CN106199234A - 一种基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，步骤包括：确定变压器的老化系数及初始主健康水平指数投运年份计算主健康水平指数，检测变压器中的碳氧气体含量并确定碳氧气体含量反映的健康指数，检测糠醛气体含量并确定糠醛气体含量反映的健康指数，然后综合计算纸绝缘运行状态健康指数，检测变压器的油中溶解碳氢气含量并确定油中溶解碳氢气含量反映的健康指数，检测变压器的油品质并确定油品质反映的健康指数，计算变压器的综合健康指数，计算变压器通过缺陷修正系数修正后的最终健康指数。本发明既能充分考虑目前类型繁多的变压器状态信息、充分利用变压器状态数据，又能有效控制模型的复杂程度，具有检测结果准确度高的优点。

Description

一种基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法

技术领域

本发明涉及变压器剩余寿命检测技术，具体涉及一种基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法。

背景技术

电力变压器是电力***最重要的设备，它的运行状况直接关系到***的安全运行；它是电网中能量转换、传输的核心，在电力***中处于极其重要的地位。根据国际大电网会议对部分国家输变电设备使用寿命的统计，目前变压器设备平均使用寿命在40～45年。由于实际运行情况及负荷变化的差异，这些变压器实际剩余寿命差别较大。有些绝缘状况良好，具备继续服役的能力；有些老化程度严重，需要得到及时维护或更换。为了避免盲目更换带来巨大的经济损失，以及无依据继续运行造成的安全隐患，有必要利用现代技术和分析手段对在役变压器的剩余寿命进行评估，实现变压器在确保安全运行可靠性前提下最大限度利用其价值。目前电力行业和各科研机构在变压器绝缘状态诊断技术及评估方法方面开展了大量的研究，形成了很多有效的测试技术，例如：油色谱、油中水分含量、油中糠醛含量、局部放电技术、介质频率响应技术等，每种测试方法对于某一类绝缘缺陷都具有较好的效果，但是单一的测试方法或测试结果并不能准确反映变压器的绝缘状态，目前也没有一种能有效融合所有试验手段和试验数据的变压器绝缘老化和寿命评估方法。因此，如何选择能够准确反映变压器的绝缘状态的测试方法，并评估各种测试方法获取的状态量之间的权重关系以准确反映变压器的绝缘状态，已经成为了一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种既能充分考虑目前类型繁多的变压器状态信息、充分利用变压器状态数据，又能有效控制模型的复杂程度，检测结果准确度高的基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，步骤包括：

1)确定变压器的老化系数B，根据变压器的老化系数B及初始主健康水平指数投运年份计算主健康水平指数HI_m；

2)检测变压器中的碳氧气体含量，根据变压器中的碳氧气体含量确定碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O，检测变压器中的糠醛气体含量，根据变压器中的糠醛气体含量确定糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur，根据碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O、糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur综合计算纸绝缘运行状态健康指数HI_iso；

3)检测变压器的油中溶解碳氢气含量，根据油中溶解碳氢气含量确定油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H；

4)检测变压器的油品质，根据变压器的油品质确定油品质反映的健康指数HI_oil；

5)针对主健康水平指数HI_m、纸绝缘运行状态健康指数HI_iso、油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H、油品质反映的健康指数HI_oil四种健康指数，采用式(5)所示函数表达式计算变压器的综合健康指数HI_com；

${\mathrm{HI}}_{com}=\underset{i=1}{\overset{4}{\Σ}}{\mathrm{\ω}}_i{\mathrm{HI}}_{\left(i\right)}---\left(5\right)$

式(5)中，HI_com表示变压器的综合健康指数，ω_i表示第i种健康指数的权重，HI_(i)表示第i种健康指数的值；

6)采用式(6)所示函数表达式计算变压器通过缺陷修正系数修正后的最终健康指数HI；

HI＝f×HI_com (6)

式(6)中，HI表示变压器的最终健康指数，f表示变压器的缺陷修正系数，HI_com表示变压器的综合健康指数；

7)采用式(7)所示函数表达式计算变压器的剩余寿命EOL；

EOL＝ln7/HI/B (7)

式(7)中，EOL表示变压器的剩余寿命，HI表示变压器的最终健康指数，B表示变压器的老化系数。

优选地，所述步骤1)中确定变压器的老化系数B的函数表达式如式(1-1)所示；

B＝(ln6.5-ln0.5)/(T₂-T₁) (1-1)

式(1-1)中，B表示变压器的老化系数，T₁表示变压器为全新设备时对应的年份，T₂表示变压器剩余寿命的目标年份。

优选地，所述步骤1)中确定变压器的老化系数B的函数表达式如式(1-2)所示；

B＝(ln6.5/0.5)/T′_exp (1-2)

式(1-2)中，B表示变压器的老化系数，T′_exp表示变压器的修正设计运行年限，且变压器的修正设计运行年限的计算函数表达式如式(1-3)所示；

${T^{\′}}_{\exp }=\frac{T_{\exp }}{f_L\×f_E}---(1-3)$

式(1-3)中，T′_exp表示变压器的修正设计运行年限，T_exp表示变压器的出厂设计运行年限，f_L为变压器的负荷系数，f_E为变压器的环境系数。

优选地，所述步骤1)中计算主健康水平指数HI_m的函数表达式如式(1-4)所示；

${\mathrm{HI}}_m={\mathrm{HI}}_0\×e^{B\×(T_2-T_1)}---(1-4)$

式(1-4)中，HI_m表示主健康水平指数，HI₀表示变压器为全新设备时对应的初始健康水平指数，B表示变压器的老化系数，T₁表示变压器为全新设备时对应的年份，T₂表示变压器剩余寿命的目标年份。

优选地，所述步骤2)的详细步骤包括：

2.1)检测变压器中的CO含量、CO₂含量、CO及CO₂混合含量共三种碳氧气体参量的含量，根据每一种碳氧气体参量的含量查询预设的碳氧气体计算参数表得到对应的计算参数，根据式(2-1)所示函数表达式计算每一种碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子，根据预设的权重将所有碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子，采用式(2-2)综合得到碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O；

$\left\{\begin{array}{cc}{F}_{C,O}\left(i\right)={\mathrm{ax}}_i+b& x_i<=c\\ F_{C,O}\left(i\right)=10& x_i>c\end{array}\right.---(2-1)$

