CN112698245A - 一种少失效数据的变压器绝缘可靠性分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种少失效数据的变压器绝缘可靠性分析方法。通过对油纸绝缘进行不同温度下的热老化,得到不同老化程度的油纸绝缘样品;间隔一段时间测量每个样品的聚合度数据,得到绝缘样品聚合度变化情况;设置截尾时刻,并求解可靠性参数的点估计;随后设定置信系数,得到该置信水平下的参数置信下限;最后建立方程计算变压器绝缘可靠性。该方法能判断少失效数据的变压器绝缘可靠性。
Description
技术领域
本发明属于变压器绝缘状态评估领域,具体涉及一种少失效数据的变压器绝缘可靠性分析方法。
背景技术
变压器是电力***中至关重要的设备,承担着电压转换和传输的任务,其安全运行意义重大。油纸绝缘是变压器的主绝缘,其绝缘状态决定了电力***运行的可靠性和稳定性。经大量研究表明,绝缘性能劣化是导致变压器故障的主要原因。
热老化是油纸绝缘老化的最主要形式。在变压器正常投入运行时,波动的负荷使得温度发生变化,油纸绝缘热老化速率不均匀,这损害了变压器的可靠性。而可靠性直接决定了变压器乃至电网的稳定运行,因此,急需对变压器绝缘可靠性进行分析。
发明内容
为了在实际工况中对变压器绝缘可靠性进行分析,本发明提供一种少失效数据的变压器绝缘可靠性分析方法,包括如下步骤:
第一步:搭建试验平台
搭建的变压器绝缘可靠性分析研究试验平台,主要由真空干燥箱(1)、可编程逻辑控制器(2)、试验箱(3)、加热器(4)、绝缘油(5)、绝缘纸样品(6)和电压可调电源(7)组成;电压可调电源(7)与可编程逻辑控制器(2)相连,提供电能输入,可编程逻辑控制器(2)与N个加热器(4)连接,通过控制输入电压的大小对加热器的温度进行控制调整;绝缘纸首先在条件为90℃/50Pa的真空干燥箱(1)中干燥48小时,测量其初始聚合度DP0,并装入密封袋中以防止氧化和水分侵入;绝缘油(5)在50℃/50Pa的真空干燥箱(1)中干燥3天,将绝缘纸(6)紧紧包裹在加热器(4)上,共同置于试验箱(3)中,加入25℃的绝缘油(5),油纸比为20:1;将试验箱(3)放入真空干燥箱(1)中,真空干燥箱(1)温度设定为25℃;
第二步:获取聚合度数据
加热器温度分别设定为Ti,i=1,2,…,N,设置试验总老化时间为1200小时,每48小时对绝缘纸取样测试聚合度,并将绝缘纸样品的聚合度测试结果分别记为DPi,t,t=1,2,…,25,表示第t个时间段聚合度的变化情况,将N个绝缘纸样品聚合度数据DPi,t放入可靠性评估中;
第三步:可靠性参数求解
设置有k个截尾时刻,k≤N,分别记为τj,j=1,2,…,k,并在每个τj时刻选择nj个样本进行数据处理,且nj的总和为N;
当绝缘纸样品聚合度DPi,t小于200时即为故障,记录时间段(τj-1,τj]内的故障数rj,τ0=0,及对应的故障时间数据tj,r,j=1,2,…,k以及r=1,2,…,rj;
用最小二乘法对点τj-pj拟合分布曲线,选择威布尔分布对拟合曲线进行分析,概率密度函数为f(t),将其带入式(2):
式中,m为形状参数,η为比例参数,θ为位置参数,误差ε=0.01;
第四步:参数置信下限求解
设置置信水平为1-α,α为置信系数,一般取为0.05,0.025,0.01,此系数需要根据实际确定,置信系数越低,则可靠性越高,在置信水平1-α下,pj的置信上限pj u,j=1,2,…,k,通过反演方程获得:
将置信上限pj u代入式(4),可得到η的置信下限ηL为:
第五步:可靠性评估
本方法的优点在于考虑了不同负荷产生的温度影响,综合各情况下的老化速率对变压器绝缘可靠性进行了准确分析。
附图说明
图1为少失效数据的变压器绝缘可靠性分析方法的流程图。
图2为少失效数据的变压器绝缘可靠性分析试验平台结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与案例对本发明的实施流程作进一步详述。
第一步:搭建试验平台
