 0 6 3 4 0 1 7 5 60 1 8 8 6 0 2 6 3 80 3 4 3 9 0 7 7 8 00 8 815lo 4 3 7 40 5 7 4 3 0 9 6 9 90 9 3 8 2 o 0 31 30 6 1 2 00 5 0 5 200 0 7 2 9l 0 8 6 9 80 2 4 7 40 0 3 6 5 m ，i n m i n o ，( 歹) + p m a ，x m a ，x a o j u ) 扩八蹦力 u ”= 上彘两画毒打 华北电力大学工程硕士学位论文 式中 a 叭0 3 爿x o ( j ) 一再u ) h l 一而( 力l ，p = 0 5 通过计算，得到差异信息矩阵和靶心系数矩阵r 。 = 0 2 1 3 30 0 1 0 20 2 5 4 30 7 3 8 90 8 0 7 2 00 5 0 8 5 0 7 6 7 90 8 0 8 9 0 5 2 1 200 3 2 7 4 0 4 1 6 50 4 5 2 10 3 2 0 70 3 7 1 90 5 1 8 9 0 3 1 4 0 00 8 2 1l0 9 3 9 80 6 5 8 50 7 9 3 50 9 2 0 30 9 3 6 60 8 2 4 4 0 8 1 1 4 o 7 3 6 20 6 2 6 10 2 2 2 00 11 8 500 5 6 2 6 0 4 2 5 70 0 3 0 10 0 6 1 8 0 9 6 8 80 3 8 8 00 4 9 4 810 9 2 7 lo0 13 0 20 7 5 2 6o 9 6 3 5 将靶心矩阵归一化，即 的到归一化的靶心矩阵r 7 。 掣= 乃 = ( 3 - 1 3 ) 0 2 3 8 80 2 9 2 20 2 3 5 90 1 6 0 0o 1 4 4 60 2 9 1 40 1 8 0 20 1 5 1 40 1 4 6 4 0 1 6 8 80 2 9 8 20 2 1 5 1 0 2 1 6 3 0 1 9 8 6 0 1 7 5 50 2 0 8 50 1 8 8 40 2 3 5 4 0 3 4 0 70 1 1 2 80 1 2 3 60 1 7 1 10 1 4 6 20 1 0 2 60 1 2 6 5 0 1 4 4 90 1 4 6 1 0 1 3 7 80 1 2 9 00 2 4 6 50 3 2 0 50 3 7 8 10 1 3 7 10 1 9 6 40 3 6 2 l0 3 4 1l 0 1 1 6 00 1 6 7 9o 1 7 8 90 1 3 2 10 1 3 2 5 0 2 9 1 40 2 8 8 40 1 5 3 20 1 3 0 9 根据评价指标的信息熵的定义删，在有朋个评价指标，乔个评估对象的评价问题中， 第i 个评价指标的信息熵定义为： 式中，后= 志 矗 皿= 岳乃l n 乃，j = j ，朋 j l ( 3 - 1 4 ) o 2 3 o 6 力4 l 0 l 8 i 8 9 4 3 6 3 8 3 0 0 o o o 3 7 5 3 2舛如 船鳄 3 4 3 9 3 0 q 0 0 o 8 4 0 噎4鼹舛叭舛 9 7 4 4 9 4 5 5 7 0 o q 0 o 2 0 50 力o l 9 5 7 l，毋弘钉 0 0 0 5 l 5 4 2 5 6 o 8 2 8 l 5 3 5 3 3 0 0 0 0 6 6 6 4 3 ，j 5 l 8 ) o 4 3 o 3 4 5 4 8 3 0 0 0 o 0 9 3 3 5 6 9 4 7 2 2矽甜钉蛇眈 6 6 3 6 9 o o 0 o 0 9 5 5 0 9 8 2 3卯”钉弱 o o o 0 0 6 5 4 l 9 4 0仇黔舛盼加钙l 孙 o 0 o 0 = r 或者偏好，可以按照规程延期检修，也可以按既定的检修计划检修。