基于油色譜在線監(jiān)測的變壓器狀態(tài)預警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力變壓器狀態(tài)評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于油色譜在線監(jiān)測的 變壓器狀態(tài)預警方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的電氣設(shè)備之一，其直接影響電力系統(tǒng)的安全運行水 平，一旦發(fā)生事故，會造成巨大的直接和間接損失。目前，大型電力變壓器一般都為油浸式 變壓器，通常由鐵芯、一次繞組、二次繞組、油箱、高低壓絕緣套管等部件構(gòu)成，復雜的組成 結(jié)構(gòu)影響了變壓器運行的可靠性。變壓器的故障按變壓器本體劃分可分為內(nèi)部故障和外部 故障兩種，變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的故障被稱為內(nèi)部故障。內(nèi)部故障主要有各相繞組間的相間 短路、繞組線匝之間的匝間短路、繞組與油箱外殼接地等。外部故障主要有油箱外部發(fā)生的 絕緣套管閃絡(luò)、絕緣套管損壞或破碎引起的外殼接地、引出線間的相間短路等。變壓器內(nèi)部 故障對變壓器造成的損害遠大于外部故障，是變壓器故障診斷和分析中的重點和難點。
[0003] 傳統(tǒng)的變壓器內(nèi)部故障診斷和分析包括特征氣體法和三比值法，但是兩者的判據(jù) 較為簡單，結(jié)論有時存在一定偏差。部分文獻對油色譜分析方法進行了改進，近年來，人工 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊數(shù)學、支持向量機、灰色系統(tǒng)理論等各種智能技術(shù)被引入變壓器故障診斷預 警中，大大提高診斷變壓器故障準確率。通過以上方法改進，較傳統(tǒng)診斷方法準確率有所提 高，但是并沒有解決三比值法或特征氣體法的局限性。
[0004] 現(xiàn)在的油色譜分析主要基于定期的檢測數(shù)據(jù)，其間隔時間較長，通常都大于三個 月，有時甚至是一年，間隔期間的變壓器狀態(tài)難以評估。實際運行中發(fā)現(xiàn)，變壓器的潛伏故 障不僅和氣體的濃度相關(guān)，還和氣體濃度連續(xù)變化趨勢相關(guān)，通過對氣體濃度變化趨勢分 析，可以解決傳統(tǒng)油色譜分析的不足，如何實時監(jiān)測變壓器的狀態(tài)，及時準確的發(fā)現(xiàn)變壓器 潛伏故障，是當前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)在的油色譜分析基于定期的檢測數(shù)據(jù)，其間隔 時間較長，間隔期間的變壓器狀態(tài)難以評估的問題。本發(fā)明的基于油色譜在線監(jiān)測的變壓 器狀態(tài)預警方法，根據(jù)油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，將油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)變化分為慢速漸 變、快速漸變、輕度躍變和嚴重躍變四種類型，在此基礎(chǔ)上，建立了變壓器狀態(tài)預警模型，并 制定了相應的狀態(tài)檢修策略，實時監(jiān)測變壓器的狀態(tài)，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛伏故障，提高變壓器 的運行可靠性，具有良好的應用前景。
[0006] 為了解決達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種基于油色譜在線監(jiān)測的變壓器狀態(tài)預警方法，其特征在于：包括以下步驟，
[0008] 步驟（A)，對油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行ETL處理（數(shù)據(jù)抽取處理），作出油色譜在 線監(jiān)測數(shù)據(jù)的圖形，并實時檢測油色譜監(jiān)測數(shù)據(jù)；
[0009] 步驟（B)，若檢測到油色譜監(jiān)測數(shù)據(jù)為漸變現(xiàn)象，漸變現(xiàn)象包括快速漸變和慢速漸 變，計算監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率，區(qū)分快速漸變和慢速漸變，并估算檢修時間；
[0010] 步驟（C)，若檢測到油色譜監(jiān)測數(shù)據(jù)為躍變現(xiàn)象，躍變現(xiàn)象包括輕度躍變和嚴重躍 變，去除油色譜中的偽躍變，根據(jù)氣體濃度的躍變大小，區(qū)分為輕度躍變和嚴重躍變；
[0011] 步驟（D)，根據(jù)步驟（B)和步驟（C)確定的油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化類型，確定 變壓器的狀態(tài)，從而進行檢修。
[0012] 前述的基于油色譜在線監(jiān)測的變壓器狀態(tài)預警方法，其特征在于：步驟（B)，計算 監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率，區(qū)分快速漸變和慢速漸變，并估算檢修時間，包括以下步驟，
[0013] (BI)分析變壓器內(nèi)氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)斜率時，若存在拐點，則從拐點處開始得到氣體 監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率，若無拐點，則從起始時計算得到氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率，計算公 式，如公式（1)所示，
[0015] 其中，k為油色譜的氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率，C1為起始時或者拐點開始時油色譜 內(nèi)監(jiān)測氣體的濃度數(shù)據(jù)，C2為當前油色譜內(nèi)監(jiān)測氣體的濃度數(shù)據(jù)，T為監(jiān)測天數(shù)；
[0016] (B2)以三個月內(nèi)油色譜內(nèi)氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率為參考，若發(fā)現(xiàn)超過設(shè)置的平 均斜率閾值時，該變壓器故障率將快速增長為漸變現(xiàn)象，
[0017] (B3)根據(jù)平均斜率值，區(qū)分快速漸變和慢速漸變；
[0018] (B4)從漸變的拐點開始，對在變壓器內(nèi)氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)進行指數(shù)函數(shù)模型，通過計 算氣體濃度達到注意值濃度所需的天數(shù)t，指數(shù)函數(shù)模型，如下式所示，
[0019] Q=K(a)t