式(2-1)中，F_C,O(i)表示第i种碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子，a和b为查询预设的计算参数表得到第i种碳氧气体参量对应的计算参数，x_i表示第i种碳氧气体参量的含量，c表示第i种碳氧气体参量对应的临界含量值；

${\mathrm{HI}}_{C,O}=\underset{i=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i\&times;F_{C,O}\left(i\right)---(2-2)$

式(2-2)中，HI_C,O表示碳氧气体含量反映的健康指数，ω_i表示第i种碳氧气体参量对应的权重，F_C,O(i)表示第i种碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子；

2.2)检测变压器中的糠醛含量，根据变压器中的糠醛含量及式(2-3)计算糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur；

HI_fur＝2.33×(C_fur)^0.68 (2-3)

式(2-3)中，HI_fur表示糠醛气体含量反映的健康指数，C_fur表示变压器中的糠醛含量；

2.3)根据碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O、糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur，采用式(2-4)综合计算纸绝缘运行状态健康指数HI_iso；

HI_iso＝ω₁HI_C,O+ω₂HI_fur (2-4)

式(2-4)中，ω₁表示碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O对应的权重，HI_C,O表示碳氧气体含量反映的健康指数，ω₂表示糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur对应的权重，HI_fur表示糠醛气体含量反映的健康指数。

优选地，所述步骤3)的详细步骤包括：

3.1)检测变压器中的H₂含量、CH₄含量、C₂H₆含量、C₂H₄含量、C₂H₂含量共五种碳氢气体参量的含量，根据每一种碳氢气体参量的含量查询预设的碳氢气体计算参数表得到对应的计算参数；

3.2)根据式(3-1)所示函数表达式计算每一种碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子；

$\left\{\begin{array}{cc}{F}_{C,H}\left(i\right)={\mathrm{ax}}_i+b& x_i<=c\\ F_{C,H}\left(i\right)=10& x_i>c\end{array}\right.---(3-1)$

式(3-1)中，F_C,H(i)表示第i种碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子，a和b为查询预设的计算参数表得到第i种碳氢气体参量对应的计算参数，c表示第i种碳氢气体参量对应的临界含量值，x_i表示第i种碳氢气体参量的含量；

3.3)根据预设的权重将所有碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子综合得到油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H；

${\mathrm{HI}}_{C,H}=\underset{i=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i{F}_{C,H}\left(i\right)---(3-2)$

式(2-2)中，HI_C,H表示油中溶解碳氢气含量反映的健康指数，ω_i表示第i种碳氢气体参量对应的权重，F_C,H(i)表示第i种碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子。

优选地，所述步骤4)的详细步骤包括：

4.1)检测变压器的油的微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压共四种油品质参量的值；

4.2)根据变压器的电压等级确定微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压四种油品质参量的油品质因子得分的分段计算函数，根据分段计算函数计算微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压四种油品质参量的油品质因子得分；

4.3)根据式(4-1)所述函数表达式计算油品质反映的健康指数HI_oil；

${\mathrm{HI}}_{oil}=\underset{i=1}{\overset{4}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i\&times;F_{oil}\left(i\right)---(4-1)$

式(4-1)中，HI_oil表示油品质反映的健康指数，ω_i表示第i种油品质参量对应的权重，F_oil(i)表示第i种油品质参量对应的油品质因子得分。

优选地，所述步骤4.2)中根据变压器的电压等级确定微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压四种油品质参量的油品质因子得分的分段计算函数时，介质损耗对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-2)所示；

$F_{oil}\left(\mathrm{\&delta;}\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;0.05\\ 20x-1& x\&Element;(0.05,0.15\&rsqb;\\ 5.714x+1.143& x\&Element;(0.15,0.5\&rsqb;\\ 4x+2& x\&Element;(0.5,1.5\&rsqb;\\ 10& x>1.5\end{array}\right.---(4-2)$

式(4-2)中，F_oil(δ)表示介质损耗对应的油品质因子得分，x表示介质损耗的值；

当变压器的电压等级小于69kV时，微水含量对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-3)所示，酸值对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-4)所示，击穿电压对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-5)所示；

$F_{oil}\left(H_{2}O\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;20\\ 0.2x-4& x\&Element;(20,30\&rsqb;\\ 0.4x-10& x\&Element;(30,45\&rsqb;\\ 10& x>45\end{array}\right.---(4-3)$

式(4-3)中，F_oil(H₂O)表示微水含量对应的油品质因子得分，x表示微水含量的值；

$F_{oil}\left(acid\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;0.015\\ 23.53x-0.353& x\&Element;(0.015,0.1\&rsqb;\\ 20x& x\&Element;(0.1,0.2\&rsqb;\\ 40x-4& x\&Element;(0.2,0.3\&rsqb;\\ 10& x>0.3\end{array}\right.---(4-4)$

式(4-4)中，F_oil(acid)表示酸值对应的油品质因子得分，x表示酸值；

$F_{oil}\left(V\right)=\left\{\begin{array}{cc}10& x\&le;30\\ -0.4x+20& x\&Element;(30,40\&rsqb;\\ -0.667x+30.68& x\&Element;(40,43\&rsqb;\\ -x+45& x\&Element;(43,45\&rsqb;\\ 0& x>45\end{array}\right.---(4-5)$

式(4-5)中，F_oil(V)表示击穿电压对应的油品质因子得分，x表示击穿电压的值；

当变压器的电压等级大于69kV且小于230kV时，微水含量对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-6)所示，酸值对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-7)所示，击穿电压对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-8)所示；

$F_{oil}\left(H_{2}O\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;10\\ 0.2x-2& x\&Element;(10,20\&rsqb;\\ 0.4x-6& x\&Element;(20,35\&rsqb;\\ 10& x>35\end{array}\right.---(4-6)$

式(4-6)中，F_oil(H₂O)表示微水含量对应的油品质因子得分，x表示微水含量的值；

$F_{oil}\left(acid\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;0.015\\ 23.53x-0.353& x\&Element;(0.015,0.1\&rsqb;\\ 40x-2& x\&Element;(0.1,0.25\&rsqb;\\ 10& x>0.25\end{array}\right.---(4-7)$

式(4-7)中，F_oil(acid)表示酸值对应的油品质因子得分，x表示酸值；

$F_{oil}\left(V\right)=\left\{\begin{array}{cc}10& x\&le;35\\ -0.4x+22& x\&Element;(35,40\&rsqb;\\ -0.286x+17.44& x\&Element;(40,47\&rsqb;\\ -0.667x+35.35& x\&Element;(47,50\&rsqb;\\ -x+52& x\&Element;(50,52\&rsqb;\\ 0& x>52\end{array}\right.---(4-8)$