搿注意一状态式是 指变压器的状态数据接近注意值，劣化的趋势不明显，有家族质量缺陷，有少量的不良 工况记录，其状态与同类变压器相比相当或略差，可以根据检修技术计划优先安排检修。 “恶化刀状态是指变压器的状态信息接近或者达到注意值，恶化趋势明显，有家族质量 3 0 华北电力大学工程硕士学位论文 缺陷或者不良工况记录，其状态和同类变压器相比较差，应当尽快安排检修，以保证电 网运行的可靠性。“差一状态是指变压器所有状态信息达到或者已经超出注意值，有很 显著的劣化趋势，其状态与同类变压器相比很差，应当立即退出运行，安排检修。 文献 5 4 中，提出将变压器故障状态分为以下4 类：灾难性，变压器爆炸或完 全损坏：致命性，变压器性能严重下降或严重受损，必须立即停运；临界性，变 压器性能轻度下降或轻度受损；轻度性，未影响变压器运行，但要进行非计划检 修。同时，文中还提供了变压器故障按严重程度分布的统计数据，见表3 - 2 表3 - 2 变压器故障按严重程度分布的统计数据 故障严重程度灾难性致命性临界性轻度性合计 故障次数 l l9 61 4 05 22 9 9 百分比( )3 7 3 2 14 6 81 7 4l o o 本文对收集到的大量电力变压器油中溶解气体的色谱数据进行了统计分析，并将其 中的故障实例按文献 5 4 中的方法，依照故障的严酷程度对故障实例进行了分类。利用 前述的标准模式序列以及靶心度计算方法，对各组数据的靶心度进行计算，并结合故障 “ 实例的分类结果，将靶心度进行了分级。根据分析结果，将变压器健康状态分为五级惭， 靶心度与健康状态的对于关系如下： 第一级： 0 9 5 ，1 0 ，对应于灾难性故障，程度特别严重，应当立即退出运行，安 排检修； 第二级： 0 7 5 ，0 9 5 ，对应于致命性故障，故障程度严重，有加重趋势，应当尽快 安排检修； 第三级： o 5 ，0 7 5 ，对应于临界性故障，故障程度为中度，需要密切监测，优先 安排检修： 第四级： 0 4 ，o 5 ，对应于轻度性故障，故障程度较轻，应继续观察； 第五级： 0 1 ，0 4 ，正常状态，不用进行故障诊断，可以适当延长检修间隔。 3 1 华北电力大学工程硕士学位论文 第四章电力变压器状态评估在某供电公司的应用 4 1 基于加权灰靶理论的变压器状态评估流程 根据第三章所述的灰靶理论以及熵权理论的基本思想，基于加权灰靶的电力变压器 状态评估计算流程如下： s t e p l ：选取合适的状态指标，构造状态指标的标准模式序列； 我国d d t 5 9 6 - 1 9 9 6 电力设备预防性试验规程将油中溶解气体分析法作为油浸 式电力变压器试验项目的首位。因此，我们将氢气( 吼) 、甲烷( c h 4 ) 、乙烷( g 风) 、 乙烯( g 儿) 和乙炔( c 2 皿) 这五种油中溶解气体的含量百分比作为电力变压器健康 状态评估的指标 s t e p 2 ：建立指标的标准模式： 这里，我们选取9 个变压器典型状态模式序列，具体如表3 - 1 所示。因各指标具有 最大极性，因而可得标准模式序列 = ( 1 ) ，鳓( 2 ) ，( 3 ) ，嘞( 4 ) ，( 5 ) ) = 5 8 6 , 4 4 9 , 6 1 5 ，5 9 9 ，3 8 4 ) ； s t e p 3 ：对标准模式序列和状态指标的标准模式序列进行灰靶变换； 对标准模式序列进行灰靶变换，得到灰靶变换矩阵 z 切= 0 7 8 6 70 9 8 9 80 7 4 5 70 2 6 1l0 1 9 2 800 4 9 1 50 2 3 2 10 1 9 1l 0 4 7 8 810 6 7 2 6 0 5 8 3 50 5 4 7 90 6 7 9 30 6 2 8l0 4 