本發(fā)明涉及變壓器剩余壽命檢測技術(shù)，具體涉及一種基于健康指數(shù)的變壓器剩余壽命檢測方法。
背景技術(shù)：
：電力變壓器是電力系統(tǒng)最重要的設備，它的運行狀況直接關系到系統(tǒng)的安全運行；它是電網(wǎng)中能量轉(zhuǎn)換、傳輸?shù)暮诵?，在電力系統(tǒng)中處于極其重要的地位。根據(jù)國際大電網(wǎng)會議對部分國家輸變電設備使用壽命的統(tǒng)計，目前變壓器設備平均使用壽命在40～45年。由于實際運行情況及負荷變化的差異，這些變壓器實際剩余壽命差別較大。有些絕緣狀況良好，具備繼續(xù)服役的能力；有些老化程度嚴重，需要得到及時維護或更換。為了避免盲目更換帶來巨大的經(jīng)濟損失，以及無依據(jù)繼續(xù)運行造成的安全隱患，有必要利用現(xiàn)代技術(shù)和分析手段對在役變壓器的剩余壽命進行評估，實現(xiàn)變壓器在確保安全運行可靠性前提下最大限度利用其價值。目前電力行業(yè)和各科研機構(gòu)在變壓器絕緣狀態(tài)診斷技術(shù)及評估方法方面開展了大量的研究，形成了很多有效的測試技術(shù)，例如：油色譜、油中水分含量、油中糠醛含量、局部放電技術(shù)、介質(zhì)頻率響應技術(shù)等，每種測試方法對于某一類絕緣缺陷都具有較好的效果，但是單一的測試方法或測試結(jié)果并不能準確反映變壓器的絕緣狀態(tài)，目前也沒有一種能有效融合所有試驗手段和試驗數(shù)據(jù)的變壓器絕緣老化和壽命評估方法。因此，如何選擇能夠準確反映變壓器的絕緣狀態(tài)的測試方法，并評估各種測試方法獲取的狀態(tài)量之間的權(quán)重關系以準確反映變壓器的絕緣狀態(tài)，已經(jīng)成為了一項亟待解決的關鍵技術(shù)問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種既能充分考慮目前類型繁多的變壓器狀態(tài)信息、充分利用變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)，又能有效控制模型的復雜程度，檢測結(jié)果準確度高的基于健康指數(shù)的變壓器剩余壽命檢測方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于健康指數(shù)的變壓器剩余壽命檢測方法，步驟包括：1)確定變壓器的老化系數(shù)B，根據(jù)變壓器的老化系數(shù)B及初始主健康水平指數(shù)投運年份計算主健康水平指數(shù)HIm；2)檢測變壓器中的碳氧氣體含量，根據(jù)變壓器中的碳氧氣體含量確定碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O，檢測變壓器中的糠醛氣體含量，根據(jù)變壓器中的糠醛氣體含量確定糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur，根據(jù)碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O、糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur綜合計算紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso；3)檢測變壓器的油中溶解碳氫氣含量，根據(jù)油中溶解碳氫氣含量確定油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H；4)檢測變壓器的油品質(zhì)，根據(jù)變壓器的油品質(zhì)確定油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil；5)針對主健康水平指數(shù)HIm、紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso、油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H、油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil四種健康指數(shù)，采用式(5)所示函數(shù)表達式計算變壓器的綜合健康指數(shù)HIcom；HIcom=Σi=14ωiHI(i)---(5)]]>式(5)中，HIcom表示變壓器的綜合健康指數(shù)，ωi表示第i種健康指數(shù)的權(quán)重，HI(i)表示第i種健康指數(shù)的值；6)采用式(6)所示函數(shù)表達式計算變壓器通過缺陷修正系數(shù)修正后的最終健康指數(shù)HI；HI＝f×HIcom(6)式(6)中，HI表示變壓器的最終健康指數(shù)，f表示變壓器的缺陷修正系數(shù)，HIcom表示變壓器的綜合健康指數(shù)；7)采用式(7)所示函數(shù)表達式計算變壓器的剩余壽命EOL；EOL＝ln7/HI/B(7)式(7)中，EOL表示變壓器的剩余壽命，HI表示變壓器的最終健康指數(shù)，B表示變壓器的老化系數(shù)。