CN102867119B - 一种油浸式变压器状态评估方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油浸式变压器状态评估方法，其利用变压器的理论健康指数HI₁，和试验健康指数HI₂，获取状态评估指数HI，所述指数HI用于评估变压器的健康状态，其中0＜＜1，表示理论健康指数HI₁的比例系数，且满足：

Description

一种油浸式变压器状态评估方法及其装置

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种油浸式变压器状态评估方法及其装置。

背景技术

随着我国电力工业的迅速发展，电力变压器正朝着超高压，大容量的方向发展，电力网也正组织成庞大的区域性甚至跨区域的大电网，一个西电东送、南北互供、全国连网的电网格局正在形成。然而，随着电力设备容量的增大和电网规模的扩大，对电力***的安全运行和供电可靠性提出了更高的要求，近年发生的美国“西部大停电事故”也为我国电力***敲响了警钟。油浸式电力变压器在电力***中的地位举足轻重，是电力***中最重要和最昂贵的电气设备之一，其运行的安全可靠性直接关系到电力***的安全与稳定。因此，提高电力变压器特别是大型电力变压器运行的可靠性对整个电网的安全可靠运行具有十分重要的意义。

除了在变压器设计制造过程中提高其可靠性外，更关键的是要在变压器的运行过程中提高其维护与检修水平。长期以来，我国电力***对变压器的检修策略均采用定期检修模式。即不管该变压器的结构如何，制造厂家的技术水平和产品质量怎样，是否发生过出口短路等情况，都按照相关标准进行定期维修。一方面，这种不管变压器的状态如何，到了规定时间就进行检修的方式往往会引起不需要检修的变压器“小病大治或无病亦治”，在设备尚未发生缺陷、可正常运行的情况下就进行停运检修甚至更换设备，会造成大量人力、物力、财力的浪费。同时，由于大修时空气中潮气和灰尘进入变压器，使不需要大修的变压器在大修后反而可能引起其绝缘水平下降，增加了检修过程中引起变压器新隐患的可能。另一方面，对存在严重缺陷或故障、确实需要大修的变压器由于未到大修周期而没有及时地进行大修，使缺陷不断发展导致事故发生，不能确保电网的安全运行。

发明内容

本发明旨在解决变压器的状态评估这一技术问题而提出了一种油浸式变压器状态评估方法，其特征在于：

步骤（1）：获取变压器的理论健康指数HI₁，所述指数HI₁大于0，且所述指数HI₁是根据变压器油纸自身的绝缘老化规律计算得到的理论值；

步骤（2）：获取变压器的试验健康指数HI₂，所述指数HI₂大于0，且所述指数HI₂是根据对变压器的试验结果确定，所述试验结果包括本体油色谱指数HIF₁、本体油质指数HIF₂、本体介损指数HIF₃、负荷指数HIF₄、历史故障指数HIF₅、套管介损指数HIF₆、极化指数HIF₇、直流电阻HIF₈、局部放电指数HIF₉、有载调压开关油色谱指数HIF₁₀，以及有载调压开关油质指数HIF₁₁，且HIF₁至HIF₁₁均大于0；

步骤（3）：获取状态评估指数HI，所述指数HI用于评估变压器的健康状态，其中0<<1，表示理论健康指数HI₁的比例系数，且满足：

；

步骤（4）：以所得HI为依据，调用变压器的维护策略。

另外，本发明还公开了实施上述评估方法的装置，其特征在于，所述装置包括：

理论健康指数获取单元，用以获取变压器的理论健康指数HI₁，所述指数HI₁大于0，且所述指数HI₁是根据变压器油纸自身的绝缘老化规律计算得到的理论值；

试验健康指数获取单元，用以获取变压器的试验健康指数HI₂，所述指数HI₂大于0，且所述指数HI₂是根据对变压器的试验结果确定，所述试验结果包括本体油色谱指数HIF₁、本体油质指数HIF₂、本体介损指数HIF₃、负荷指数HIF₄、历史故障指数HIF₅、套管介损指数HIF₆、极化指数HIF₇、直流电阻HIF₈、局部放电指数HIF₉、有载调压开关油色谱指数HIF₁₀，以及有载调压开关油质指数HIF₁₁，且HIF₁至HIF₁₁均大于0；

状态评估指数获取单元，用以获取状态评估指数HI，所述指数HI用于评估变压器的健康状态，其中0<<1，表示理论健康指数HI₁的比例系数，且满足：

；

维护策略调用单元，用以依据所得HI，调用变压器的维护策略。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明，特对本发明作进一步说明。