81 l0 6 8 6 0 l0 1 7 8 9o 0 6 0 20 3 4 1 5 0 2 0 6 5 0 0 7 9 7 0 0 6 3 40 1 7 5 6 o 1 8 8 6 0 2 6 3 80 3 4 3 9 o 7 7 8 00 8 8 1 5l0 4 3 7 40 5 7 4 30 9 6 9 90 9 3 8 2 0 0 31 30 6 1 2 00 5 0 5 200 0 7 2 9l0 8 6 9 80 2 4 7 40 0 3 6 5 s t e p 4 ：由式( 3 2 ) 计算靶心系数矩阵r ； r = 0 7 0 10o 9 7 9 9 0 6 6 9 9 o 4 0 3 60 3 8 2 5l0 4 9 5 80 3 9 4 30 3 8 2 0 0 4 8 9 610 6 ( m 30 5 4 5 60 5 2 5 10 6 9 0 20 5 7 3 4 0 4 9 0 70 6 1 4 2 l0 3 7 8 50 3 4 7 30 4 3160 3 8 6 5 0 3 5 2 00 3 4 8 00 3 7 7 50 3 813 0 4 0 4 50 4 3 2 5o 6 9 2 5o 8 0 8 4 l0 4 7 0 50 5 4 0 l0 9 4 3 30 8 9 0 0 0 3 4 0 40 5 6 3 00 5 0 2 60 3 3 3 3 0 3 5 0 4 l 0 7 9 3 40 3 9 9 20 3 4 16 s t e p 5 ：由式( 3 1 3 ) 将靶心系数矩阵归一化，得矩阵尺； 3 2 华北电力大学工程硕士学位论文 = 乃 = 0 2 3 8 8 0 1 6 8 8 0 3 4 0 7 0 1 3 7 8 o 1 1 6 0 0 2 9 2 2 0 2 9 8 2 0 1 1 2 8 o 1 2 9 0 0 1 6 7 9 0 2 3 5 9 0 2 1 5 l 0 1 2 3 6 o 2 4 6 5 0 1 7 8 9 o 1 6 0 0 0 2 1 6 3 0 1 7 1 1 0 3 2 0 5 0 1 3 2 1 0 1 4 4 6 0 1 9 8 6 0 1 4 6 2 0 3 7 8 1 o 1 3 2 5 0 2 9 1 4 0 1 7 5 5 0 1 0 2 6 0 1 3 7 1 0 2 9 1 4 0 1 8 0 2 0 2 0 8 5 0 1 2 6 5 0 1 9 6 4 0 2 8 8 4 0 1 5 1 4 0 1 8 8 4 0 1 4 4 9 o 3 6 2 l 0 1 5 3 2 0 1 4 6 4 0 2 3 5 4 o 1 4 6 1 0 3 4 l l o 1 3 0 9 s t e p 6 ：由式( 3 - 1 4 ) 计算信息熵； s t e p 7 ：由式( 3 - 1 5 ) 计算权值； w - - - - 0 2 0 2 7 , 0 19 6 5 ，0 2 0 2 8 ，0 19 3 7 ，0 2 0 4 3 s t q , 8 ：由式( 3 - 1 6 ) 计算靶心度； s t e p 9 ：对应状态评估的靶心度分级和靶心度的大小，对电力变压器的状态进行评估， 根据评估结果采取相应措施， 4 2 实例分析 4 2 1 于庄站2 # 主变的状态评估 于庄站在某年第四次2 2 0 k v 主交采样色谱试验时发现，其总烃比该年度色谱试验数 据有了明显的上升趋势，乙烯含量增长过快。具体油气数据如表4 - i 所示。 