CN105242129A - 一种变压器绕组故障概率确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于变电设备运行状态评估技术领域，特别涉及一种变压器绕组故障概率确定方法，包括以下步骤：(1)对变压器绕组引起的各种故障模式进行划分，(2)根据变压器绕组故障的判别导则，输入反映变压器绕组的故障特征参量，并建立变压器绕组的各种故障模式与故障特征参量之间的对应关系；(3)确定故障模式的故障概率，本发明确定变压器绕组各个故障模式的故障发生概率，从而使评估结果更符合变压器绕组的实际状况，从而对变压器运行的状况做出更为合理的判断。

Description

一种变压器绕组故障概率确定方法

技术领域

本发明属于变电设备运行状态评估技术领域，特别涉及一种变压器绕组故障概率确定方法。

背景技术

变压器由许多部件按照一定的组织结构组成，其不可靠度或故障发生概率总是和各组成部件的不可靠度或故障发生概率紧密相关的，而绕组作为电压变换和能量传送的基本部件，是变压器的重要组成部分，如果其发生故障很有可能导致变压器停运，因此，获得变压器绕组故障发生的概率是获得变压器整体***可靠度的基础，而目前主要根据模糊综合评判判定的方法来确定故障发生概率，但是隶属函数在选择上具有多样性，或者需要根据专家经验来确定模糊隶属函数，计算结果具有随机性而且无法得到统一，因此需要提供一种新的故障概率确定方法。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种变压器绕组故障概率确定方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种变压器绕组故障概率确定方法，其特征在于：所述故障概率确定方法包括以下步骤：

(1)对变压器绕组引起的各种故障模式进行划分；

(2)根据变压器绕组故障的判别导则，输入反映变压器绕组的故障特征参量，并建立变压器绕组的各种故障模式与故障特征参量之间的对应关系；

(3)对所划分的故障模式，将其对应的所有故障特征参量组成一组特征向量组 $Y_m={\left[\begin{array}{cccc}{Y}_{m.1}^X& Y_{m.1}^X& ...& Y_{m.n}^X\end{array}\right]}^T,$ 通过对比当前特征向量组Y_m到各特征参量的注意值组成的向量组 $Y_{thr}={\left[\begin{array}{cccc}{Y}_{thr.1}^X& Y_{thr.1}^X& ...& Y_{thr.n}^X\end{array}\right]}^T$ 的距离与初值的特征向量组 $Y_{inv}={\left[\begin{array}{cccc}{Y}_{inv.1}^X& Y_{inv.1}^X& ...& Y_{inv.n}^X\end{array}\right]}^T$ 到注意值Y_thr组成的向量组的距离之间的比值来确定变压器绕组各故障模式下的故障概率，其故障概率P_x的表达式为：

$P_x=1-\frac{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(Y_{m.i}^x-Y_{thr.i}^x)}^2}}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(Y_{inv.i}^x-Y_{thr.i}^x)}^2}},$

表达式中，为故障模式x中第i个指标状态参数的初值，为故障模式x中第i个指标状态参数的注意值，为故障模式x中第i个指标状态参数实际量测值。

优选地，所述故障概率P_x的取值范围为[0，1]，当P_x为0时，表明指标处于最优状态，当P_x为1时表明指标处于最差状态。

优选地，所述故障模式包括绝缘下降故障、直流电阻异常故障、放电故障故障模式、短路故障、绕组变形故障、油道阻塞故障和过负荷故障。

综上所述，发明具有以下有益效果：本发明通过计算实测的故障特征参量到参量对应的注意值的距离来与参量的初值与注意值距离的比值来反映绕组发生故障的概率，实测参量距离注意值越近，发生故障概率越大，符合实际情况，同时解决了采用模糊综合判定的方法来确定故障发生概率时选取模糊隶属函数不统一的问题，该方法能够将不同的故障模式以及故障特征参量进行归一化处理，有利于不同故障模式的监测量的对比，便于变压器运行管理人员将多个特征参量反映的绕组实际运行情况进行有效的结合，从而对变压运器绕组行的状况和故障发生概率做出更为合理的判断。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种变压器绕组故障概率确定方法的流程图。

图2是本发明的一种变压器绕组故障概率确定方法的分析计算流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