式(4-8)中，F_oil(V)表示击穿电压对应的油品质因子得分，x表示击穿电压的值；

当变压器的电压等级大于230kV时，微水含量对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-9)所示，酸值对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-10)所示，击穿电压对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-11)所示；

$F_{oil}\left(H_{2}O\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;10\\ 0.4x-4& x\&Element;(10,30\&rsqb;\\ 10& x>30\end{array}\right.---(4-9)$

式(4-9)中，F_oil(H₂O)表示微水含量对应的油品质因子得分，x表示微水含量的值；

$F_{oil}\left(acid\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \&le;0.015\\ 57.14x-0.857& x\&Element;(0.015,0.05\&rsqb;\\ 40x& x\&Element;(0.05,0.2\&rsqb;\\ 10& x>0.2\end{array}\right.---(4-10)$

式(4-10)中，F_oil(acid)表示酸值对应的油品质因子得分，x表示酸值；

$F_{oil}\left(V\right)=\left\{\begin{array}{cc}10& x\&le;40\\ -0.4x+24& x\&Element;(40,60\&rsqb;\\ 0& x>60\end{array}\right.---(4-11)$

式(4-11)中，F_oil(V)表示击穿电压对应的油品质因子得分，x表示击穿电压的值。

优选地，所述步骤6)中变压器的缺陷修正系数f的确定步骤如下：首先将变压器的缺陷分类为一般缺陷、严重缺陷和紧急缺陷，并为一般缺陷、严重缺陷和紧急缺陷指定缺陷基数，将一般缺陷的次数乘以一般缺陷的缺陷基数加上严重缺陷乘以严重缺陷的缺陷基数，再加上紧急缺陷乘以紧急缺陷的缺陷基数得到缺陷等级的值，根据缺陷等级的值查询预设的缺陷等级系数表，得到变压器的缺陷修正系数f。

本发明基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法具有下述优点：

1、本发明根据变压器的老化系数、初始主健康水平指数投运年份计算主健康水平指数HI_m，检测变压器中的碳氧气体含量及糠醛气体含量并综合计算纸绝缘运行状态健康指数HI_iso，检测变压器的油中溶解碳氢气含量并确定油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H，检测变压器的油品质，根据变压器的油品质确定油品质反映的健康指数HI_oil，在此基础上结合主健康水平指数HI_m、纸绝缘运行状态健康指数HI_iso、油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H、油品质反映的健康指数HI_oil四种健康指数的权重计算变压器的综合健康指数HI_com，再依次结合变压器的缺陷修正系数计算变压器的最终健康指数HI及变压器的剩余寿命EOL，本发明充分利用了变压器绝缘相关的各状态数据，结果能充分反映变压器的绝缘状态，既能充分考虑目前类型繁多的变压器状态信息、充分利用变压器状态数据，又能有效控制模型的复杂程度，检测结果准确度高。

2、本发明根据变压器的老化系数、初始主健康水平指数投运年份、碳氧气体含量及糠醛气体含量、变压器的油品质来进行检测，在当前运行数据及历史资料数据的基础上对变压器的现状进行综合分析，能为检修决策提供依据。

3、本发明各***技术指标的权重是在调研各指标重要性的基础上应用层次分析法得到的，其合理性和精确性都较高，采用结合权重的计算方式，可结合专家实践进一步对权重进行修订，灵活度高，检测精度具有进一步提高的前景。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

具体实施方式

下文将以某110kV变电站#1变压器为例，对本发明基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法进行进一步说明。该110kV变电站#1变压器电压等级110kV，型号SFZ8-31500/110，设计寿命为40年，投运日期为1985年1月1日，设备运行环境良好，负荷率为0.8，无事故缺陷。本实施例中，检测变压器中的相关检测试验数据如下表1所示。

表1：变压器中的相关检测试验数据表。

如图1所示，本实施例基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法的步骤包括：

1)确定变压器的老化系数B，根据变压器的老化系数B及初始主健康水平指数投运年份计算主健康水平指数HI_m。

本实施例中，步骤1)中确定变压器的老化系数B的函数表达式如式(1-1)所示；

B＝(ln6.5-ln0.5)/(T₂-T₁) (1-1)

式(1-1)中，B表示变压器的老化系数，T₁表示变压器为全新设备时对应的年份，T₂表示变压器剩余寿命的目标年份(例如今年或未来的某一年)。

此外，确定变压器的老化系数B的函数表达式也可以采用式(1-2)所示函数表达式；

B＝(ln6.5/0.5)/T′_exp (1-2)

式(1-2)中，B表示变压器的老化系数，T′_exp表示变压器的修正设计运行年限，且变压器的修正设计运行年限的计算函数表达式如式(1-3)所示；

${T^{\&prime;}}_{\exp }=\frac{T_{\exp }}{f_L\&times;f_E}---(1-3)$

式(1-3)中，T′_exp表示变压器的修正设计运行年限，T_exp表示变压器的出厂设计运行年限，f_L为变压器的负荷系数，f_E为变压器的环境系数。

本实施例中，变压器的负荷系数如表2所示，变压器的环境系数如表3所示；

表2：变压器的负荷系数表。

变压器负荷率(％)	负荷系数(fL)
		0-40	1
40-60	1.05
		60-70	1.1
70-80	1.25
		80-150	1.6

表2所示变压器的负荷系数表是根据《变压器负载导则》并结合电力企业实际运行经验确定，负荷决定了变压器温升水平，长期高负荷运行会减少变压器寿命。参见表2，以变压器负荷率60％-70％为例，其对应的负荷系数为1.1。

表3：变压器的环境系数表。

表3环境系数表则是根据《电力***污区分级与外绝缘选择标准》及相关文献确定，环境质量影响变压器外绝缘及相关外部附件的老化和腐蚀速度，从而影响变压器寿命。参见表3，以环境恶劣等级情况为3为例，其对应的环境系数为1.15。本实施例中，变压器设计寿命为40年，设备运行环境良好，负荷率为0.8，由表1和2可知，负荷系数等于1.25，环境系数等于1。代入式(1-3)可得变压器的修正设计运行年限等于32年，老化系数B等于0.0802。