優(yōu)選地，所述步驟1)中確定變壓器的老化系數(shù)B的函數(shù)表達式如式(1-1)所示；B＝(ln6.5-ln0.5)/(T2-T1)(1-1)式(1-1)中，B表示變壓器的老化系數(shù)，T1表示變壓器為全新設備時對應的年份，T2表示變壓器剩余壽命的目標年份。優(yōu)選地，所述步驟1)中確定變壓器的老化系數(shù)B的函數(shù)表達式如式(1-2)所示；B＝(ln6.5/0.5)/T′exp(1-2)式(1-2)中，B表示變壓器的老化系數(shù)，T′exp表示變壓器的修正設計運行年限，且變壓器的修正設計運行年限的計算函數(shù)表達式如式(1-3)所示；T′exp=TexpfL×fE---(1-3)]]>式(1-3)中，T′exp表示變壓器的修正設計運行年限，Texp表示變壓器的出廠設計運行年限，fL為變壓器的負荷系數(shù)，fE為變壓器的環(huán)境系數(shù)。優(yōu)選地，所述步驟1)中計算主健康水平指數(shù)HIm的函數(shù)表達式如式(1-4)所示；HIm=HI0×eB×(T2-T1)---(1-4)]]>式(1-4)中，HIm表示主健康水平指數(shù)，HI0表示變壓器為全新設備時對應的初始健康水平指數(shù)，B表示變壓器的老化系數(shù)，T1表示變壓器為全新設備時對應的年份，T2表示變壓器剩余壽命的目標年份。優(yōu)選地，所述步驟2)的詳細步驟包括：2.1)檢測變壓器中的CO含量、CO2含量、CO及CO2混合含量共三種碳氧氣體參量的含量，根據(jù)每一種碳氧氣體參量的含量查詢預設的碳氧氣體計算參數(shù)表得到對應的計算參數(shù)，根據(jù)式(2-1)所示函數(shù)表達式計算每一種碳氧氣體參量對應的碳氧指標劣化因子，根據(jù)預設的權(quán)重將所有碳氧氣體參量對應的碳氧指標劣化因子，采用式(2-2)綜合得到碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O；FC,O(i)=axi+bxi<=cFC,O(i)=10xi>c---(2-1)]]>式(2-1)中，F(xiàn)C,O(i)表示第i種碳氧氣體參量對應的碳氧指標劣化因子，a和b為查詢預設的計算參數(shù)表得到第i種碳氧氣體參量對應的計算參數(shù)，xi表示第i種碳氧氣體參量的含量，c表示第i種碳氧氣體參量對應的臨界含量值；HIC,O=Σi=13ωi×FC,O(i)---(2-2)]]>式(2-2)中，HIC,O表示碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)，ωi表示第i種碳氧氣體參量對應的權(quán)重，F(xiàn)C,O(i)表示第i種碳氧氣體參量對應的碳氧指標劣化因子；2.2)檢測變壓器中的糠醛含量，根據(jù)變壓器中的糠醛含量及式(2-3)計算糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur；HIfur＝2.33×(Cfur)0.68(2-3)式(2-3)中，HIfur表示糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)，Cfur表示變壓器中的糠醛含量；2.3)根據(jù)碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O、糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur，采用式(2-4)綜合計算紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso；HIiso＝ω1HIC,O+ω2HIfur(2-4)式(2-4)中，ω1表示碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O對應的權(quán)重，HIC,O表示碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)，ω2表示糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur對應的權(quán)重，HIfur表示糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)。