故障模式是分析设备中每一部件所有可能产生的故障模式，并按每一故障模式的发生频度、影响严重程度以及检测难易程度予以分类的分析方法，适用于方案制定、设计、生产和使用等产品的全生命周期，以设备的零件、部件或***为分析对象，预测结构元件或零件生产装配中可能发生的问题及潜在的故障，研究问题及故障的原因，提出可能采取的预防改进措施。

结合图1，一种变压器绕组故障概率确定方法，包括以下步骤：

(1)对变压器绕组引起的各种故障模式进行划分；对于所选取的变压器绕组而言，变压器绕组会引起不同的故障模式，所述故障模式包括绝缘下降故障、直流电阻异常故障、放电故障故障模式、短路故障、绕组变形故障、油道阻塞故障和过负荷故障。变压器绕组出现上述故障后，会引起变压器一些参数(参量)的变化，通过检测这些参数(参量)的变化，可以判断变压器绕组是否出现了故障。

(2)根据变压器绕组故障的判别导则，对变压器状态评价及相应的预防性分析，输入反映变压器绕组的故障特征参量，同时建立变压器绕组的各种故障模式与故障特征参量之间的对应关系，并对变压器进行预防性试验来获取各个特征参量值；故障模式与故障特征参量的对应关系如表2所示，在本发明中，参考GB/T7252－2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》和DL/T596－1996《电力设备预防性试验规程》进行判别分析和预防性试验，然后选择反映变压器绕组的故障特征参量，所述故障特征参量如表1所示。

表1变压器绕组故障特征参量集

表2变压器绕组故障模式与特征量的对应关系

(3)对所划分的故障模式，将其对应的所有故障特征参量组成一组特征向量组 $Y_m={\left[\begin{array}{cccc}{Y}_{m.1}^X& Y_{m.1}^X& ...& Y_{m.n}^X\end{array}\right]}^T,$ 通过对比当前特征向量组Y_m到各特征参量的注意值组成的向量组 $Y_{thr}={\left[\begin{array}{cccc}{Y}_{thr.1}^X& Y_{thr.1}^X& ...& Y_{thr.n}^X\end{array}\right]}^T$ 的距离与初值的特征向量组 $Y_{inv}={\left[\begin{array}{cccc}{Y}_{inv.1}^X& Y_{inv.1}^X& ...& Y_{inv.n}^X\end{array}\right]}^T$ 到注意值Y_thr组成的向量组的距离之间的比值来确定变压器绕组各故障模式下的故障概率，其故障概率P_x的表达式为：

$P_x=1-\frac{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(Y_{m.i}^x-Y_{thr.i}^x)}^2}}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(Y_{inv.i}^x-Y_{thr.i}^x)}^2}},$

表达式中，为故障模式x中第i个指标状态参数的初值，为故障模式x中第i个指标状态参数的注意值，为故障模式x中第i个指标状态参数实际量测值；所述故障概率P_x的取值范围为[0，1]，当P_x为0时，表明指标处于最优状态，当P_x为1时表明指标处于最差状态；当变压器绕组发生故障后，对变压器绕组的故障诊断有不同的方法和检测项目，对所涉及的故障检测方法进行归纳、整理，将各检测方法所获得的特征参量作为故障特征参量，如表1所示，(比如绕组发生短路故障后，其绝缘丧失功能，承受不了耐压试验，因此，利用绕组是否能够耐受耐压试验可以判断其是否存在短路故障)，而短路故障不会引起其他参量的改变，因此不适用于短路故障检测。

如图2所示，为了对本发明的故障发概率的确定方法的分析过程作进一步说明，选取240MVA、220kV变压器，型号为SFPSZ1-240000/220为例，以绕组绝缘下降故障模式为故障例，分别说明概率确定的具体实现过程，其投运时(即变压器投入使用时的初值)和试验时间所试验(如：2014年)的预防性试验数据如表3所示，投运时(初值)和试验时间所试验的色谱追踪数据如表4所示。

表3预防性试验数据

表4色谱追踪数据(×10^-6)

具体的分析方法及过程的步骤如下，以绕组绝缘下降故障模式和放电故障模式为例，

1).确定绕组绝缘下降故障模式为待评定的故障模式，获取绝缘下降模式各个特征的参量的实验值、规程中规定的注意值和故障特征参量初值；

2).由表2确定故障模式所对应的特征参量为：本体油色谱分析Y1、油老化实验Y2、吸收比Y3、油中微水含量Y4、tanδ绕组Y6、油介损、绕组的绝缘电阻Y11、绕组的泄漏电流Y14，即特征向量组为：