本实施例中，步骤1)中计算主健康水平指数HI_m的函数表达式如式(1-4)所示；

${\mathrm{HI}}_m={\mathrm{HI}}_0\&times;e^{B\&times;(T_2-T_1)}---(1-4)$

式(1-4)中，HI_m表示主健康水平指数，HI₀表示变压器为全新设备时对应的初始健康水平指数，B表示变压器的老化系数，T₁表示变压器为全新设备时对应的年份(一般为设备投运年份)，T₂表示变压器剩余寿命的目标年份(可为当前年份，也可为未来年份)。本实施例中，变压器为全新设备时对应的初始健康水平指数HI₀取值为0.5，最终计算得到的变压器的主健康水平指数HI_m为4.223。

2)检测变压器中的碳氧气体含量，根据变压器中的碳氧气体含量确定碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O，检测变压器中的糠醛气体含量，根据变压器中的糠醛气体含量确定糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur，根据碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O、糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur综合计算纸绝缘运行状态健康指数HI_iso；

本实施例中，步骤2)的详细步骤包括：

2.1)检测变压器中的CO含量、CO₂含量、CO及CO₂混合含量共三种碳氧气体参量的含量(参见表1，本实施例通过油色谱试验获得)，根据每一种碳氧气体参量的含量查询预设的碳氧气体计算参数表得到对应的计算参数，根据式(2-1)所示函数表达式计算每一种碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子，根据预设的权重将所有碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子，采用式(2-2)综合得到碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O；

$\left\{\begin{array}{cc}{F}_{C,O}\left(i\right)={\mathrm{ax}}_i+b& x_i<=c\\ F_{C,O}\left(i\right)=10& x_i>c\end{array}\right.---(2-1)$

式(2-1)中，F_C,O(i)表示第i种碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子，a和b为查询预设的计算参数表得到第i种碳氧气体参量对应的计算参数，x_i表示第i种碳氧气体参量的含量，c表示第i种碳氧气体参量对应的临界含量值；

${\mathrm{HI}}_{C,O}=\underset{i=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i\&times;F_{C,O}\left(i\right)---(2-2)$

式(2-2)中，HI_C,O表示碳氧气体含量反映的健康指数，ω_i表示第i种碳氧气体参量对应的权重，F_C,O(i)表示第i种碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子；本实施例中，CO含量、CO₂含量、CO及CO₂混合含量共三种碳氧气体参量的权重可统一取值为1/3，也可以根据运行经验进行优化；

2.2)检测变压器中的糠醛含量(参见表1，本实施例中通过油简化试验获得)，根据变压器中的糠醛含量及式(2-3)计算糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur；

HI_fur＝2.33×(C_fur)^0.68 (2-3)

式(2-3)中，HI_fur表示糠醛气体含量反映的健康指数，C_fur表示变压器中的糠醛含量；

2.3)根据碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O、糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur，采用式(2-4)综合计算纸绝缘运行状态健康指数HI_iso；

HI_iso＝ω₁HI_C,O+ω₂HI_fur (2-4)

式(2-4)中，ω₁表示碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O对应的权重，HI_C,O表示碳氧气体含量反映的健康指数，ω₂表示糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur对应的权重，HI_fur表示糠醛气体含量反映的健康指数。本实施例中，ω₁取值0.3；ω₂取值0.7，变压器的碳氧气体计算参数表具体如表4所示。

表4：变压器的碳氧气体计算参数表。

表4是根据IEC、IEEE以及电力的相关标准对于CO、CO₂的一些警戒值的设定，并结合实际应用经验确定，CO、CO₂是变压器固体绝缘的反映。参见表4可知，CO对应的临界含量值为1400μL/L，CO₂对应的临界含量值为13000μL/L，CO+CO₂对应的临界含量值为350000μL/L。本实施例中，最终计算得到的F_C,O(1)＝4.883，F_C,O(2)＝10，F_C,O(3)＝3.176，计算得到碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O为6.020，糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur为0.1085，变压器的纸绝缘运行状态健康指数HI_iso为1.552。

3)检测变压器的油中溶解碳氢气含量，根据油中溶解碳氢气含量确定油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H；

本实施例中，步骤3)的详细步骤包括：

3.1)检测变压器中的H₂含量、CH₄含量、C₂H₆含量、C₂H₄含量、C₂H₂含量共五种碳氢气体参量的含量(参见表1，本实施例通过油色谱试验获得)，根据每一种碳氢气体参量的含量查询预设的碳氢气体计算参数表得到对应的计算参数；本实施例中，碳氢气体计算参数表如表3所示；

3.2)根据式(3-1)所示函数表达式计算每一种碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子；

$\left\{\begin{array}{cc}{F}_{C,H}\left(i\right)={\mathrm{ax}}_i+b& x_i<=c\\ F_{C,H}\left(i\right)=10& x_i>c\end{array}\right.---(3-1)$

式(3-1)中，F_C,H(i)表示第i种碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子，a和b为查询预设的计算参数表得到第i种碳氢气体参量对应的计算参数，c表示第i种碳氢气体参量对应的临界含量值，x_i表示第i种碳氢气体参量的含量；

3.3)根据预设的权重将所有碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子综合得到油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H；

${\mathrm{HI}}_{C,H}=\underset{i=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i{F}_{C,H}\left(i\right)---(3-2)$

式(2-2)中，HI_C,H表示油中溶解碳氢气含量反映的健康指数，ω_i表示第i种碳氢气体参量对应的权重，F_C,H(i)表示第i种碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子。

本实施例中，H₂含量、CH₄含量、C₂H₆含量、C₂H₄含量、C₂H₂含量共五种碳氢气体参量对应的权重如表5所示。

表5：变压器的油色谱试验主要气体权重表.