搭建的变压器绝缘可靠性分析研究试验平台,主要由真空干燥箱(1)、可编程逻辑控制器(2)、试验箱(3)、加热器(4)、绝缘油(5)、绝缘纸样品(6)和电压可调电源(7)组成;电压可调电源(7)与可编程逻辑控制器(2)相连,提供电能输入,可编程逻辑控制器(2)与100个加热器(4)连接,通过控制输入电压的大小对加热器的温度进行控制调整;绝缘纸首先在条件为90℃/50Pa的真空干燥箱(1)中干燥48小时,测量其初始聚合度DP0,并装入密封袋中以防止氧化和水分侵入;绝缘油(5)在50℃/50Pa的真空干燥箱(1)中干燥3天,将绝缘纸(6)紧紧包裹在加热器(4)上,共同置于试验箱(3)中,加入25℃的绝缘油(5),油纸比为20:1;将试验箱(3)放入真空干燥箱(1)中,真空干燥箱(1)温度设定为25℃;
第二步:获取聚合度数据
加热器温度分别设定为Ti,i=1,2,…,N,设置试验总老化时间为1200小时,每48小时对绝缘纸取样测试聚合度,并将绝缘纸样品的聚合度测试结果分别记为DPi,t,t=1,2,…,25,表示第t个时间段聚合度的变化情况,将N个绝缘纸样品聚合度数据DPi,t放入可靠性评估中;
第三步:可靠性参数求解
设置有k个截尾时刻,k=10,分别记为τj,j=1,2,…,k,并在每个τj时刻选择nj个样本进行数据处理,且nj的总和为N;
当绝缘纸样品聚合度DPi,t小于200时即为故障,记录时间段(τj-1,τj]内的故障数rj,τ0=0,及对应的故障时间数据tj,r,j=1,2,…,k以及r=1,2,…,rj;
用最小二乘法对点τj-pj拟合分布曲线,选择威布尔分布对拟合曲线进行分析,概率密度函数f(t)为:
式中,m为形状参数,η为比例参数,θ为位置参数;
将式(2)带入式(3):
式中,误差ε=0.01;
第四步:参数置信下限求解
设置置信水平为1-α,α为置信系数,取为0.025,在置信水平0.975下,pj的置信上限pj u,j=1,2,…,k,通过反演方程获得:
将置信上限pj u代入式(5),可得到η的置信下限ηL为:
第五步:可靠性评估
Claims (1)
1.一种少失效数据的变压器绝缘可靠性分析方法,其特征在于,包括如下步骤:
第一步:搭建试验平台
搭建的变压器绝缘可靠性分析研究试验平台,主要由真空干燥箱(1)、可编程逻辑控制器(2)、试验箱(3)、加热器(4)、绝缘油(5)、绝缘纸样品(6)和电压可调电源(7)组成;电压可调电源(7)与可编程逻辑控制器(2)相连,提供电能输入,可编程逻辑控制器(2)与N个加热器(4)连接,通过控制输入电压的大小对加热器的温度进行控制调整;绝缘纸首先在条件为90℃/50Pa的真空干燥箱(1)中干燥48小时,测量其初始聚合度DP0,并装入密封袋中以防止氧化和水分侵入;绝缘油(5)在50℃/50Pa的真空干燥箱(1)中干燥3天,将绝缘纸(6)紧紧包裹在加热器(4)上,共同置于试验箱(3)中,加入25℃的绝缘油(5),油纸比为20:1;将试验箱(3)放入真空干燥箱(1)中,真空干燥箱(1)温度设定为25℃;
第二步:获取聚合度数据
加热器温度分别设定为Ti,i=1,2,…,N,设置试验总老化时间为1200小时,每48小时对绝缘纸取样测试聚合度,并将绝缘纸样品的聚合度测试结果分别记为DPi,t,t=1,2,…,25,表示第t个时间段聚合度的变化情况,将N个绝缘纸样品聚合度数据DPi,t放入可靠性评估中;
第三步:可靠性参数求解
设置有k个截尾时刻,k≤N,分别记为τj,j=1,2,…,k,并在每个τj时刻选择nj个样本进行数据处理,且nj的总和为N;
当绝缘纸样品聚合度DPi,t小于200时即为故障,记录时间段(τj-1,τj]内的故障数rj,τ0=0,及对应的故障时间数据tj,r,j=1,2,…,k以及r=1,2,…,rj;
用最小二乘法对点τj-pj拟合分布曲线,选择威布尔分布对拟合曲线进行分析,概率密度函数为f(t),将其带入式(2):
式中,m为形状参数,η为比例参数,θ为位置参数,误差ε=0.01;
第四步:参数置信下限求解
设置置信水平为1-α,α为置信系数,一般取为0.05,0.025,0.01,此系数需要根据实际确定,置信系数越低,则可靠性越高,在置信水平1-α下,pj的置信上限pj u,j=1,2,…,k,通过反演方程获得:
将置信上限pj u代入式(4),可得到η的置信下限ηL为:
第五步:可靠性评估
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