基于多元溶解化学特征参量的变压器纸绝缘老化评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多元溶解化学特征参量的变压器纸绝缘老化评估方法，先根据变压器油中各化学化合物相关机理特性的研究，选取表征变压器纤维素纸降解的多元化学特征参量；结合主客观综合赋权方法，对各化学特征参量之间的综合权重进行合理分配获取；采用逼近于理想解的排序理论方法获取不同老化阶段下的综合评价指标，解决方案决策矩阵总体优劣程度的问题；获得多元化学特征参量的属性决策老化综合评估关系；建立多元化学特征参量下的综合评价指标与纤维素绝缘纸聚合度数值的寿命模型。本发明专利技术采用多元耦合化学特征参量评估方法，预测变压器纸绝缘寿命更科学准确，使电力系统运行更可靠、安全、稳定。稳定。稳定。

【技术实现步骤摘要】
基于多元溶解化学特征参量的变压器纸绝缘老化评估方法


[0001]本专利技术涉及变压器绝缘老化状态评估领域，具体涉及一种基于多元溶解化学特征参 量的变压器纸绝缘老化评估方法。

技术介绍

[0002]变压器油纸内绝缘系统由绝缘油和绝缘纸共同组成。在变压器运行过程中，油纸绝 缘系统长期受到电、热和机械应力的协同作用，其绝缘性能会逐渐下降进而发生不可逆 的劣化。尽管如此，现场变压器可以采用滤油或者换油等措施改善绝缘油的品质，而绝 缘纸老化后难以更换并且是主要导致变压器机械强度下降的元凶，因此一般认为绝缘纸 是准确评估变压器使用寿命的关键因素。
[0003]监测绝缘油中的化学特征参量是表征变压器纸绝缘老化状态的重要手段，主要包括 糠醛、5羟甲基糠醛，甲醇、乙醇等低分子醇类，酸类等油中溶解化合物指标。该方法可 在设备不停电的方式下进行无损操作，因此备受广泛关注。近年来，国内外学者围绕多 参量表征纸绝缘老化程度开展了一系列工作。然而，由于不同指标生成机理不同，他们 能反映的变压器老化状态及表征绝缘寿命的维度亦不同，且不同化学特征参量会受到温 度、水分、氧气等多因素的不同程度影响，故仅采用单一特征参量无法全面、可靠地评 估变压器的绝缘状态。近年来，国内外学者围绕多参量表征纸绝缘老化程度主要聚焦在 以下方面。1)引入逐步回归分析和因子分析方法，解析糠醛、溶解气体、微水和酸值与 聚合度的关系，最终压缩为主成分因子判断变压器纸绝缘状态；2)利用少数化学特征参 量建立了预测聚合度的多元线性回归模型；3)通过采用多指标综合评价方法，综合研究 了时间、温度、糠醛和总烃与聚合度之间的关系式；4)基于油色谱数据提出了有效评估变 压器寿命模型的方法，分别是主成分回归方法和自学习方法。
[0004]以往的研究使用独立的多元统计方法定量老化评估模型，这使得油纸绝缘寿命预测 具有一定的失效概率，无法满足对各个老化状态下纸绝缘降解程度的定量诊断。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种基于多元溶解化学特征参量的变压器纸绝缘老化评估方法，采用多 元耦合化学特征参量评估方法，预测变压器纸绝缘寿命更科学准确，并且该诊断方法具 有无损、方便且准确的特点，更利于变压器的检修和维护。
[0006]本专利技术的技术方案是，一种基于多元溶解化学特征参量的变压器纸绝缘老化评估方 法，包括以下步骤：
[0007]S1、调查绝缘油中化合物的物化特性、与老化关联程度和稳定性，并同时考虑实际运 行的检测含量以及分析其产生机理的基础上，选取多种化学化合物作为绝缘油中多元化 学特征参量；
[0008]S2、对绝缘油和绝缘纸进行预处理操作，然后进行加速热老化实验，获取不同老化阶 段下由S1中确定的绝缘油中多元化学特征参量浓度；
[0009]S3、从主客观综合赋权方法出发，利用属性层次无结构决策主观方法，获得绝缘油中 多元化学特征参量分别所占评估体系的主观权重Wc；应用熵权法，根据S2得到的绝缘 油中多元化学特征参量浓度，计算获得绝缘油中多元化学特征参量分别所占评估体系的 客观权重W
j
；结合主观权重Wc和客观权重W
j
，引入综合权重W从化学特征参量的自身 属性出发，对表征变压器纸绝缘的多种化学特征参量的相对重要程度进行重新分配；
[0010]S4、根据各化学特征参量的综合权重，采用逼近于理想解的排序理论方法获取不同老 化阶段下的综合评价指标，并分析不同老化阶段下的综合评价指标与绝缘纸聚合度的规 律分布，建立不同老化阶段下多元化学特征参量的综合评价指数与绝缘纸聚合度的寿命 模型；以该模型为依据来进行变压器纸绝缘的老化评估。
[0011]进一步地，S1中，选取化学特征参量时，从呋喃化合物、低分子醇类化合物、碳氧 气体和水溶性酸中各选取至少一项，选取的化学特征参量为标志纸绝缘老化的重要化合 物。
[0012]进一步地，S1中，取多种化学特征参量，发现以下七种化学化合物为最优组合方 案，分别为糠醛、CO、CO2、甲醇、乙醇、酸值以及5-羟甲基糠醛。
[0013]进一步地，S2中，预处理操作是选取一定的绝缘纸和绝缘油，置于真空浸油箱里进 行真空干燥和真空浸油处理；加速热老化实验操作时，将预处理结束的样品进行抽真空 操作，再将密封良好的老化罐放入老化箱中进行加速热老化处理，进而按照划分的老化 阶段，进行检测获取不同老化阶段下由S1中确定的绝缘油中多元化学特征参量浓度。
[0014]进一步地，S3中，利用属性层次无结构决策主观方法，获得主观权重Wc，该方法实 施过程中，省略计算特征向量和一致性检验的过程，提高运算效率。