组分名称	权重
		H2	0.2308
CH4	0.2308
		C2H6	0.0769
C2H4	0.2308
		C2H2	0.2308

表5是根据变压器出现各种气体时所代表的故障严重程度来确定的各自的权重系数，当出现故障气体是表明变压器内部存在放电或发热，会严重影响变压器寿命。参见表5可知，以C₂H₄为例，其对应的权重为0.2308。

本实施例中，碳氢气体计算参数表具体如表6所示。

表6：变压器的碳氢气体计算参数表。

表6是根据IEEE、IEC、以及国标等标准中对于氢气、乙炔及其它烃类气体的含量注意值规定，结合实际应用经验确定。参见表6可知，H₂对应的临界含量值为500μL/L，CH₄对应的临界含量值为125μL/L，C₂H₆对应的临界含量值为70μL/L，C₂H₄对应的临界含量值为175μL/L，C₂H₂对应的临界含量值为35μL/L。本实施例中，油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H为0.264。

4)检测变压器的油品质，根据变压器的油品质确定油品质反映的健康指数HI_oil；

本实施例中，步骤4)的详细步骤包括：

4.1)检测变压器的油的微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压共四种油品质参量的值(参见表1，本实施例中通过油简化试验获得)；

4.2)根据变压器的电压等级确定微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压四种油品质参量的油品质因子得分的分段计算函数，根据分段计算函数计算微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压四种油品质参量的油品质因子得分；

4.3)根据式(4-1)所述函数表达式计算油品质反映的健康指数HI_oil；

${\mathrm{HI}}_{oil}=\underset{i=1}{\overset{4}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i\&times;F_{oil}\left(i\right)---(4-1)$

式(4-1)中，HI_oil表示油品质反映的健康指数，ω_i表示第i种油品质参量对应的权重，F_oil(i)表示第i种油品质参量对应的油品质因子得分。

本实施例中，所述步骤4.2)中根据变压器的电压等级确定微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压四种油品质参量的油品质因子得分的分段计算函数时，介质损耗对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-2)所示；

$F_{oil}\left(\mathrm{\&delta;}\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;0.05\\ 20x-1& x\&Element;(0.05,0.15\&rsqb;\\ 5.714x+1.143& x\&Element;(0.15,0.5\&rsqb;\\ 4x+2& x\&Element;(0.5,1.5\&rsqb;\\ 10& x>1.5\end{array}\right.---(4-2)$

式(4-2)中，F_oil(δ)表示介质损耗对应的油品质因子得分，x表示介质损耗的值；

当变压器的电压等级小于69kV时，微水含量对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-3)所示，酸值对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-4)所示，击穿电压对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-5)所示；

$F_{oil}\left(H_{2}O\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;20\\ 0.2x-4& x\&Element;(20,30\&rsqb;\\ 0.4x-10& x\&Element;(30,45\&rsqb;\\ 10& x>45\end{array}\right.---(4-3)$

式(4-3)中，F_oil(H₂O)表示微水含量对应的油品质因子得分，x表示微水含量的值；

$F_{oil}\left(acid\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;0.015\\ 23.53x-0.353& x\&Element;(0.015,0.1\&rsqb;\\ 20x& x\&Element;(0.1,0.2\&rsqb;\\ 40x-4& x\&Element;(0.2,0.3\&rsqb;\\ 10& x>0.3\end{array}\right.---(4-4)$

式(4-4)中，F_oil(acid)表示酸值对应的油品质因子得分，x表示酸值；

$F_{oil}\left(V\right)=\left\{\begin{array}{cc}10& x\&le;30\\ -0.4x+20& x\&Element;(30,40\&rsqb;\\ -0.667x+30.68& x\&Element;(40,43\&rsqb;\\ -x+45& x\&Element;(43,45\&rsqb;\\ 0& x>45\end{array}\right.---(4-5)$

式(4-5)中，F_oil(V)表示击穿电压对应的油品质因子得分，x表示击穿电压的值；

当变压器的电压等级大于69kV且小于230kV时，微水含量对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-6)所示，酸值对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-7)所示，击穿电压对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-8)所示；

$F_{oil}\left(H_{2}O\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;10\\ 0.2x-2& x\&Element;(10,20\&rsqb;\\ 0.4x-6& x\&Element;(20,35\&rsqb;\\ 10& x>35\end{array}\right.---(4-6)$

式(4-6)中，F_oil(H₂O)表示微水含量对应的油品质因子得分，x表示微水含量的值；

$F_{oil}\left(acid\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;0.015\\ 23.53x-0.353& x\&Element;(0.015,0.1\&rsqb;\\ 40x-2& x\&Element;(0.1,0.25\&rsqb;\\ 10& x>0.25\end{array}\right.---(4-7)$

式(4-7)中，F_oil(acid)表示酸值对应的油品质因子得分，x表示酸值；

$F_{oil}\left(V\right)=\left\{\begin{array}{cc}10& x\&le;35\\ -0.4x+22& x\&Element;(35,40\&rsqb;\\ -0.286x+17.44& x\&Element;(40,47\&rsqb;\\ -0.667x+35.35& x\&Element;(47,50\&rsqb;\\ -x+52& x\&Element;(50,52\&rsqb;\\ 0& x>52\end{array}\right.---(4-8)$

式(4-8)中，F_oil(V)表示击穿电压对应的油品质因子得分，x表示击穿电压的值；

当变压器的电压等级大于230kV时，微水含量对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-9)所示，酸值对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-10)所示，击穿电压对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-11)所示；

$F_{oil}\left(H_{2}O\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;10\\ 0.4x-4& x\&Element;(10,30\&rsqb;\\ 10& x>30\end{array}\right.---(4-9)$

式(4-9)中，F_oil(H₂O)表示微水含量对应的油品质因子得分，x表示微水含量的值；

$F_{oil}\left(acid\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \&le;0.015\\ 57.14x-0.857& x\&Element;(0.015,0.05\&rsqb;\\ 40x& x\&Element;(0.05,0.2\&rsqb;\\ 10& x>0.2\end{array}\right.---(4-10)$

式(4-10)中，F_oil(acid)表示酸值对应的油品质因子得分，x表示酸值；

$F_{oil}\left(V\right)=\left\{\begin{array}{cc}10& x\&le;40\\ -0.4x+24& x\&Element;(40,60\&rsqb;\\ 0& x>60\end{array}\right.---(4-11)$

式(4-11)中，F_oil(V)表示击穿电压对应的油品质因子得分，x表示击穿电压的值。

本实施例中，微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压共四种油品质参量的权重值具体如表7所示。

表7：变压器油质试验各因素权重表.