[0020] 其中，t為檢修時間，Q為氣體濃度注意值，K(a)為指數(shù)函數(shù)模型，a是油色譜的氣 體監(jiān)測數(shù)據(jù)漸變曲線，根據(jù)最小二乘法擬合函數(shù)得到的值。
[0021] 前述的基于油色譜在線監(jiān)測的變壓器狀態(tài)預警方法，其特征在于：步驟（C)，去除 油色譜中的偽躍變，根據(jù)氣體濃度的躍變大小，區(qū)分為輕度躍變和嚴重躍變，包括以下步 驟，
[0022] (Cl)列出判斷條件公式⑵和公式（3)，
[0023] Cn-CnlSQ ⑵
[0024] Cn+-Cn ^Q (3)
[0025] 其中，Cn為測量點為n時，油色譜內(nèi)監(jiān)測氣體的濃度數(shù)據(jù)；Cni為測量點為n-1時， 油色譜內(nèi)監(jiān)測氣體的濃度數(shù)據(jù)；Cn+1為測量點為n+i時，油色譜內(nèi)監(jiān)測氣體的濃度數(shù)據(jù)，Q為 判斷躍變設(shè)定的閾值，即為氣體濃度注意值；
[0026] (C2)若公式⑵成立，公式⑶不成立，則油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)在測量點n時，發(fā) 生偽躍變，將其去除；
[0027] (C3)若公式⑵和公式⑶同時成立，則油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)在測量點n時，發(fā)生 躍變現(xiàn)象，若Cn大于導則規(guī)定的氣體濃度，則油色譜發(fā)生嚴重躍變；SCn小于導則規(guī)定的氣 體濃度，則油色譜發(fā)生輕度躍變。
[0028] 前述的基于油色譜在線監(jiān)測的變壓器狀態(tài)預警方法，其特征在于：(Cl)判斷躍變 設(shè)定的閾值Q為導則規(guī)定氣體濃度的2倍。
[0029] 前述的基于油色譜在線監(jiān)測的變壓器狀態(tài)預警方法，其特征在于：步驟（D)，根據(jù) 步驟（B)和步驟（C)確定的油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化類型，確定變壓器的狀態(tài)，從而進行 檢修，具體如下，
[0030] (1)若油色譜在線監(jiān)測為慢速漸變，則6個月內(nèi)無需檢修；
[0031] (2)若油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為快速漸變，則通過指數(shù)函數(shù)模型，計算油色譜內(nèi)氣體 濃度到度到達氣體濃度注意值的天數(shù)，給予檢修人員參考；
[0032] (3)若油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為輕度躍變，則三個月內(nèi)檢修；
[0033] (4)若油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為嚴重躍變，則立即檢修。
[0034] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的基于油色譜在線監(jiān)測的變壓器狀態(tài)預警方法，根 據(jù)油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，將油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)變化分為慢速漸變、快速漸變、輕度躍 變和嚴重躍變四種類型，在此基礎(chǔ)上，建立了變壓器狀態(tài)預警模型，并制定了相應的狀態(tài)檢 修策略，實時監(jiān)測變壓器的狀態(tài)，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛伏故障，提高變壓器的運行可靠性，具有 良好的應用前景。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發(fā)明的基于油色譜在線監(jiān)測的變壓器狀態(tài)預警方法的流程圖。
[0036] 圖2是CH4氣體濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢圖。
[0037] 圖3是H2氣體濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化趨勢圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面將結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。
[0039] 本發(fā)明的基于油色譜在線監(jiān)測的變壓器狀態(tài)預警方法，包括以下步驟，
[0040] 步驟（A)，對油色譜在線監(jiān)測數(shù)據(jù)進行ETL處理（數(shù)據(jù)抽取處理），作出油色譜在 線監(jiān)測數(shù)據(jù)的圖形，并實時檢測油色譜監(jiān)測數(shù)據(jù)；
[0041] 步驟（B)，若檢測到油色譜監(jiān)測數(shù)據(jù)為漸變現(xiàn)象，漸變現(xiàn)象包括快速漸變和慢速漸 變，其中，慢速漸變是指氣體濃度在較長時間總體變化緩慢上升，變化趨勢平緩，沒有加速 變化趨勢，此現(xiàn)象變壓器正常老化引起的變，變壓器一般能長時間保持正常運行；快速漸變 是指氣體濃度在某個拐點后，總體變化趨勢上升較快，但其氣體濃度和絕對速率大都沒有 超過注意值，且變化趨勢沒有趨緩跡象，此現(xiàn)象大多數(shù)由變壓器油過熱、油中雜質(zhì)過多、負 荷過重等原因引起，變壓器正處于故障潛伏期，計算監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率，區(qū)分快速漸變和 慢速漸變，并估算檢修時間，包括以下步驟，
[0042] (BI)分析變壓器內(nèi)氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)斜率時，若存在拐點，則從拐點處開始得到氣體 監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率，若無拐點，則從起始時計算得到氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率，計算公 式，如公式（1)所示，
[0044] 其中，k為油色譜的氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率，C1為起始時或者拐點開始時油色譜 內(nèi)監(jiān)測氣體的濃度數(shù)據(jù)，C2為當前油色譜內(nèi)監(jiān)測氣體的濃度數(shù)據(jù)，T為監(jiān)測天數(shù)；
[0045] (B2)以三個月內(nèi)油色譜內(nèi)氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均斜率為參考，若發(fā)現(xiàn)超過設(shè)置的平 均斜率閾值時，該變壓器故障率將快速增長為漸變現(xiàn)象，
[0046] (B3)根據(jù)平均斜率值，區(qū)分快速漸變和慢速漸變，其中，各氣體的平均斜率