專利名稱：：基于區(qū)間數(shù)學理論的電力變壓器故障診斷方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及電力主設備故障診斷
技術(shù)領域：
，特別涉及基于區(qū)間數(shù)學理論的電力變壓器故障診斷方法。
背景技術(shù)：
：電力變壓器故障診斷一直得到學術(shù)界與工程界的廣泛重視?；趯＜蚁到y(tǒng)、模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡等人工智能技術(shù)的油浸電力變壓器故障綜合診斷被廣泛地研究，但以上的這些方法往往都需要大量的統(tǒng)計信息與先驗知識，因而計算、訓練復雜，而實際變壓器故障的復雜性與運行環(huán)境的惡劣又造成了故障知識不完備或檢測信息缺失，使得它們在診斷能力、適用性和知識獲取方面還不盡人意，在實際的使用中存在一定問題。變壓器油三比值法由于可以發(fā)現(xiàn)變壓器中的潛伏故障，作為變壓器故障診斷的主要手段而廣泛應用?；贗EC三比值法的變壓器絕緣故障診斷方法是經(jīng)過脫氣后，采用色譜分析變壓器油樣中各氣體組分含量，通過計算CH4/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6，將選用的五種特征氣體構(gòu)成三對比值，在相同情況下將這些比值以不同的編碼表示。根據(jù)測試結(jié)果計算得出編碼，并把三對比值換算成相應的編碼組，查找出對應的故障類型和故障性質(zhì)。目前用于變壓器故障診斷的各種規(guī)程和導則中，一般只給出了一個判斷故障邊界的描述，難以表述故障和各個特征量之間的客觀規(guī)律。采用三比值法來判斷變壓器絕緣故障類型時，給出的氣體比值的邊界點O.l、1、3是根據(jù)大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)得到的，邊界點的取值具有一定的發(fā)散性和模糊性。當氣體的比值在邊界點附近時，數(shù)據(jù)的細小變化容易使編碼發(fā)生很大的變化，從而引起誤判絕緣故障類型。由于故障形態(tài)與故障類型的復雜關系以及故障分類的模糊性，三比值法往往難以勝任，尤其是在編碼的邊界處，模糊性增大，三比值法的誤差也隨之加大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于彌補傳統(tǒng)三比值方法的不足，更好的描述邊界點統(tǒng)計上的分散特性，以更準確地診斷變壓器的故障，提供一種具有很好的實用性、推廣性和自適應性的基于區(qū)間數(shù)學理論的電力變壓器故障診斷方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種基于區(qū)間數(shù)學理論的電力變壓器故障診斷方法，包括下列步驟(1)使用氣密性好的注射器進樣，對懷疑有故障的設備，至少應兩次進樣，取其平均值；(2)所采集的油樣在油氣分離室中進行超聲波和真空脫氣分離后，利用氣相色譜儀進行組分和含量的分析，分析對象為氫、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔以及一氧化碳和二氧化碳；(3)通過計算甲烷CH4/乙烯C2H4、甲烷CPV氫H2、乙烯(^2114/乙烷(:2116，將選用的五種特征氣體構(gòu)成三對比值，在相同情況下將這些比值以不同的編碼表示，用『0．08，0．12]、、[2．9，3．1]三個區(qū)間作為標準區(qū)間，將油中氣體組分三比值的氣體區(qū)間進行劃分，形成用區(qū)間代替點的三比值法編碼規(guī)則；[OOlo]f4)取多次實驗測得的氣體含量三比值最值形成各比值的區(qū)間數(shù)；[OOl1]f5)利用提出的可信度度量函數(shù)描述的區(qū)間數(shù)大小比較方法，將多次實驗測得的氣體含量三比值區(qū)間與基準區(qū)間數(shù)進行大小比較，結(jié)合第三步所述編碼規(guī)則，把三對比值換算成相應的編碼，確定對應的故障類型和故障性質(zhì)。[OOl2]所述(3)、(4)、(5)具體為令W—C。H。／C。H4，Y—CH4／H。，X—C。H4／C。H。，貝0形=，y一，x，=；[OOl3]比較待測區(qū)間數(shù)與基準區(qū)間的大小設區(qū)間數(shù)X=[菇，髫]，F(xiàn)=扎Y]最，(R)，區(qū)間的中點為Mid(詹)=(蓋+茗)／2，區(qū)間的半徑為Rad(x)=(X一曲／2，區(qū)間的寬度為Wid(x卜搿～X，則[OOl431)．若；<上，稱又真小于夕，記作耍<礦；[OOl5]2)．若麓id(耍j<Mid(力，稱j擬小于P，記作j《礦，[OOl6]3)．若x—Y且x—Y，稱膏真等于丸記作j=p，[OOl7]4)．若Mid(耍)=黼id(礦)，稱j擬等于九記作j釜礦，[OOl8]設抵和多個待比較區(qū)間X，(i—l，2，…，Ⅱ1)的中點分別為md(X。)