[發(fā)明專利]一種基于外推法的變壓器狀態(tài)故障診斷和預(yù)測方法

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• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113723439A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯靜;王鑫;羊彥;趙天云
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G01N33/28;G06Q10/00;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發(fā)明提供了一種基于外推法的變壓器狀態(tài)故障診斷和預(yù)測方法，本獲取故障氣體的成分含量，建立狀態(tài)預(yù)測方程，通過將故障特征值進(jìn)行歸一化，得到總故障因子，將總故障因子X與給出的故障等級和分檔表進(jìn)行對比，得到故障等級，實現(xiàn)變壓器狀態(tài)預(yù)測以及故障診斷。本發(fā)明利用油氣組分信息進(jìn)行故障狀態(tài)預(yù)測，實現(xiàn)了某型變壓器故障可能出現(xiàn)的時間的估計，以及特定時間段內(nèi)變壓器故障狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，實現(xiàn)了針對變壓器的“故障預(yù)測與健康管理”功能，提高了電力變壓器運行狀態(tài)監(jiān)控水平，優(yōu)化了運行與維修的效率，降低了維護(hù)成本，延長了變壓器的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力設(shè)備領(lǐng)域，尤其是電力變換設(shè)備運行故障診斷與預(yù)測方法，特別指變壓器變壓狀態(tài)故障預(yù)測與健康管理。

背景技術(shù)

電力變壓器是電力系統(tǒng)中的一種重要設(shè)備，其運行的可靠性直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全。對變壓器進(jìn)行故障預(yù)測，可以快速及時的發(fā)現(xiàn)故障，對降低運行成本，提升設(shè)備的使用壽命以及防止突發(fā)事故的發(fā)生具有重要的現(xiàn)實意義。

油中溶解氣體分析法(DGA)技術(shù)是目前變壓器最為常見的監(jiān)測手段，通過變壓器油中溶解氣體色譜分析，可及時掌握變壓器的運行狀況，發(fā)現(xiàn)和跟蹤存在的潛伏性故障。

目前，國內(nèi)外設(shè)計的變壓器故障診斷系統(tǒng)主要是對變壓器是否出現(xiàn)故障進(jìn)行判斷，對出現(xiàn)故障的變壓器通過DGA技術(shù)診斷其故障類型。但在電力行業(yè)中，對未發(fā)生故障但已經(jīng)出現(xiàn)運行不穩(wěn)定，故障癥狀不明顯的變壓器，這些診斷系統(tǒng)無法對存在潛伏性故障的變壓器做出準(zhǔn)確預(yù)測，預(yù)測何時發(fā)生故障，發(fā)生何種類型的故障，但這正是電力部門最關(guān)心的問題。開展電力變壓器的故障預(yù)測研究，對存在潛伏性故障的變壓器，消除安全隱患，確保電網(wǎng)長久穩(wěn)定的運行，具有重要的價值。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于外推法的變壓器狀態(tài)故障診斷和預(yù)測方法。本發(fā)明獲取故障氣體的成分含量，建立狀態(tài)預(yù)測方程，實現(xiàn)變壓器狀態(tài)預(yù)測以及故障診斷。可以預(yù)測變壓器故障可能出現(xiàn)的時間以及特定時間段內(nèi)變壓器的故障狀態(tài)，提高了電力變壓器運行狀態(tài)監(jiān)控水平。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

步驟一：變壓器故障狀態(tài)信息的獲取：以電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T722-2014為依據(jù)，采用高精度油氣分析儀測定變壓器油中氣體的含量為故障特征量，故障特征量包括總烴、 CH4、C2H2和H2含量，用于后續(xù)故障檢測；

步驟二：建立基于外推法的狀態(tài)預(yù)測方程，預(yù)測特定時間段內(nèi)變壓器的故障特征量，同時對因元器件老化、環(huán)境溫度攀升等導(dǎo)致的漸變性故障出現(xiàn)的時間點進(jìn)行預(yù)測；

步驟三：變壓器故障等級和分檔的確定；

將由式(1)、式(2)預(yù)測得到的四個故障特征值進(jìn)行歸一化，得到總故障因子X。

將總故障因子X與給出的故障等級和分檔表進(jìn)行對比，得到故障等級，從而制定相應(yīng)的處置措施。

所述步驟二中采用的外推法的函數(shù)模型有線性模型、指數(shù)曲線模型，其中線性模型的外推法用來研究隨時間按恒定增長率變化的事物，如生長、衰敗、氣候的變遷，適合于因元器件老化、環(huán)溫攀升等漸變性故障。

所述線性外推法采用兩點線性外推進(jìn)行故障狀態(tài)預(yù)測，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

x＝kt+b (1)

公式(1)已知兩個時刻和相應(yīng)時刻的狀態(tài)量值，根據(jù)斜率k相等，求出待預(yù)測時刻故障狀態(tài)量的預(yù)測值，公式(2)是先已知兩個時刻和相應(yīng)時刻的狀態(tài)量值，先求出斜率k，再用公式(2)求解待預(yù)測時刻故障狀態(tài)量的預(yù)測值；