[發明專利]一種多參數賦權組合下牽引變壓器服役年限估算的方法

有效

• 申請號: 202010150333.8
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111308286B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 郭蕾;代祿喻;張玉琳
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G01R31/16;G01N30/02;G01N3/08
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

1.一種多參數賦權組合下牽引變壓器服役年限估算的方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：搭建平臺

搭建沖擊負荷綜合試驗平臺，該試驗平臺主要由試驗箱體(1)、第一隔板(2)、第二隔板(3)、絕緣油(4)、絕緣紙(5)、電熱板(6)、沖擊負荷模擬發生器(7)、頻域介電譜測試儀(8)、液相色譜儀(9)、拉伸強度測試儀(10)、電腦(11)、恒溫箱(12)、三電極系統(13)、閥門(14)、油流口(15)、輸流管(16)組成，第一隔板(2)、第二隔板(3)將試驗箱體(1)分為第一試驗區域(17)、第二試驗區域(18)、第三試驗區域(19)，絕緣紙(5)夾在電熱板(6)中，絕緣油(4)裝在第一試驗區域(17)中，絕緣油(4)的高度高于電熱板(6)，恒溫箱(12)、三電極系統(13)放置在第二試驗區域(18)中，拉伸強度測試儀(10)放置在第三試驗區域(19)中；

第二步：參數測量

啟動所述沖擊負荷模擬發生器(7)，以天為單位，設定總沖擊時間為T天，將每一天沖擊后的所述絕緣油(4)和所述絕緣紙(5)取出進行以下測試：

啟動所述頻域介電譜測試儀(8)，將每一天沖擊后的所述絕緣紙(5)放置于三電極系統(13)中，設定所述恒溫箱(12)溫度為25℃，測試每一天沖擊時間后所述絕緣紙(5)的工頻介質損耗因數P次，記為tanδ(i,t)，最后將測試數據保存至所述電腦(11)；

打開所述油流口(15)，打開所述閥門(14)，取所述絕緣油(4)至所述液相色譜儀(9)中，測試每一天沖擊后油中糠醛含量P次，記為WC(i,t)，最后將測試數據保存至所述電腦(11)；

啟動所述拉伸強度測試儀(10)，將每一天沖擊后的所述絕緣紙(5)放在所述拉伸強度測試儀(10)中，測試每一天沖擊時間后所述絕緣紙(5)的拉伸強度P次，記為TS(i,t)，最后將測試數據保存至所述電腦(11)；

tanδ(i,t)、WC(i,t)、TS(i,t)中，i表示第i次測試，t表示第t天沖擊時間；

第三步：異常值剔除處理

對同一沖擊時間下測試的工頻介質損耗因數tanδ(i,t)、拉伸強度TS(i,t)及油中糠醛含量WC(i,t)進行異常值剔除預處理，方法如下：

將同一沖擊時間下的工頻介質損耗因數tanδ(i,t)、拉伸強度TS(i,t)及油中糠醛含量WC(i,t)形成數據集合：x_1,n,t，x_2,n,t，x_3,n,t，…x_i,n,t，i表示第i次測試，n表示測試特征，n＝1表示工頻介質損耗因數tanδ(i,t)特征，n＝2表示拉伸強度TS(i,t)特征，n＝3表示油中糠醛含量WC(i,t)特征；

計算每個特征在同一沖擊時間下的均值u_n,t和方差σ²_n,t：

剔除不在u_n,t±3σ²_n,t范圍內的數據點，記錄每個特征在同一沖擊時間下剔除數據點的數量分別為k_1,t、k_2,t、k_3,t，取k＝max{k_1,t，k_2,t，k_3,t}，若特征n剔除的數量k_n,t＜k，則再隨機剔除掉k-k_n,t個該特征下的值，剔除異常點后形成新的數據集：x′_1,n,t，x′_2,n,t，x′_3,n,t，…x′_P-k,n,t，重新計算每個特征剩下的P-k個點在同一沖擊時間下工頻介質損耗因數、拉伸強度及油中糠醛含量的均值和方差u_n,t′,σ²_n,t′，表達式如下：

第四步：確定各參數權重

剔除異常數值后，利用變異系數法對每個特征在同一沖擊時間下的工頻介質損耗因數、拉伸強度及油中糠醛含量進行權重Q_n,t計算，方法如下：

計算變異系數V_n,t：

計算權重Q_n,t：

第五步：牽引變壓器服役年限估算

首先將每個特征在同一沖擊時間下u_n,t′進行標準化，得到歸一化后的u_n,t″，獲取牽引變壓器服役年限的特征參量χ_t：

χ_t＝Q_1,t×u_1,t″+Q_2,t×u_2,t″+Q_3,t×u_3,t″ (7)

將不同沖擊時間下牽引變壓器服役年限的特征參量χ_t與沖擊時間t進行擬合，擬合方法如下：

設定擬合多項式：

H(t)＝a₀+a₁t+a₂t²+a₃t³+a₄t⁴ (8)

式中，H(t)為擬合函數，a₀、a₁、a₂、a₃、a₄為擬合系數；

計算偏差平方和Loss：

對擬合系數a₀、a₁、a₂、a₃、a₄分別求其偏導數為0：

化簡式(10)～(14)：

將所有只含有t的系數寫成第一個矩陣B：

將所有只含有擬合系數寫成第二個矩陣A：

將所有含有χ_t的系數寫成第三個矩陣Y：

解矩陣方程BA＝Y，得到擬合系數a₀、a₁、a₂、a₃、a₄，將擬合系數代入到式(8)中，得到多參數賦權組合下關于沖擊負荷對牽引變壓器服役年限計算的表達式，則役齡Life表示為：

Life＝Γ(H(t)) (23)

式中，Γ(H(t))表示擬合多項式H(t)的反函數。