和撕d(x，)，半徑分別為r<,=Rad(L)和r，*Rad(X，)，并記d=U／d(％)一鮒d(X，)，可信度度量函數(shù)表達式如下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>式中P∈{(1／M)；M}，M為有限大的整數(shù)，圖2基于區(qū)間數(shù)學理論的改進三比值法流程圖。具體實施例方式表1和表2分別是三比值法故障類型判斷方法和本發(fā)明的用區(qū)間代替點的三比值法編碼規(guī)則列表。表l三比值法故障類型判斷方法<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2用區(qū)間代替點的三比值法編碼規(guī)則<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>下面以某變電所主變進行故障診斷為實例，進一步說明本發(fā)明?！?、數(shù)據(jù)收集如圖1系統(tǒng)流程圖所示，使用氣密性好的注射器對變壓器油樣進行及時采集，所采集的油樣在油氣分離室中進行超聲波和真空脫氣分離，并將故障氣體注入色譜分析儀進行組分和含量的分析，分析對象為氫、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔以及一氧化碳和二氧化碳等。所采集數(shù)據(jù)如表3所示。表3某變電所12.25油樣數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>二.故障診斷方法具體步驟如下(1)通過計算CH4/C2H4、CH4/H2、C2H4/C2H6，將選用的五種特征氣體構(gòu)成三對比值，在相同情況下將這些比值以不同的編碼表示。用、、[2.9，3.1]三個區(qū)間作為標準區(qū)間，將油中氣體組分三比值的氣體區(qū)間進行劃分，形成用區(qū)間代替點的三比值法編碼規(guī)則。(2)利用提出的可信度度量函數(shù)描述的區(qū)間數(shù)大小比較方法，將多次實驗測得的氣體含量三比值區(qū)間與基準區(qū)間數(shù)進行大小比較，結(jié)合第(1)步中的三比值法編碼規(guī)則，把三對比值換算成相應的編碼，以確定對應的故障類型和故障性質(zhì)。其具體流程如圖2所示a.按照上述幾步的方法，多次實驗獲得油中各氣體的含量，計算CH/Cy^、CH4/H2、cyvc2He三對比值，取其最值，形成待測區(qū)間數(shù)，令W=C2H2/C2H4，Y=CH4/H2，X=C2H4/C2H6，則#,=《=,鳥=;b.比較待測區(qū)間數(shù)與基準區(qū)間的大小設區(qū)間數(shù)1=[2，I]，f[Z,;]E/(R)，區(qū)間的中點為狙d(f)=(￡+^)/2,區(qū)間的半徑為13(1(±)=(5—j)/2，區(qū)間的寬度為Wid(fh;—j,則1).若x〈y，稱f真小于f，記作i〈'f;2).若組d(f)<Mid《]P),稱f擬小于l"'，記作i〈f;3).若s二y且x二y，稱l真等于f，記作i;4).若:組d(f),ici(f),稱i擬等于f，記作if當各個區(qū)間都與基準區(qū)間J^:有重疊時，區(qū)間的大小比較問題，利用可信度度量函數(shù)描述的新的區(qū)間大小比較方法，以基準區(qū)間i為基準來解決設之和多個待比較區(qū)間《(i二1，2，…，m)的中點分別為組d(夂好PMid(i;)，半徑分別為r^Rad《為)和rFfcwJ(i',)，并記c/,=蘊rf(夂)-JfiW(f,)，所述可信度度量函數(shù)表達式如下所示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>式中pG{(1/M);M}，M為有限大的整數(shù)。p的取值反映了決策者對"將非常接近擬相等(即兩個區(qū)間的中點非常接近)的擬小于情形認定為小于"和"將非常接近擬相等的擬大于情形認定為小于"所持的態(tài)度和傾向(或稱愛好偏向)。由區(qū)間數(shù)大小比較的定義，d^-(r。+r0時，對應著區(qū)間烏真大于區(qū)間f。的情形；-f^+r^di<0時，對應著區(qū)間ii擬大于區(qū)間f』勺情形；4=0時，對應著區(qū)間f,擬等于區(qū)間烏的情形;0<4<r0+ri時，對應著區(qū)間i',擬小于區(qū)間之的情形；d,〉r,'+n時，對應著區(qū)間》,真大于區(qū)間f。的情形。C2H2/C2H4=的編碼為0C2H4/C2H6=編碼為0《=CH4/H2=》、=比較區(qū)間數(shù)1^與f^的大小di=Mid(《)-Mid(《)=(0,9+1,1)/2-(0,942+1,11)/2》0.026Rad(之)(1.1-0.9)/2:0.1Rad(i;)=(〗.11—0.942)/2=0.084r。+A=0.1+0.084=0.184-(r。+ri)^<0時，對應著區(qū)間《擬大于區(qū)間之的情形；即CH4/H2=編碼為2由此得到三比值的區(qū)間化處理后的編碼為"020"，故障類型為低溫過熱。三、計算結(jié)果分析根據(jù)得到的編碼"020"，按照三比值法故障類型判斷方法，可以確定待檢變壓器故障類型為低溫過熱。