基于三比值-灰色关联度的电力变压器故障诊断研究

《基于三比值-灰色关联度的电力变压器故障诊断研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于三比值-灰色关联度的电力变压器故障诊断研宄(广东电网汕头澄海供电局广东汕头515800)摘要：电力变压器一旦发生故障，将会严重影响电网安全和可靠性。通过故障诊断，可以有效提高系统可靠性。木文在分析各类故障与油中气体的关系基础上,对三比值特征量选取原理、灰色关联度分析思想进行了分析说明，最终基于三比值构建了灰色关联度电力变压器故障诊断模型，并成功运用实例，得到了良好的诊断效果。关键词：电力变压器：三比值：灰色关联度：故障诊断引言DGA(DissolvedGasAnalysis,油中溶解气体分析)可有效判断电力变压器内部故障，

2、传统DGA以气体比值为特征量，括IEC三比值法、罗杰斯比值法等［1］,但由于气体成份、比重与故障类型之间具有很强的非线性关系，气体含量同故障类型之间的函数映射关系具有极大不确定性。结合人工智能，以气体含量为特征量，故障诊断能在一定程度上提高有效性、准确性。但是仍存在，如神经网络隐含层单元数和网络连接权值、模糊数学隶属度函数等难以确定问题。研宄表明，充油电气设备故障诊断不能只依赖于油中溶解气体组分含量，而应取决于气体相对含量［4］。因此，木文以气体三比值为特征量，引入灰色关联度分析以构建故障类型和特征气体间的诊断模型。1.电力变

3、压器常见故障分析1.1电力变压器常见故障分类电力变压器内部故障按故障模式可分机械、热和电三种，而机械性故障常以热或电故障形式表现出来。过热故障是变压器最常见故障。当发生导体或磁路故障及接点不良时，便会引起局部过热。按温度高低可分低温(150-30CTC)、中温(300-700°C)＞高温过热(>700°C)三种情况［1-2］;放电性故障是在高电场作用下绝缘劣化所引起的故障。通常按能量密度不同可分为电弧、火花、局部三种放电［1-2］。1.2电力变压器故障与汕中气体关系分析［3-4】变压器油主要是由多种烃类物质组成，化学通式

4、为(C6H10O5)n。发生不同故障，汕中分解气体成分也不同。现有电力变压器故障数据分析发现，具有以下特征：(1)发生过热故障时，生成气体主要是CH4和C2H4,通常情况下两种气体之和占据总烃类80%以上。发生故障吋如果温度较低，比重较大的是CH4;当温度逐渐增加到500°C以上吋，C2H4以及H2的含量增长很快，所占比重加大；当温度达到800°C以上，少量的C2H2也会随之产生，但是最人值不会超过C2H4的10%。(2)发生电弧故障吋，C2H2占总烃比重为20%~70%，H2占氢烃比重为30%〜90%。通常情况下，CH4要比

5、C2H2少；火花放电故障生成主要气体是H2和C2H2,能量较低，所以总烃含量较少，溶解在汕中的C2H2占总烃25%〜90%,C2H4含量低于总烃的20%,H2在氢烃中占有比例高于30%;而发生局部放电故障，油中气体组成由于放电能量密度存在差异而不同：总烃含量通常不高，H2和CH4是主要气体，一般占90%以上，随着放电能量密度增大，可能还会生成C2H2,但是在总烃中比重通常小于2%。1.基于三比值-灰色关联度的电力变压器故障诊断模型2.1三比值特征量选取原理分析不同性质的变压器故障诊断应取决于气体的相对含量。根据变压器汕纸绝缘在

6、故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从五种特征气体选用两种溶解度和扩散系数相近的气体组分组成三对比值，消除汕的体积效应影响，可以得出对故障类型比较可靠的判断。2.2灰色关联度分析思想灰色关联分析［5】是灰色系统分析和处理随机量的一种方法。它的主要思想是根据序列曲线几何形状的相似程度来判断其联系是杏紧密。(1)广义绝对关联度研究序列间绝对增量关系，用序列折线间所夹面积的大小来衡量两序列间关联度大小。设序列和长度一致，绝对关联度：，其中，。(1)灰色相对关联度是序列间相对始点变化速率联系的表征，序列变化速率越

7、接近，相对关联度越大，反之愈小。设序列和长度一致且初值皆不为零,、分别为和的初值像，则称与的灰色绝对关联度为和的相对关联度。初值像为。(2)综合关联度：设序列和长度一致且初值皆不等于零，和分别为和的绝对和相对关联度，则称为和的综合关联度。，一般取0.5,可根据对绝对量或变化速率的关心程度做出变动。灰色综合关联度既体现了折线和的相似程度，又反映出了两者相对于始点的变化速率的接近程度，是一个较全面表征序列关系的指标。2.3诊断模型(1)选择特征向量组成状态模式向量。结合以上分析，采用DGA监测中的观测数据的比值构成变压器状态特征向

8、量。为了保证各气体参数具冇等效性和同序性，进行归一化处理，即可得到行为序列。(2)建立参考序列及诊断结果对比。通过参考文献，并对历史故障数据的统计、收集，可以得到如下表2.3的参考序列。为了检验模型诊断效果，对收集到67组变压器油中气体数据，利用matlab对上述的灰色绝对关