项目名称	权重
		微水含量(mg/L)	0.4550
酸值(mgKOH/g)	0.2627
		介质损耗25℃	0.1411
击穿电压(kV)	0.1411

表7也是根据各参数在变压器油中各油质参数所占的重要程度，经过反复的实际应用总结出的权重系数，变压器油是变压器中主要的绝缘材料。参见表7，以微水含量为例，其对应的权重为0.4550。

本实施例中，油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H为0.264，最终计算得到的油品质反映的健康指数HI_oil为1.428。

5)针对主健康水平指数HI_m、纸绝缘运行状态健康指数HI_iso、油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H、油品质反映的健康指数HI_oil四种健康指数，采用式(5)所示函数表达式计算变压器的综合健康指数HI_com；

${\mathrm{HI}}_{com}=\underset{i=1}{\overset{4}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i{\mathrm{HI}}_{\left(i\right)}---\left(5\right)$

式(5)中，HI_com表示变压器的综合健康指数，ω_i表示第i种健康指数的权重，HI_(i)表示第i种健康指数的值；本实施例通过主健康水平指数HI_m、纸绝缘运行状态健康指数HI_iso、油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H、油品质反映的健康指数HI_oil四种健康指数来表征变压器健康指数，主健康水平指数HI_m、纸绝缘运行状态健康指数HI_iso、油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H、油品质反映的健康指数HI_oil四种健康指数的权重如表8所示；

表8：各个健康指数的权重表。

名称	ωi取值
		HIm	0.5695
HIiso	0.2660
		HIC,H	0.0946
HIoil	0.0699

表8是各个健康指数的权重，权重的大小反映了各个健康指数对变压器寿命的影响程度的大小，是综合考虑大量试验结果及运行经验并结合层次分析法确定。参见表8，本实施例中主健康水平指数HI_m的权重为0.5695。本实施例中，结合表7所示四种健康指数的权重，最终计算得到的变压器的综合健康指数HI_com为3.05。

6)采用式(6)所示函数表达式计算变压器通过缺陷修正系数修正后的最终健康指数HI；

HI＝f×HI_com (6)

式(6)中，HI表示变压器的最终健康指数，f表示变压器的缺陷修正系数，HI_com表示变压器的综合健康指数；

本实施例中，步骤6)中变压器的缺陷修正系数f的确定步骤如下：首先将变压器的缺陷分类为一般缺陷、严重缺陷和紧急缺陷，并为一般缺陷、严重缺陷和紧急缺陷指定缺陷基数(参见表1)，将一般缺陷的次数乘以一般缺陷的缺陷基数加上严重缺陷乘以严重缺陷的缺陷基数，再加上紧急缺陷乘以紧急缺陷的缺陷基数得到缺陷等级的值，根据缺陷等级的值查询预设的缺陷等级系数表，得到变压器的缺陷修正系数f。本实施例中，为一般缺陷、严重缺陷和紧急缺陷指定缺陷基数分别为1、2和3，详见表9所示的变压器缺陷基数表。最终，根据表10所示等级系数表得到变压器的缺陷修正系数f的值为1。

表9：变压器缺陷基数表：

缺陷分级	缺陷基数
		一般缺陷	1
严重缺陷	3
		紧急缺陷	5

表9缺陷基数是根据目前电力***中对于缺陷的分类，为计算缺陷系数所自行确定的缺陷基数。

表10：缺陷等级系数表。

缺陷等级	缺陷系数
		0	1
1-2	1.1
		3-6	1.2
7-11	1.3
		12-22	1.4
其它	1.5

表10是根据大量的运行经验及反复验算总结，用于衡量不同缺陷对变压器寿命的影响程度而制定的缺陷等级及其对应的缺陷系数。

本实施例中，步骤6)采用式(6)所示函数表达式计算变压器的最终健康指数HI，最终计算得到的最终健康指数HI为3.05。

7)采用式(7)所示函数表达式计算变压器的剩余寿命EOL；

EOL＝ln7/HI/B (7)

式(7)中，EOL表示变压器的剩余寿命，HI表示变压器的最终健康指数，B表示变压器的老化系数。本实施例中，步骤7)采用式(7)所示函数表达式计算变压器的剩余寿命EOL，最终计算得到的变压器的剩余寿命EOL的值为10.4年，即该变压器的剩余寿命10.4年，经过验证与设备的已运行年限、运行状况是相符的(设备已运行26.6年)。

本实施例解决的一个关键点在于检测手段的选择，本实施例在确定变压器的老化系数B，根据变压器的老化系数B及初始主健康水平指数投运年份计算主健康水平指数HI_m的基础上，选择了基于检测变压器中的碳氧气体含量、变压器中的糠醛气体含量、油中溶解碳氢气含量、油品质四类检测手段来计算变压器的综合健康指数，且基于权重来分配各种健康指数的比重，从而能够有效克服单一的测试方法或测试结果并不能准确反映变压器的绝缘状态的技术问题，从而能够实现从检测数据到健康指数再到变压器剩余寿命的转换。本实施例的另一个关键点在于综合健康指数和最终健康指数的计算，综合健康指数是将各分健康指数进行加权求和，通过不同的权重系数充分考虑负载、油老化、纸老化、油中溶解气体等参数对变压器寿命的影响；最终健康指数则是充分考虑了变压器所出现过的缺陷对变压器寿命的影响。这两种指数计算的结合，基本上涵盖了可能影响变压器寿命的各个因素。为了得到变压器综合健康指数评价结果，需要确定各评价因素的权重。对于复杂对象***的评判必然要涉及多个因素，很难定出各因素权重系数，即很难真实反映各因素在整体中的地位，因此需根据主、客观赋权法的各自优点建立一种综合分析方法，即组合赋权法。本实施例方法基于组合赋权法的思想，将主观估测与数学方法相结合，因数学方法严格逻辑性而可以对确定的权数进行滤波和修复处理，能够客观地将组成复杂问题的多个元素权重的整体判断转变为对这些元素进行“两两比较”，然后再转为对这些元素的整体权重进行排序判断，最后确立各元素的权重，最终能够实现从检测数据到健康指数再到变压器剩余寿命的转换。为了验证本发明基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法的正确性，对湖南省内数个变电站的主变寿命进行了评估，经过实际验证，发现利用本发明基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法检测得到的剩余寿命和实际运行年限的求和与变压的设计寿命较为相近，证明本发明基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法具有充分的正确性和可行性，且具有检测精度高的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，其特征在于步骤包括：

1)确定变压器的老化系数B，根据变压器的老化系数B及初始主健康水平指数投运年份计算主健康水平指数HI_m；

2)检测变压器中的碳氧气体含量，根据变压器中的碳氧气体含量确定碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O，检测变压器中的糠醛气体含量，根据变压器中的糠醛气体含量确定糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur，根据碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O、糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur综合计算纸绝缘运行状态健康指数HI_iso；