優(yōu)選地，所述步驟3)的詳細步驟包括：3.1)檢測變壓器中的H2含量、CH4含量、C2H6含量、C2H4含量、C2H2含量共五種碳氫氣體參量的含量，根據(jù)每一種碳氫氣體參量的含量查詢預設的碳氫氣體計算參數(shù)表得到對應的計算參數(shù)；3.2)根據(jù)式(3-1)所示函數(shù)表達式計算每一種碳氫氣體參量對應的碳氫指標劣化因子；FC,H(i)=axi+bxi<=cFC,H(i)=10xi>c---(3-1)]]>式(3-1)中，F(xiàn)C,H(i)表示第i種碳氫氣體參量對應的碳氫指標劣化因子，a和b為查詢預設的計算參數(shù)表得到第i種碳氫氣體參量對應的計算參數(shù)，c表示第i種碳氫氣體參量對應的臨界含量值，xi表示第i種碳氫氣體參量的含量；3.3)根據(jù)預設的權(quán)重將所有碳氫氣體參量對應的碳氫指標劣化因子綜合得到油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H；HIC,H=Σi=15ωiFC,H(i)---(3-2)]]>式(2-2)中，HIC,H表示油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)，ωi表示第i種碳氫氣體參量對應的權(quán)重，F(xiàn)C,H(i)表示第i種碳氫氣體參量對應的碳氫指標劣化因子。優(yōu)選地，所述步驟4)的詳細步驟包括：4.1)檢測變壓器的油的微水含量、酸值、介質(zhì)損耗、擊穿電壓共四種油品質(zhì)參量的值；4.2)根據(jù)變壓器的電壓等級確定微水含量、酸值、介質(zhì)損耗、擊穿電壓四種油品質(zhì)參量的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)，根據(jù)分段計算函數(shù)計算微水含量、酸值、介質(zhì)損耗、擊穿電壓四種油品質(zhì)參量的油品質(zhì)因子得分；4.3)根據(jù)式(4-1)所述函數(shù)表達式計算油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil；HIoil=Σi=14ωi×Foil(i)---(4-1)]]>式(4-1)中，HIoil表示油品質(zhì)反映的健康指數(shù)，ωi表示第i種油品質(zhì)參量對應的權(quán)重，F(xiàn)oil(i)表示第i種油品質(zhì)參量對應的油品質(zhì)因子得分。優(yōu)選地，所述步驟4.2)中根據(jù)變壓器的電壓等級確定微水含量、酸值、介質(zhì)損耗、擊穿電壓四種油品質(zhì)參量的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)時，介質(zhì)損耗對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-2)所示；Foil(δ)=0x≤0.0520x-1x∈(0.05,0.15]5.714x+1.143x∈(0.15,0.5]4x+2x∈(0.5,1.5]10x>1.5---(4-2)]]>式(4-2)中，F(xiàn)oil(δ)表示介質(zhì)損耗對應的油品質(zhì)因子得分，x表示介質(zhì)損耗的值；當變壓器的電壓等級小于69kV時，微水含量對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-3)所示，酸值對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-4)所示，擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-5)所示；Foil(H2O)=0x≤200.2x-4x∈(20,30]0.4x-10x∈(30,45]10x>45---(4-3)]]>式(4-3)中，F(xiàn)oil(H2O)表示微水含量對應的油品質(zhì)因子得分，x表示微水含量的值；Foil(acid)=0x≤0.01523.53x-0.353x∈(0.015,0.1]20xx∈(0.1,0.2]40x-4x∈(0.2,0.3]10x>0.3---(4-4)]]>式(4-4)中，F(xiàn)oil(acid)表示酸值對應的油品質(zhì)因子得分，x表示酸值；Foil(V)=10x≤30-0.4x+20x∈(30,40]-0.667x+30.68x∈(40,43]-x+45x∈(43,45]0x>45---(4-5)]]>式(4-5)中，F(xiàn)oil(V)表示擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分，x表示擊穿電壓的值；當變壓器的電壓等級大于69kV且小于230kV時，微水含量對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-6)所示，酸值對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-7)所示，擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-8)所示；Foil(H2O)=0x≤100.2x-2x∈(10,20]0.4x-6x∈(20,35]10x>35---(4-6)]]>式(4-6)中，F(xiàn)oil(H2O)表示微水含量對應的油品質(zhì)因子得分，x表示