表4 - i 于庄站2 # 主变油色谱试验数据( i l l ) 日期 皿c h 4g 风c z h ic 2 总烃 0 2 2 67 41 91 i 2 3 8 0 6 8 0 5 2 01 2 75 72 85 8 406 6 9 0 8 1 3 1 3 46 92 3 7 5 6 08 4 8 l i 0 91 1 55 9 52 3 69 601 0 4 3 1 对1 1 月9 日的油色谱数据进行分析，因此，待识别的模式序列 彩= 侈9 3 ，5 7 ，2 2 6 ，9 2 0 4 , o 对其进行靶心变换，得到 工= 0 1 6 9 5 ，0 1 2 6 9 ，0 0 3 6 7 ，0 6 5 0 8 ，0 因此，由 o ，( 七) 爿而( 七) 一再作) hl 一毛( 七) l 知，其差异信息空间最大值为1 ，最 小值为0 3 4 9 2 ，根据式( 3 - 2 ) 可得 厂( 工o ( 1 ) ，颤1 ) ) = 0 6 3 8 2 7 ( x o ( 2 ) ，x ( 2 ) ) = 0 6 1 8 5 3 3 华北电力大学工程硕士学位论文 利用式( 3 - 1 6 ) ，( 石o ( 3 ) ，3 ) ) = 0 5 8 0 3 厂( 工o ( 4 ) ，工( 4 ) ) = 1 厂( 粕( 5 ) ，“5 ) ) = 0 5 6 6 1 厂( x o ，x ) = w t 。r ( x o ( d ，缸力) = 0 6 7 7 9 l - l 根据变压器状态等级划分，其靶心值在区间 0 5 ，o 7 5 内，属于第三级中度故障， 需要密切监测，优先安排检修。 根据三比值特征代码0 0 2 ，判断变压器可能存在高温过热故障。考虑到该站为2 2 0 k v 枢纽站，供电区域为工业负荷集中区，变压器停运会造成大面积停电，给工业生产带来 重大损失。在将缺陷报告省公司后，公司同意进行停电检查。 首先，解开接地小套管的接地扁铁，用兆欧姆表遥测正常，排除了铁芯多点接地的 故障。随后，对变压器放油，当放油至分接开关窥视孔以下时，打开窥视孔，检查分接 开关，其选择部分良好。然后拆除套管进行检查，当吊出c 相高压套管时，发现套管铜 管壁下端口有烧焦的黑迹，呈椭圆形，面积约2 c m x l c m ，端口有毛刺且较锋利。再检查 穿缆引线，发现引线与端口接触处的白纱带散股脱落，引线烧断2 股，且上面留有大量 烧焦的黑迹和积碳。据此判定变压器内部过热性故障由此引起。 4 2 2 泊镇站l 弹主变状态评估 泊镇站在进行l # 主变l1 0 k v 主变采样色谱试验时发现，近几次采样的总烃上升趋势 明显，且特征组分乙炔有所上升，具体情况见表4 2 日期 凰c h ,g 风c 2 风c 2 凰 总烃 0 7 2 3 3 9 21 4 3 2 6 5 34 8 2 8 2 4 6 9 3 7 0 8 2 14 0 41 5 7 17 5 25 4 4 92 77 7 9 9 1 0 0 44 3 81 7 58 7 36 2 9 32 88 9 6 4 1 i 0 42 6 51 7 48 6 6 8 8 7 3 19 5 1 8 对n 月4 日的油色谱数据进行分析，因此，待识别的模式序列 缈= 2 7 1 ，1 8 2 8 ，9 0 ，7 2 3 6 ，0 3 6 ) 对其进行靶心变换，得到 x = 0 0 4 6 2 ，0 4 0 7 1 ，0 1 4 6 3 ，0 8 2 7 8 ，0 0 0 9 4 3 4 华北电力大学工程硕士学位论文 因此，由 o ，( 忌) 爿x o ( k ) - x , ( k ) i 爿l - x , ( k ) l 知，其差异信息空间最大值为0 9 9 0 6 ， 最小值为o 1 7 2 2 ，根据式( 3 2 ) 可得 厂( x o ( 1 ) ，“1 ) ) = 0 4 6 0 6 ，( 工o ( 2 ) ，缸2 ) ) = 0 6 1 3 4 ，( ( 3 ) ，缸3 ) ) = 0 4 9 4 8 7 ( 工o ( 4 ) ，缸4 ) ) = l ，( z o ( 5 ) ，颤5 ) ) = 0 4 4 9 2 利用式( 3 - 1 6 ) y ( x o ，z ) = w ，r ( x o ( i ) ，x ( f ) ) = 0 5 9 9 7 i = i 根据变压器状态等级划分，其靶心值在区间 0 5 0 ，0 7 5 内，属于第三级中度故障， 需要密切监测，优先安排检修。 ， 随后的监测中，发现总烃含量一直上升，乙炔含量也慢慢增长。为了消除隐患，经 省公司批准，进行停机吊芯检查，对变压器的高压侧、低压侧进行了直流电阻测试。在 对变压器的顶部进行检查时，发现铁芯接地联片的中间部分凹陷，与铁芯贴在一起。包 裹接地联片的绝缘纸，中间部分已经烧焦，部分脱落，接地联片烧掉2 3 。 通过分析，我们认为导致故障的原因是由于铁芯的接地联片过长，使得与铁芯副级 表面相接触，在安装和检修的过程中，因反复扯动导致绝缘纸受损。同时，变压器运行 时铁芯的振动导致绝缘层被铁芯副级表面锋利的尖角逐渐磨损，从而使得联片与铁芯各 级两点链接，导致联片与铁芯主、副级闻产生循环电流，导致联片被部分烧毁 4 2 3 某新投运2 2 0 k v 主变状态评估 菜变电站准备新投入运行一台变压器，在进行调试期间，油中溶解气体色谱分析数 据如下 日期 皿c h ,g 风c 2 风g 0 9 2 3 4 6 12 1 56 1 51 5 81 2 对油色谱试验数据进行分析，因此，待识别的模式序列 彩= 3 1 6 ，2 1 5 ，6 1 5 ，1 5 8 ，1 2 ) 3 5 华北电力大学工程硕士学位论文 对其进行靶心变换，得到 工= 0 5 3 9 2 ，0 4 7 8 8 ，1 0 0 0 ，0 2 6 38 ，0 0 313 因此，由o ，( 七) = lx o ( k ) - x , ( k ) h1 - x , ( k ) i 知，其差异信息空间最大值为0 9 6 8 8 ，最 小值为o ，根据式( 3 - 2 ) 可得 “工。( 1 ) ，石( 1 ) ) = o 5 1 2 5 兀工o ( 2 ) ，颤2 ”= 0 4 8 1 7 r x o ( 3 ) ，邢”- 1 r x o ( 4 ) ，“4 ”= 0 3 9 6 8 “工o ( 5 ) ，5 ”= 0 3 3 3 3 利用式( 3 - 1 6 ) r ( x o ，x ) = m r ( x o ( i ) ，功= 0 5 4 6 3 l = 1 分析表明，变压器属于第三级中度故障，而实际变压器健康状态良好评估结果与 实际的变压器状态出现了偏差。 综上分析，我们可以看出，基于熵权的加权灰靶能够合理、有效地评估变压器的健 康状态，给出适当的处理意见。但是，我们也看出，该法存在一定的不足，仍然需要改 进针对实例3 出现的评估偏差，我们希望能够加入变压器检修的历史数据，例如每台 变压器经历的检修次数、经历复杂工况的次数以及每次维修的维修效果等。在评估体系 中加入这些指标，能够更全面地包含影响变压器健康状态的因素，从而提高变压器评估 的精度，给出最合理的处理意见 华北电力大学工程硕士学位论文 5 1 结论 第五章结论与展望 随着电力系统的不断发展，电气设备状态检修势在必行。实现电气设备状态检修， 必须以设备健康状态的评估结果为依据，根据评估结果安排检修时间和项目。因此本文 以电力系统中重要的电力设备变压器为研究对象，在分析反映变压器各种试验项目的基 础上，结合专家建议，采用灰靶理论和极大熵理论建立了变压器状态评估方法，并通过 对运行中变压器状态的评估验证了方法是有效可行的。分析了状态维修的优越性和实施 变压器状态维修的可能性，通过论文的研究，得出如下主要结论： ( 1 ) 介绍了变压器常见的在线监测技术和变压器的常见故障，并对其进行了分析。 通过以上内容的分析与总结，对如何获得变压器状态并对变压器常见的状态能够了解的 更加全面。 ( 2 ) 分析了变压器油中溶解气体的产生机理，总结利用油中溶解气体进行变压器 故障的诊断方法。选择油中溶解气体分析中的心、c h , 、g 风、g 峨和g 皿作为评 价指标，为变压器状态评估做了数据搜集工作。 ( 3 ) 引入熵权理论对基于灰靶理论的变压器评估方法进行改进。传统的靶心度求 解公式等权值的，是对各评价指标的简单叠加。考虑到不同的评价指标为靶心度计算提 供信息量的大小是不同的，信息的质量也有差别，因此我们采取变权值的方法计算靶心 度。信息熵是衡量信息量大小最好的工具，它也能反映出信息的质量。因此，我们运用 熵权理论，基于信息熵的大小来确定权值，能够更好的反映出各个评价指标在靶- i i , 度计 算中发挥的作用，所以算出的靶心度也能更好地反映设备的真实状况。 5 2 展望 本文还可以进行更深层次的工作： ( 1 ) 对评估方法进行改进。因为本文数据样本的限制，对于 电力设备预防性试 验规程： 中规定的许多试验项目，本文未采用。如果能够参与现场实践，就可以了解到 实际中还需要其他哪些状态信息作为评估指标，并采集相应的数据；本文在数据处理过 程中发现，状态信息的处理还在一些方面与实际情况有出入，今后应给予改进和完善。 ( 2 ) 采集更加详细的变压器状态评估样本。目前容易搜集到的数据样本主要是处 于状态为良好或优秀的变压器，通过检验，贝叶斯网法和支持向量机法都能对运行状态 较好的变压器做出正确评估：而我们采用状态评估的方法不仅需要状态良好情况下的数 据，同时还需要那些已经有故障或者将要发生故障的变压器数据，所以搜集更多的故障 3 7 华北电力大学工程硕士学位论文 变压器状态信息是非常重要的工作。当各种类型的状态信息足够多时，对变压器的状态 评估才能更加准确。 ( 3 ) 状态评估是进行状态检修的基础工作，但如何选取合理的时间对变压器进行 维修才最合适，目前还没有比较具体的标准。如果能够大量采集变压器的各种状态信息 时，利用统计推理的方法可能会推出更加具体的关系，能够制定更加合理的检修策略。 ( 4 ) 建立变压器状态评估系统在该系统中，用户可以通过浏览器向分布在网络 上的许多服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所需信息返回到浏 览器。其他工作如数据请求、数据加工、结果返回和动态网页生成、对数据库的访问和 应用程序的执行等工作全部由w e bs e r v e r 实现。 实现以上各个方面，能够做到更加真实有效的变压器状态综合评估。能够更好地为 变压器的检修工作服务，从而实现定期检修向状态检修的转变，制定出更加合理的检修 方案。 华北电力大学工程硕士学位论文 参考文献 1 】许婧，王晶，高峰，等电力设备状态检修技术研究综述 j 电网技术，2 0 0 0 ， 2 4 ( 8 ) ：4 8 5 2 2 陆晓春变压器状态检修技术方案的可靠性研究上海电力学院学报 j ，2 0 0 3 ， 1 9 ( 2 ) ：2 6 3 2 3 】中华人民共和国电力工业部电力变压器检修导则d l t 5 7 3 - 1 9 9 5 g 北京：中国电 力出版社，1 9 9 7 4 】中华人民共和国电力工业部电力设备预防性试验规程d l t 5 9 6 - 1 9 9 6 m 】北京：中 国电力出版社，1 9 9 7 5 中国电力科学研究院基于状态检修基础的电气设备试验规程 m 北京：国家电网 公司，2 0 0 7 6 万达，王建明，吴益明变压器的故障诊断与维修策略( 一) j 江苏电机工程， 2 0 0 3 ，2 2 ( 5 ) ：l o _ 1 6 7 王谦基于模糊理论的电力变压器运行状态综合评估方法研究 d 重庆大学硕士论 文，2 0 0 5 8 顾煜炯，董玉亮，杨昆基于模糊评判和r