3)检测变压器的油中溶解碳氢气含量，根据油中溶解碳氢气含量确定油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H；

4)检测变压器的油品质，根据变压器的油品质确定油品质反映的健康指数HI_oil；

5)针对主健康水平指数HI_m、纸绝缘运行状态健康指数HI_iso、油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H、油品质反映的健康指数HI_oil四种健康指数，采用式(5)所示函数表达式计算变压器的综合健康指数HI_com；

${\mathrm{HI}}_{com}=\underset{i=1}{\overset{4}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i{\mathrm{HI}}_{\left(i\right)}---\left(5\right)$

式(5)中，HI_com表示变压器的综合健康指数，ω_i表示第i种健康指数的权重，HI_(i)表示第i种健康指数的值；

6)采用式(6)所示函数表达式计算变压器通过缺陷修正系数修正后的最终健康指数HI；

HI＝f×HI_com (6)

式(6)中，HI表示变压器的最终健康指数，f表示变压器的缺陷修正系数，HI_com表示变压器的综合健康指数；

7)采用式(7)所示函数表达式计算变压器的剩余寿命EOL；

EOL＝ln7/HI/B (7)

式(7)中，EOL表示变压器的剩余寿命，HI表示变压器的最终健康指数，B表示变压器的老化系数。

2.根据权利要求1所述的基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，其特征在于：所述步骤1)中确定变压器的老化系数B的函数表达式如式(1-1)所示；

B＝(ln6.5-ln0.5)/(T₂-T₁) (1-1)

式(1-1)中，B表示变压器的老化系数，T₁表示变压器为全新设备时对应的年份，T₂表示变压器剩余寿命的目标年份。

3.根据权利要求1所述的基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，其特征在于：所述步骤1)中确定变压器的老化系数B的函数表达式如式(1-2)所示；

B＝(ln6.5/0.5)/T'_exp (1-2)

式(1-2)中，B表示变压器的老化系数，T'_exp表示变压器的修正设计运行年限，且变压器的修正设计运行年限的计算函数表达式如式(1-3)所示；

${T^{\&prime;}}_{\exp }=\frac{T_{\exp }}{f_L\&times;f_E}---(1-3)$

式(1-3)中，T'_exp表示变压器的修正设计运行年限，T_exp表示变压器的出厂设计运行年限，f_L为变压器的负荷系数，f_E为变压器的环境系数。

4.根据权利要求1所述的基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，其特征在于：所述步骤1)中计算主健康水平指数HI_m的函数表达式如式(1-4)所示；

${\mathrm{HI}}_m={\mathrm{HI}}_0\&times;e^{B\&times;(T_2-T_1)}---(1-4)$

式(1-4)中，HI_m表示主健康水平指数，HI₀表示变压器为全新设备时对应的初始健康水平指数，B表示变压器的老化系数，T₁表示变压器为全新设备时对应的年份，T₂表示变压器剩余寿命的目标年份。

5.根据权利要求1所述的基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，其特征在于：所述步骤2)的详细步骤包括：

2.1)检测变压器中的CO含量、CO₂含量、CO及CO₂混合含量共三种碳氧气体参量的含量，根据每一种碳氧气体参量的含量查询预设的碳氧气体计算参数表得到对应的计算参数，根据式(2-1)所示函数表达式计算每一种碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子，根据预设的权重将所有碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子，采用式(2-2)综合得到碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O；

$\left\{\begin{array}{cc}{F}_{C,O}\left(i\right)={\mathrm{ax}}_i+b& x_i<=c\\ F_{C,O}\left(i\right)=10& x_i>c\end{array}\right.---(2-1)$

式(2-1)中，F_C,O(i)表示第i种碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子，a和b为查询预设的计算参数表得到第i种碳氧气体参量对应的计算参数，x_i表示第i种碳氧气体参量的含量，c表示第i种碳氧气体参量对应的临界含量值；

${\mathrm{HI}}_{C,O}=\underset{i=1}{\overset{3}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i\&times;F_{C,O}\left(i\right)---(2-2)$

式(2-2)中，HI_C,O表示碳氧气体含量反映的健康指数，ω_i表示第i种碳氧气体参量对应的权重，F_C,O(i)表示第i种碳氧气体参量对应的碳氧指标劣化因子；

2.2)检测变压器中的糠醛含量，根据变压器中的糠醛含量及式(2-3)计算糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur；

HI_fur＝2.33×(C_fur)^0.68 (2-3)

式(2-3)中，HI_fur表示糠醛气体含量反映的健康指数，C_fur表示变压器中的糠醛含量；

2.3)根据碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O、糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur，采用式(2-4)综合计算纸绝缘运行状态健康指数HI_iso；

HI_iso＝ω₁HI_C,O+ω₂HI_fur (2-4)

式(2-4)中，ω₁表示碳氧气体含量反映的健康指数HI_C,O对应的权重，HI_C,O表示碳氧气体含量反映的健康指数，ω₂表示糠醛气体含量反映的健康指数HI_fur对应的权重，HI_fur表示糠醛气体含量反映的健康指数。

6.根据权利要求1所述的基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，其特征在于：所述步骤3)的详细步骤包括：

3.1)检测变压器中的H₂含量、CH₄含量、C₂H₆含量、C₂H₄含量、C₂H₂含量共五种碳氢气体参量的含量，根据每一种碳氢气体参量的含量查询预设的碳氢气体计算参数表得到对应的计算参数；

3.2)根据式(3-1)所示函数表达式计算每一种碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子；

$\left\{\begin{array}{cc}{F}_{C,H}\left(i\right)={\mathrm{ax}}_i+b& x_i<=c\\ F_{C,H}\left(i\right)=10& x_i>c\end{array}\right.---(3-1)$

式(3-1)中，F_C,H(i)表示第i种碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子，a和b为查询预设的计算参数表得到第i种碳氢气体参量对应的计算参数，c表示第i种碳氢气体参量对应的临界含量值，x_i表示第i种碳氢气体参量的含量；

3.3)根据预设的权重将所有碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子综合得到油中溶解碳氢气含量反映的健康指数HI_C,H；

${\mathrm{HI}}_{C,H}=\underset{i=1}{\overset{5}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i{F}_{C,H}\left(i\right)---(3-2)$

式(2-2)中，HI_C,H表示油中溶解碳氢气含量反映的健康指数，ω_i表示第i种碳氢气体参量对应的权重，F_C,H(i)表示第i种碳氢气体参量对应的碳氢指标劣化因子。