$Y_m={\left[\begin{array}{ccccccc}{Y}_{m.1}^X& Y_{m.2}^X& Y_{m.3}^X& Y_{m.4}^X& Y_{m.6}^X& Y_{m.11}^X& Y_{m.14}^X\end{array}\right]}^T$

3).计算绕组绝缘下降故障模式的故障概率：

$P_1=1-\frac{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{14}{\Σ}}{(Y_{m.i}^1-Y_{thr.i}^1)}^2}}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{14}{\Σ}}{(Y_{inv.i}^1-Y_{thr.i}^1)}^2}}=0.6323,$

因此，在该测量时间变压器绕组发生绕组绝缘下降故障时的概率为0.6323。

当变压器绕组发生放电故障时，首先，确定放电故障各个特征参量初值、规程中规定的注意值和故障特征参量实测值，如表4所示，其中，实测值为变压器放电故障发生时，所测得变压器的放电量；

表4色谱追踪数据(×10^-6)

其次，由表2确定故障模式所对应的特征参量为：油色谱分析Y1、局部放电Y7，即特征向量组为 $Y_m={\left[\begin{array}{cc}{Y}_{m.1}^X& Y_{m.7}^X\end{array}\right]}^T;$ 最后，确定变压器绕组放电故障故障模式的故障概率，其故障概率如下：

$P_1=1-\frac{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{2}{\Σ}}{(Y_{m.i}^1-Y_{thr.i}^1)}^2}}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{2}{\Σ}}{(Y_{inv.i}^1-Y_{thr.i}^1)}^2}}=0.224758,$

因此，在该测量时间变压器绕组发生放电故障时的概率为0.2248。

综上所述，本发明通过对变压器绕组进行故障分析，对变压器绕组引起的各种故障模式进行划分，根据变压器绕组故障的判别导则，输入反映变压器绕组的故障特征参量，并建立变压器绕组的各种故障模式与故障特征参量之间的对应关系，并对绕组进行预防性试验，获取各个故障特征参量来确定变压器绕组各个故障模式的故障发生概率，本发明的需要对设备进行预防性试验，试验需要尽量多地涵盖各个故障特征参量，从而使评估结果更符合变压器绕组的实际状况，从而对变压器运行的状况做出更为合理的判断。

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种变压器绕组故障概率确定方法，其特征在于：所述故障概率确定方法包括以下步骤：

(1)对变压器绕组引起的各种故障模式进行划分；

(2)根据变压器绕组故障的判别导则，输入反映变压器绕组的故障特征参量，并建立变压器绕组的各种故障模式与故障特征参量之间的对应关系；

(3)对所划分的故障模式，将其对应的所有故障特征参量组成一组特征向量组 $Y_m={\left[\begin{array}{cccc}{Y}_{m.1}^X& Y_{m.1}^X& ...& Y_{m.n}^X\end{array}\right]}^T,$ 通过对比当前特征向量组Y_m到各特征参量的注意值组成的向量组 $Y_{thr}={\left[\begin{array}{cccc}{Y}_{thr.1}^X& Y_{thr.1}^X& ...& Y_{thr.n}^X\end{array}\right]}^T$ 的距离与初值的特征向量组 $Y_{inv}={\left[\begin{array}{cccc}{Y}_{inv.1}^X& Y_{inv.1}^X& ...& Y_{inv.n}^X\end{array}\right]}^T$ 到注意值Y_thr组成的向量组的距离之间的比值来确定变压器绕组各故障模式下的故障概率，其故障概率P_x的表达式为：

$P_x=1-\frac{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(Y_{m.i}^x-Y_{thr.i}^x)}^2}}{\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(Y_{inv.i}^x-Y_{thr.i}^x)}^2}},$

表达式中，为故障模式x中第i个指标状态参数的初值，为故障模式x中第i个指标状态参数的注意值，为故障模式x中第i个指标状态参数实际量测值。

2.根据权利要求1所述的一种变压器绕组故障概率确定方法，其特征在于：所述故障概率P_x的取值范围为[0，1]，当P_x为0时，表明指标处于最优状态，当P_x为1时表明指标处于最差状态。

3.根据权利要求1所述的一种变压器绕组故障概率确定方法，其特征在于：所述故障模式包括绝缘下降故障、直流电阻异常故障、放电故障故障模式、短路故障、绕组变形故障、油道阻塞故障和过负荷故障。