我們也可以求得未經(jīng)區(qū)間化處理的平均值為C2H2/C2H4=0，CH4/H2=0.9947，C2H4/C2H6=0.3598，三比值編碼為"000"，沒有故障。通過對變壓器故障部位外觀結(jié)合測試數(shù)據(jù)分析為低溫過熱故障，與經(jīng)區(qū)間化處理的三比值方法計算結(jié)果相符合。本發(fā)明以大慶油田電力集團286座35kV-110kV變電所的582臺主變壓器2001-2009年的變壓器油中含有氣體測試數(shù)據(jù)信息進行實例分析，其診斷結(jié)果與實際情況相符；利用該方法進行故障診斷，診斷正確率明顯比IEC三比值法高，并在大慶油田電力集團變電所主變壓器的檢修中得到實際應用，而且由于基于正C三比值法，很容易地就被檢修人員所接受。權(quán)利要求一種基于區(qū)間數(shù)學理論的電力變壓器故障診斷方法，其特征是，包括下列步驟(1)使用氣密性好的注射器進樣，對懷疑有故障的設備，至少應兩次進樣，取其平均值；(2)所采集的油樣在油氣分離室中進行超聲波和真空脫氣分離后，利用氣相色譜儀進行組分和含量的分析，分析對象為氫、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔以及一氧化碳和二氧化碳；(3)通過計算甲烷CH4/乙烯C2H4、甲烷CH4/氫H2、乙烯C2H4/乙烷C2H6，將選用的五種特征氣體構(gòu)成三對比值，在相同情況下將這些比值以不同的編碼表示，用、[2.9，3.1]三個區(qū)間作為標準區(qū)間，將油中氣體組分三比值的氣體區(qū)間進行劃分，形成用區(qū)間代替點的三比值法編碼規(guī)則；(4)取多次實驗測得的氣體含量三比值最值形成各比值的區(qū)間數(shù)；(5)利用提出的可信度度量函數(shù)描述的區(qū)間數(shù)大小比較方法，將多次實驗測得的氣體含量三比值區(qū)間與基準區(qū)間數(shù)進行大小比較，結(jié)合第三步所述編碼規(guī)則，把三對比值換算成相應的編碼，確定對應的故障類型和故障性質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于區(qū)間數(shù)學理論的電力變壓器故障診斷方法，其特征是，所述(3)、(4)、(5)具體為令W=C2H2/C2H4，Y=CH4/H2，X=C2H4/C2H6，則乘-=,《=[a942,1.11]j,;比較待測區(qū)間數(shù)與基準區(qū)間的大小設區(qū)間數(shù)i弋！，[Z,5]E/(R)，區(qū)間的中點為Mid(X)-(j+^)/2,區(qū)間的半徑為!&1(1)=(;—J)/2，區(qū)間的寬度為ffid(i)=S—!,則I).',:X<》稱irt.小JT，記作i〈f;2).若懇d(i)<Mid(i》),稱i擬小于f'，記作i'<3).若s二y且x二y，稱f真等于f，記作i=f4).若Mid(f卜Mid(f),稱f擬等于f'，記作ie設夂和多個待比較區(qū)間f,(i=l,2,■.，m)的中點分別為狙d〈夂)和Mid〈鳥)，半徑分另ll為r0=Rad(10)禾口r^Rad(f,)，并記c//<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中p∈{(1／M)；M}，M為有限大的整數(shù)，由區(qū)間數(shù)大小比較的定義，d^-(r。+rO時，對應著區(qū)間鳥真大于區(qū)間i;的情形；-(r。+r。)誠<0時，對應著區(qū)間fi擬大于區(qū)間i。的情形;d,=()時，對應著區(qū)間i',擬等于區(qū)間夂的情形；()<d'<r。+rj時，對應著區(qū)間i',擬小于區(qū)間烏的情形；d,>r。+r,時，對應著區(qū)間i,真大于區(qū)間之的情形。全文摘要本發(fā)明涉及電力主設備故障診斷
技術(shù)領域：
，特別涉及基于區(qū)間數(shù)學理論的電力變壓器故障診斷方法。為更好的描述邊界點統(tǒng)計上的分散特性，以更準確地診斷變壓器的故障，提供一種具有很好的實用性、推廣性和自適應性的基于區(qū)間數(shù)學理論的電力變壓器故障診斷方法，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是(1)使用氣密性好的注射器進樣；(2)所采集的油樣在油氣分離室中進行超聲波和真空脫氣分離后，利用氣相色譜儀進行組分和含量的分析；(3)通過計算將選用的五種特征氣體構(gòu)成三對比值并以不同的編碼表示；(4)取多次實驗測得的氣體含量三比值最值形成各比值的區(qū)間數(shù)；(5)確定對應的故障類型和故障性質(zhì)。本發(fā)明主要用于電力變壓器故障診斷。文檔編號G01R31/00GK101692113SQ20091007077公開日2010年4月7日申請日期2009年10月12日優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日發(fā)明者王守相,王慧,王成山,陳秀麗申請人:天津大學