[0015]进一步地，S3中，各化学特征参量的主观权重基于1-9标度法确定。a1,a2,
…
,a7,为7 个化学特征参量，两两比较七种化学化合物的相对重要性，记为a
ij
和a
ji
，k即为依据1-9 标度法中获得的具体重要程度数值；后将所述1-9标度判断矩阵转换为属性层次模型下的 测度判断矩阵，具体转化数学表达式为：
[0016][0017]式中，i,j＝1,2,
…
,7,按属性测度的要求，u
ij
>0和u
ji
>0，显然有u
ii
＝0，且u
ij
+u
ji
＝1；
[0018]所述主观权重W
c
的计算公式为：
[0019]W
c
＝(W
c1
,W
c2
,
…
W
cn
)
T
；
[0020]式中，W
cn
表示第n个指标的主观权重，且∑W
c
＝1。
[0021]进一步地，设有n个评价对象，即老化时间，m个评价指标所构成的评价矩阵为 X＝(x
ij
)
nxm
；S3中，各参量的客观权重确定时，先对各化学特征参量进行标准化处理，具 体采用
逆指标标准化公式，获得标准处理后的矩阵R＝(r
ij
)
n
×
m
：
[0022][0023]式中，r
ij
为标准化后的指标数据评价指标的隶属度；
[0024]某个指标的熵值越大，表明数据分布越分散，其不确定性越强，假如第j个化学特征 参量的数值分布越分散，说明相应指标的相对重要度也越高，则所述第j个指标的熵为：
[0025][0026]式中，为第j个指标下第i个对象占该指标的比重，所涉及的m个指标 中，所述第j项指标的客观权重数学表达式为:
[0027][0028]由主观权重的求解同理可知，W
j
∈[0,1]，且∑W
j
＝1。
[0029]进一步地，S3中，引入综合权重W＝(W1,W2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多元溶解化学特征参量的变压器纸绝缘老化评估方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、调查绝缘油中化合物的物化特性、与老化关联程度和稳定性，并同时考虑实际运行的检测含量以及分析其产生机理的基础上，选取多种化学化合物作为绝缘油中多元化学特征参量；S2、对绝缘油和绝缘纸进行预处理操作，然后进行加速热老化实验，获取不同老化阶段下由S1中确定的绝缘油中多元化学特征参量浓度；S3、从主客观综合赋权方法出发，利用属性层次无结构决策主观方法，获得绝缘油中多元化学特征参量分别所占评估体系的主观权重Wc；应用熵权法，根据S2得到的绝缘油中多元化学特征参量浓度，计算获得绝缘油中多元化学特征参量分别所占评估体系的客观权重W
j
；结合主观权重Wc和客观权重W
j
，引入综合权重W从化学特征参量的自身属性出发，对表征变压器纸绝缘的多种化学特征参量的相对重要程度进行重新分配；S4、根据各化学特征参量的综合权重，采用逼近于理想解的排序理论方法获取不同老化阶段下的综合评价指标，并分析不同老化阶段下的综合评价指标与绝缘纸聚合度的规律分布，建立不同老化阶段下多元化学特征参量的综合评价指数与绝缘纸聚合度的寿命模型；以该模型为依据来进行变压器纸绝缘的老化评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S1中，选取化学特征参量时，从呋喃化合物、低分子醇类化合物、碳氧气体和水溶性酸中各选取至少一项，选取的化学特征参量为标志纸绝缘老化的重要化合物。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：S1中，选取多种化学特征参量，发现以下七种化学化合物为最优组合方案，分别为糠醛、CO、CO2、甲醇、乙醇、酸值以及5-羟甲基糠醛。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S2中，预处理操作是选取一定的绝缘纸和绝缘油，置于真空浸油箱里进行真空干燥和真空浸油处理；加速热老化实验操作时，将预处理结束的样品进行抽真空操作，再将密封良好的老化罐放入老化箱中进行加速热老化处理，进而按照划分的老化阶段，进行检测获取不同老化阶段下由S1中确定的绝缘油中多元化学特征参量浓度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S3中，利用属性层次无结构决策主观方法，获得主观权重Wc，该方法实施过程中，省略计算特征向量和一致性检验的过程，提高运算效率。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：S3中，各化学特征参量的主观权重基于1-9标度法确定。a1,a2,
…
,a7,为7个化学特征参量，两两比较这七种化学化合物的相对重要性，记为a
ij
和a
ji
，k即为依据1-9标度法中获得的具体重要程度数值；后将所述1-9标度判断矩阵转换为属性层次模型下的测度判断矩阵，具体转化数学表达式为：
式中，i,j＝1,2,
…
,7,按属性测度的要求，u
ij
>0和u
ji
>0，显然有u
ii
＝0，且u
ij
+u
ji
＝1；所述主观权重W
c
的计算公...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑含博，张恩泽，张潮海，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：