7.根据权利要求1所述的基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，其特征在于：所述步骤4)的详细步骤包括：

4.1)检测变压器的油的微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压共四种油品质参量的值；

4.2)根据变压器的电压等级确定微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压四种油品质参量的油品质因子得分的分段计算函数，根据分段计算函数计算微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压四种油品质参量的油品质因子得分；

4.3)根据式(4-1)所述函数表达式计算油品质反映的健康指数HI_oil；

${\mathrm{HI}}_{oil}=\underset{i=1}{\overset{4}{\&Sigma;}}{\mathrm{\&omega;}}_i\&times;F_{oil}\left(i\right)---(4-1)$

式(4-1)中，HI_oil表示油品质反映的健康指数，ω_i表示第i种油品质参量对应的权重，F_oil(i)表示第i种油品质参量对应的油品质因子得分。

8.根据权利要求7所述的基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，其特征在于：所述步骤4.2)中根据变压器的电压等级确定微水含量、酸值、介质损耗、击穿电压四种油品质参量的油品质因子得分的分段计算函数时，介质损耗对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-2)所示；

$F_{oil}\left(\mathrm{\&delta;}\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;0.05\\ 20x-1& x\&Element;(0.05,0.15\&rsqb;\\ 5.714x+1.143& x\&Element;(0.15,0.5\&rsqb;\\ 4x+2& x\&Element;(0.5,1.5\&rsqb;\\ 10& x>1.5\end{array}\right.---(4-2)$

式(4-2)中，F_oil(δ)表示介质损耗对应的油品质因子得分，x表示介质损耗的值；

当变压器的电压等级小于69kV时，微水含量对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-3)所示，酸值对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-4)所示，击穿电压对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-5)所示；

$F_{oil}\left(H_{2}O\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;20\\ 0.2x-4& x\&Element;(20,30\&rsqb;\\ 0.4x-10& x\&Element;(30,45\&rsqb;\\ 10& x>45\end{array}\right.---(4-3)$

式(4-3)中，F_oil(H₂O)表示微水含量对应的油品质因子得分，x表示微水含量的值；

$F_{oil}\left(acid\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;0.015\\ 23.53x-0.353& x\&Element;(0.015,0.1\&rsqb;\\ 20x& x\&Element;(0.1,0.2\&rsqb;\\ 40x-4& x\&Element;(0.2,0.3\&rsqb;\\ 10& x>0.3\end{array}\right.---\left(4-4\right)$

式(4-4)中，F_oil(acid)表示酸值对应的油品质因子得分，x表示酸值；

$F_{oil}\left(V\right)=\left\{\begin{array}{cc}10& x\&le;30\\ -0.4x+20& x\&Element;(30,40\&rsqb;\\ -0.667x+30.68& x\&Element;(40,43\&rsqb;\\ -x+45& x\&Element;(43,45\&rsqb;\\ 0& x>45\end{array}\right.---(4-5)$

式(4-5)中，F_oil(V)表示击穿电压对应的油品质因子得分，x表示击穿电压的值；

当变压器的电压等级大于69kV且小于230kV时，微水含量对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-6)所示，酸值对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-7)所示，击穿电压对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-8)所示；

$F_{oil}\left(H_{2}O\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;10\\ 0.2x-2& x\&Element;(10,20\&rsqb;\\ 0.4x-6& x\&Element;(20,35\&rsqb;\\ 10& x>35\end{array}\right.---(4-6)$

式(4-6)中，F_oil(H₂O)表示微水含量对应的油品质因子得分，x表示微水含量的值；

$F_{oil}\left(acid\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;0.015\\ 23.53x-0.353& x\&Element;(0.015,0.1\&rsqb;\\ 40x-2& x\&Element;(0.1,0.25\&rsqb;\\ 10& x>0.25\end{array}\right.---(4-7)$

式(4-7)中，F_oil(acid)表示酸值对应的油品质因子得分，x表示酸值；

$F_{oil}\left(V\right)=\left\{\begin{array}{cc}10& x\&le;35\\ -0.4x+22& x\&Element;(35,40\&rsqb;\\ -0.286x+17.44& x\&Element;(40,47\&rsqb;\\ -0.667x+35.35& x\&Element;(47,50\&rsqb;\\ -x+52& x\&Element;(50,52\&rsqb;\\ 0& x>52\end{array}\right.---(4-8)$

式(4-8)中，F_oil(V)表示击穿电压对应的油品质因子得分，x表示击穿电压的值；

当变压器的电压等级大于230kV时，微水含量对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-9)所示，酸值对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-10)所示，击穿电压对应的油品质因子得分的分段计算函数如式(4-11)所示；

$F_{oil}\left(H_{2}O\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x\&le;10\\ 0.4x-4& x\&Element;(10,30\&rsqb;\\ 10& x>30\end{array}\right.---(4-9)$

式(4-9)中，F_oil(H₂O)表示微水含量对应的油品质因子得分，x表示微水含量的值；

$F_{oil}\left(acid\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& \&le;0.015\\ 57.14x-0.857& x\&Element;(0.015,0.05\&rsqb;\\ 40x& x\&Element;(0.05,0.2\&rsqb;\\ 10& x>0.2\end{array}\right.---(4-10)$

式(4-10)中，F_oil(acid)表示酸值对应的油品质因子得分，x表示酸值；

$F_{oil}\left(V\right)=\left\{\begin{array}{cc}10& x\&le;40\\ -0.4x+24& x\&Element;(40,60\&rsqb;\\ 0& x>60\end{array}\right.---(4-11)$

式(4-11)中，F_oil(V)表示击穿电压对应的油品质因子得分，x表示击穿电压的值。

9.根据权利要求1所述的基于健康指数的变压器剩余寿命检测方法，其特征在于：所述步骤6)中变压器的缺陷修正系数f的确定步骤如下：首先将变压器的缺陷分类为一般缺陷、严重缺陷和紧急缺陷，并为一般缺陷、严重缺陷和紧急缺陷指定缺陷基数，将一般缺陷的次数乘以一般缺陷的缺陷基数加上严重缺陷乘以严重缺陷的缺陷基数，再加上紧急缺陷乘以紧急缺陷的缺陷基数得到缺陷等级的值，根据缺陷等级的值查询预设的缺陷等级系数表，得到变压器的缺陷修正系数f。