微水含量的值；Foil(acid)=0x≤0.01523.53x-0.353x∈(0.015,0.1]40x-2x∈(0.1,0.25]10x>0.25---(4-7)]]>式(4-7)中，F(xiàn)oil(acid)表示酸值對應的油品質(zhì)因子得分，x表示酸值；Foil(V)=10x≤35-0.4x+22x∈(35,40]-0.286x+17.44x∈(40,47]-0.667x+35.35x∈(47,50]-x+52x∈(50,52]0x>52---(4-8)]]>式(4-8)中，F(xiàn)oil(V)表示擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分，x表示擊穿電壓的值；當變壓器的電壓等級大于230kV時，微水含量對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-9)所示，酸值對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-10)所示，擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-11)所示；Foil(H2O)=0x≤100.4x-4x∈(10,30]10x>30---(4-9)]]>式(4-9)中，F(xiàn)oil(H2O)表示微水含量對應的油品質(zhì)因子得分，x表示微水含量的值；Foil(acid)=0≤0.01557.14x-0.857x∈(0.015,0.05]40xx∈(0.05,0.2]10x>0.2---(4-10)]]>式(4-10)中，F(xiàn)oil(acid)表示酸值對應的油品質(zhì)因子得分，x表示酸值；Foil(V)=10x≤40-0.4x+24x∈(40,60]0x>60---(4-11)]]>式(4-11)中，F(xiàn)oil(V)表示擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分，x表示擊穿電壓的值。優(yōu)選地，所述步驟6)中變壓器的缺陷修正系數(shù)f的確定步驟如下：首先將變壓器的缺陷分類為一般缺陷、嚴重缺陷和緊急缺陷，并為一般缺陷、嚴重缺陷和緊急缺陷指定缺陷基數(shù)，將一般缺陷的次數(shù)乘以一般缺陷的缺陷基數(shù)加上嚴重缺陷乘以嚴重缺陷的缺陷基數(shù)，再加上緊急缺陷乘以緊急缺陷的缺陷基數(shù)得到缺陷等級的值，根據(jù)缺陷等級的值查詢預設的缺陷等級系數(shù)表，得到變壓器的缺陷修正系數(shù)f。本發(fā)明基于健康指數(shù)的變壓器剩余壽命檢測方法具有下述優(yōu)點：1、本發(fā)明根據(jù)變壓器的老化系數(shù)、初始主健康水平指數(shù)投運年份計算主健康水平指數(shù)HIm，檢測變壓器中的碳氧氣體含量及糠醛氣體含量并綜合計算紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso，檢測變壓器的油中溶解碳氫氣含量并確定油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H，檢測變壓器的油品質(zhì)，根據(jù)變壓器的油品質(zhì)確定油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil，在此基礎上結(jié)合主健康水平指數(shù)HIm、紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso、油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H、油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil四種健康指數(shù)的權(quán)重計算變壓器的綜合健康指數(shù)HIcom，再依次結(jié)合變壓器的缺陷修正系數(shù)計算變壓器的最終健康指數(shù)HI及變壓器的剩余壽命EOL，本發(fā)明充分利用了變壓器絕緣相關的各狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)果能充分反映變壓器的絕緣狀態(tài)，既能充分考慮目前類型繁多的變壓器狀態(tài)信息、充分利用變壓器狀態(tài)數(shù)據(jù)，又能有效控制模型的復雜程度，檢測結(jié)果準確度高。2、本發(fā)明根據(jù)變壓器的老化系數(shù)、初始主健康水平指數(shù)投運年份、碳氧氣體含量及糠醛氣體含量、變壓器的油品質(zhì)來進行檢測，在當前運行數(shù)據(jù)及歷史資料數(shù)據(jù)的基礎上對變壓器的現(xiàn)狀進行綜合分析，能為檢修決策提供依據(jù)。3、本發(fā)明各系統(tǒng)技術(shù)指標的權(quán)重是在調(diào)研各指標重要性的基礎上應用層次分析法得到的，其合理性和精確性都較高，采用結(jié)合權(quán)重的計算方式，可結(jié)合專家實踐進一步對權(quán)重進行修訂，靈活度高，檢測精度具有進一步提高的前景。