针对本发明所公开的油浸式变压器状态评估方法这一技术方案而言，其特征在于：

步骤（1）：获取变压器的理论健康指数HI₁，所述指数HI₁大于0，且所述指数HI₁是根据变压器油纸自身的绝缘老化规律计算得到的理论值；

步骤（2）：获取变压器的试验健康指数HI₂，所述指数HI₂大于0，且所述指数HI₂是根据对变压器的试验结果确定，所述试验结果包括本体油色谱指数HIF₁、本体油质指数HIF₂、本体介损指数HIF₃、负荷指数HIF₄、历史故障指数HIF₅、套管介损指数HIF₆、极化指数HIF₇、直流电阻HIF₈、局部放电指数HIF₉、有载调压开关油色谱指数HIF₁₀，以及有载调压开关油质指数HIF₁₁，且HIF₁至HIF₁₁均大于0；

步骤（3）：获取状态评估指数HI，所述指数HI用于评估变压器的健康状态，其中0<<1，表示理论健康指数HI₁的比例系数，且满足：

；

步骤（4）：以所得HI为依据，调用变压器的维护策略。

就上述技术方案步骤（1）来讲，所述理论健康指数HI₁是根据变压器油纸自身的绝缘老化规律计算得到的理论值。对于本领域技术人员而言，变压器通常采用油纸绝缘结构，在漫长的运行过程中，由于电、热等应力，特别是在热应力的作用下，油纸绝缘会逐渐老化，其老化过程也是设备逐渐劣化的过程。正是从这一点上讲，理论健康指数HI₁是根据变压器油纸自身的绝缘老化规律计算得到的理论值。

就上述技术方案步骤（2）来讲，理论上讲，在HI₂的计算中，其实所有的针对变压器的试验都可以囊括，实践中考虑到变压器本身的参数众多，本发明中采用的则是步骤（2）所述11项参数。

就上述技术方案步骤（3）来讲，本领域技术人员能够据此理解本发明的核心思想，本发明中的状态评估指数HI明显是以变压器的老化规律及上述各项试验结果为基础得到的一个表征当前变压器健康程度的数值。实践中，申请人发现，理论健康指数和试验健康指数均会对变压器健康状态产生影响，正是从这一思路出发，才有了本发明的技术方案。对于该实施例中的HI、HI₁、HI₂而言，由于变压器一旦运行就意味着健康开始走向恶化，从其物理意义出发，其值显然大于0。一般而言，为了讨论方便，可以人为规定HI₁、HI₂的最大值，比如令最大值为10，那么按照上述方案，显然HI的最大值也是10，当取10时，就意味着该指数所反映的健康状况很糟糕，相应地，其值越接近0，则设备状态越好。优选的，，更优选的，＝0.4。当然，不同地区使用的、不同品牌、型号的变压器，由于工作环境的差异，可能有其他更好的取值范围。

虽然理论健康指数HI₁是根据变压器油纸自身的绝缘老化规律计算得到的理论值，但是由于变压器运行状态涉及多种参数，目前并没有统一的表征所述老化规律的公式，实践中更多的都是各地区、或各公司所采用的各种经验公式或算法。比较知名的是，英国EA公司的一个健康指数老化模型公式，该公式是基于设备老化原理的、体现设备健康水平指数随时间变化过程的一个经验公式，目前广泛应用于英国和北美电力设备的健康状态评估，该公式形式如下：

，

式中:HI₀表示变压器的初始健康指数，一般为0.5；B表示老化系数,与变压器的预期寿命相关；T₁表示老化初始时间，一般为变压器投运年份；T₂表示所要计算的对应的年份。

类似的，在另一个实施方式中，HI₂的计算也是采用各种经验公式，以如下计算公式为例：

，

式中：K_i表示HIF_i的权重系数，表示HIF₁至HIF₉关于HI₂的比例系数，0<<1。就该公式而言，其能够使得试验结果涵盖本发明所考察的11种因素，从这一点上讲，本发明的评估方法也是较完备的。类似的，HI₁，HI₂，HIF₁至HIF₁₁最大值均可以取10。优选的，,＝0.6，更优选的，＝0.4，＝0.6。当然，不同地区使用的、不同品牌、型号的变压器，由于工作环境的差异，、可能有其他更好的取值范围。

优选的，在另一实施方式中，如果设HI₁的最大值为10，HI₀取0.5，则有：

。

特别地，本发明还公开了用于实施上述评估方法的装置，其特征在于，所述装置包括：

理论健康指数获取单元，用以获取变压器的理论健康指数HI₁，所述指数HI₁大于0，且所述指数HI₁是根据变压器油纸自身的绝缘老化规律计算得到的理论值；

试验健康指数获取单元，用以获取变压器的试验健康指数HI₂，所述指数HI₂大于0，且所述指数HI₂是根据对变压器的试验结果确定，所述试验结果包括本体油色谱指数HIF₁、本体油质指数HIF₂、本体介损指数HIF₃、负荷指数HIF₄、历史故障指数HIF₅、套管介损指数HIF₆、极化指数HIF₇、直流电阻HIF₈、局部放电指数HIF₉、有载调压开关油色谱指数HIF₁₀，以及有载调压开关油质指数HIF₁₁，且HIF₁至HIF₁₁均大于0；