c m 分析的发电设备状态综合评价 j 中国 电机工程学报，2 0 0 4 ，2 4 ( 8 ) ：1 8 9 - 1 9 4 9 刘有为，李光范，高克利，等制定：电器设备状态维修导则的原则框架c j 电 网技术，2 0 0 3 ，2 7 ( 6 ) ：6 4 6 7 f l o w h t a n g , i c s p u r g e o n , q h w u , z j r i c h a r d s o n a ne v i d e n t i a lr e a s o n i n ga p p r o a c h t ot r a n s f o r m e rc o n d i t i o na s s s m o n t s j i e e et r a n s a c t i o np o w e rd e l i v e r y ，2 0 0 4 ， 1 9 ( 4 ) ：1 6 9 6 - 1 7 0 3 11 谢红岭，律方成基于信息融合的变压器状态评估方法的研究 j 华北电力大学学 报，2 0 0 6 ，3 3 ( 2 ) ：8 - 1 1 【1 2 】y ch u a n g c o n d i t i o na s s e s s m e n to fp o w e rt r a n s f o r m e r su s i n gg e n e t i c - b a s e dn e l l r a l n e t w o r k s 1 e es c i e n o c m e a s u r e m e n ta n dt e c h n o l o g y ，2 0 0 3 , 1 5 0 ( 1 ) ：1 9 - 2 4 【l3 】m r z a m a n “e x p e r i m e n t a lt e s t i n go ft h ea r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r kb a s e dp r o t e c t i o no f p o w e r 白n m s f o r m e r s 一【j 】i e e et r a n s p o w e rd e l i v e r y , 1 9 9 8 ，1 3 ( 1 ) ：5 1 0 - 5 1 7 1 4 熊浩，孙才新，张昀，等电力变压器运行状态的灰色层次评估模型 j 电力系统 自动化，2 0 0 7 ，3 1 ( 7 ) ：5 5 一 1 5 吴立增变压器状态评估方法的研究 d 】华北电力大学博士论文，2 0 0 5 1 6 熊浩，孙才新，杜鹏，等基于物元理论的电力变压器状态综合评估 j 重庆大学 学报( 自然科学版) ，2 0 0 6 ，2 9 ( 1 0 ) ：2 4 - 2 8 1 7 】m a j ak o n c a ng r a d n i k p h y s i c a lc h e m i c a lo i l t e s t s , m o n i t o r i n ga n dd i a g n o s t i c so f o i l f i l l e dt r a n s f o r m e r s c 】p r o c e e d i n g so f1 4 t hi n t e r n a t i o n a lc o n f e r e n c e0 1 1d i e l e c t r i c l i q u i d s 2 0 0 2 ，3 ：2 5 - 2 8 f18 】m u h a m m a da r s h a d ，s y e dm i s l a ma n da b d u lk h a l i q p