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例方法的基本流程示意圖。具體實施方式下文將以某110kV變電站#1變壓器為例，對本發(fā)明基于健康指數(shù)的變壓器剩余壽命檢測方法進行進一步說明。該110kV變電站#1變壓器電壓等級110kV，型號SFZ8-31500/110，設計壽命為40年，投運日期為1985年1月1日，設備運行環(huán)境良好，負荷率為0.8，無事故缺陷。本實施例中，檢測變壓器中的相關檢測試驗數(shù)據(jù)如下表1所示。表1：變壓器中的相關檢測試驗數(shù)據(jù)表。如圖1所示，本實施例基于健康指數(shù)的變壓器剩余壽命檢測方法的步驟包括：1)確定變壓器的老化系數(shù)B，根據(jù)變壓器的老化系數(shù)B及初始主健康水平指數(shù)投運年份計算主健康水平指數(shù)HIm。本實施例中，步驟1)中確定變壓器的老化系數(shù)B的函數(shù)表達式如式(1-1)所示；B＝(ln6.5-ln0.5)/(T2-T1)(1-1)式(1-1)中，B表示變壓器的老化系數(shù)，T1表示變壓器為全新設備時對應的年份，T2表示變壓器剩余壽命的目標年份(例如今年或未來的某一年)。此外，確定變壓器的老化系數(shù)B的函數(shù)表達式也可以采用式(1-2)所示函數(shù)表達式；B＝(ln6.5/0.5)/T′exp(1-2)式(1-2)中，B表示變壓器的老化系數(shù)，T′exp表示變壓器的修正設計運行年限，且變壓器的修正設計運行年限的計算函數(shù)表達式如式(1-3)所示；T′exp=TexpfL×fE---(1-3)]]>式(1-3)中，T′exp表示變壓器的修正設計運行年限，Texp表示變壓器的出廠設計運行年限，fL為變壓器的負荷系數(shù)，fE為變壓器的環(huán)境系數(shù)。本實施例中，變壓器的負荷系數(shù)如表2所示，變壓器的環(huán)境系數(shù)如表3所示；表2：變壓器的負荷系數(shù)表。變壓器負荷率(％)負荷系數(shù)(fL)0-40140-601.0560-701.170-801.2580-1501.6表2所示變壓器的負荷系數(shù)表是根據(jù)《變壓器負載導則》并結(jié)合電力企業(yè)實際運行經(jīng)驗確定，負荷決定了變壓器溫升水平，長期高負荷運行會減少變壓器壽命。參見表2，以變壓器負荷率60％-70％為例，其對應的負荷系數(shù)為1.1。表3：變壓器的環(huán)境系數(shù)表。表3環(huán)境系數(shù)表則是根據(jù)《電力系統(tǒng)污區(qū)分級與外絕緣選擇標準》及相關文獻確定，環(huán)境質(zhì)量影響變壓器外絕緣及相關外部附件的老化和腐蝕速度，從而影響變壓器壽命。參見表3，以環(huán)境惡劣等級情況為3為例，其對應的環(huán)境系數(shù)為1.15。本實施例中，變壓器設計壽命為40年，設備運行環(huán)境良好，負荷率為0.8，由表1和2可知，負荷系數(shù)等于1.25，環(huán)境系數(shù)等于1。代入式(1-3)可得變壓器的修正設計運行年限等于32年，老化系數(shù)B等于0.0802。本實施例中，步驟1)中計算主健康水平指數(shù)HIm的函數(shù)表達式如式(1-4)所示；HIm=HI0×eB×(T2-T1)---(1-4)]]>式(1-4)中，HIm表示主健康水平指數(shù)，HI0表示變壓器為全新設備時對應的初始健康水平指數(shù)，B表示變壓器的老化系數(shù)，T1表示變壓器為全新設備時對應的年份(一般為設備投運年份)，T2表示變壓器剩余壽命的目標年份(可為當前年份，也可為未來年份)。本實施例中，變壓器為全新設備時對應的初始健康水平指數(shù)HI0取值為0.5，最終計算得到的變壓器的主健康水平指數(shù)HIm為4.223。2)檢測變壓器中的碳氧氣體含量，根據(jù)變壓器中的碳氧氣體含量確定碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O，檢測變壓器中的糠醛氣體含量，根據(jù)變壓器中的糠醛氣體含量確定糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur，根據(jù)碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O、糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur綜合計算紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso；本實施例中，步驟2)的詳細步驟包括：2.1)檢測變壓器中的CO含量、CO2含量、CO及CO2混合含量共三種碳氧氣體參量的含量(參見表1，本實