状态评估指数获取单元，用以获取状态评估指数HI，所述指数HI用于评估变压器的健康状态，其中0<<1，表示理论健康指数HI₁的比例系数，且满足：

；

维护策略调用单元，用以依据所得HI，调用变压器的维护策略。

综上，本发明解决了变压器状态难以评估的问题，并提供了相应的评估方法和装置，通过理论健康指数和试验健康指数，以尽量简单、尽可能完备的形式简化了现有技术中的变压器维护工作。

以上实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员可根据上述说明对本发明作出不同变化的实施方式，实施例中的某些细节仅仅是更优方式，并不构成对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种油浸式变压器状态评估方法，其特征在于：

步骤(1)：获取变压器的理论健康指数HI₁，所述指数HI₁大于0，且所述指数HI₁是根据变压器油纸自身的绝缘老化规律计算得到的理论值；

步骤(2)：获取变压器的试验健康指数HI₂，所述指数HI₂大于0，且所述指数HI₂是根据对变压器的试验结果确定，所述试验结果包括本体油色谱指数HIF₁、本体油质指数HIF₂、本体介损指数HIF₃、负荷指数HIF₄、历史故障指数HIF₅、套管介损指数HIF₆、极化指数HIF₇、直流电阻HIF₈、局部放电指数HIF₉、有载调压开关油色谱指数HIF₁₀，以及有载调压开关油质指数HIF₁₁，且HIF₁至HIF₁₁均大于0；

步骤(3)：获取状态评估指数HI，所述指数HI用于评估变压器的健康状态，其中0<α<1，α表示理论健康指数HI₁的比例系数，且满足：

HI＝αHI₁+(1-α)HI₂；

步骤(4)：以所得HI为依据，调用变压器的维护策略。

2.如权利要求1所述的状态评估方法，其特征在于：

${\mathrm{HI}}_1={\mathrm{HI}}_0\&times;e^{B\&times;\left(T_2-T_1\right)},$

式中:HI₀表示变压器的初始健康指数，为0.5；B表示老化系数,与变压器的预期寿命T_exp相关；T₁表示老化初始时间，为变压器投运年份；T₂表示所要计算的对应的年份。

3.如权利要求1所述的状态评估方法，其特征在于：

${\mathrm{HI}}_2=\mathrm{\&beta;}\frac{\underset{i=1}{\overset{9}{\mathrm{\&Sigma;}}}{K}_i{\mathrm{HIF}}_i}{\underset{i=1}{\overset{9}{\mathrm{\&Sigma;}}}{K}_i}+\left(1-\mathrm{\&beta;}\right)\frac{\underset{i=10}{\overset{11}{\mathrm{\&Sigma;}}}{K}_i{\mathrm{HIF}}_i}{\underset{i=10}{\overset{11}{\mathrm{\&Sigma;}}}{K}_i},$

式中：K_i表示HIF_i的权重系数，β表示HIF₁至HIF₉关于HI₂的比例系数，0<β<1。

4.如权利要求2所述的状态评估方法，其特征在于：设HI₁的最大值为10，HI₀为0.5，则有：

$B=\frac{\ln 10/\ln 0.5}{T_{\exp }}.$

5.如权利要求2-4任一所述的状态评估方法，其特征在于：设HI₁，HI₂，HIF₁至HIF₁₁最大值均为10。

6.如权利要求3所述的状态评估方法，其特征在于：

0.25≤α<0.5，β＝0.6。

7.如权利要求3所述的状态评估方法，其特征在于：

α＝0.4，β＝0.6。

8.用于实施权利要求1-7任一方法的装置，其特征在于，所述装置包括：

理论健康指数获取单元，用以获取变压器的理论健康指数HI₁，所述指数HI₁大于0，且所述指数HI₁是根据变压器油纸自身的绝缘老化规律计算得到的理论值；

试验健康指数获取单元，用以获取变压器的试验健康指数HI₂，所述指数HI₂大于0，且所述指数HI₂是根据对变压器的试验结果确定，所述试验结果包括本体油色谱指数HIF₁、本体油质指数HIF₂、本体介损指数HIF₃、负荷指数HIF₄、历史故障指数HIF₅、套管介损指数HIF₆、极化指数HIF₇、直流电阻HIF₈、局部放电指数HIF₉、有载调压开关油色谱指数HIF₁₀，以及有载调压开关油质指数HIF₁₁，且HIF₁至HIF₁₁均大于0；

状态评估指数获取单元，用以获取状态评估指数HI，所述指数HI用于评估变压器的健康状态，其中0<α<1，α表示理论健康指数HI₁的比例系数，且满足：

HI＝αHI₁+(1-α)HI₂；

维护策略调用单元，用以依据所得HI，调用变压器的维护策略。