施例通過油色譜試驗獲得)，根據(jù)每一種碳氧氣體參量的含量查詢預設的碳氧氣體計算參數(shù)表得到對應的計算參數(shù)，根據(jù)式(2-1)所示函數(shù)表達式計算每一種碳氧氣體參量對應的碳氧指標劣化因子，根據(jù)預設的權(quán)重將所有碳氧氣體參量對應的碳氧指標劣化因子，采用式(2-2)綜合得到碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O；FC,O(i)=axi+bxi<=cFC,O(i)=10xi>c---(2-1)]]>式(2-1)中，F(xiàn)C,O(i)表示第i種碳氧氣體參量對應的碳氧指標劣化因子，a和b為查詢預設的計算參數(shù)表得到第i種碳氧氣體參量對應的計算參數(shù)，xi表示第i種碳氧氣體參量的含量，c表示第i種碳氧氣體參量對應的臨界含量值；HIC,O=Σi=13ωi×FC,O(i)---(2-2)]]>式(2-2)中，HIC,O表示碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)，ωi表示第i種碳氧氣體參量對應的權(quán)重，F(xiàn)C,O(i)表示第i種碳氧氣體參量對應的碳氧指標劣化因子；本實施例中，CO含量、CO2含量、CO及CO2混合含量共三種碳氧氣體參量的權(quán)重可統(tǒng)一取值為1/3，也可以根據(jù)運行經(jīng)驗進行優(yōu)化；2.2)檢測變壓器中的糠醛含量(參見表1，本實施例中通過油簡化試驗獲得)，根據(jù)變壓器中的糠醛含量及式(2-3)計算糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur；HIfur＝2.33×(Cfur)0.68(2-3)式(2-3)中，HIfur表示糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)，Cfur表示變壓器中的糠醛含量；2.3)根據(jù)碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O、糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur，采用式(2-4)綜合計算紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso；HIiso＝ω1HIC,O+ω2HIfur(2-4)式(2-4)中，ω1表示碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O對應的權(quán)重，HIC,O表示碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)，ω2表示糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur對應的權(quán)重，HIfur表示糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)。本實施例中，ω1取值0.3；ω2取值0.7，變壓器的碳氧氣體計算參數(shù)表具體如表4所示。表4：變壓器的碳氧氣體計算參數(shù)表。表4是根據(jù)IEC、IEEE以及電力的相關標準對于CO、CO2的一些警戒值的設定，并結(jié)合實際應用經(jīng)驗確定，CO、CO2是變壓器固體絕緣的反映。參見表4可知，CO對應的臨界含量值為1400μL/L，CO2對應的臨界含量值為13000μL/L，CO+CO2對應的臨界含量值為350000μL/L。本實施例中，最終計算得到的FC,O(1)＝4.883，F(xiàn)C,O(2)＝10，F(xiàn)C,O(3)＝3.176，計算得到碳氧氣體含量反映的健康指數(shù)HIC,O為6.020，糠醛氣體含量反映的健康指數(shù)HIfur為0.1085，變壓器的紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso為1.552。3)檢測變壓器的油中溶解碳氫氣含量，根據(jù)油中溶解碳氫氣含量確定油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H；本實施例中，步驟3)的詳細步驟包括：3.1)檢測變壓器中的H2含量、CH4含量、C2H6含量、C2H4含量、C2H2含量共五種碳氫氣體參量的含量(參見表1，本實施例通過油色譜試驗獲得)，根據(jù)每一種碳氫氣體參量的含量查詢預設的碳氫氣體計算參數(shù)表得到對應的計算參數(shù)；本實施例中，碳氫氣體計算參數(shù)表如表3所示；3.2)根據(jù)式(3-1)所示函數(shù)表達式計算每一種碳氫氣體參量對應的碳氫指標劣化因子；FC,H(i)=axi+bxi<=cFC,H(i)=10xi>c---(3-1)]]>式(3-1)中，F(xiàn)C,H(i)表示第i種碳氫氣體參量對應的碳氫指標劣化因子，a和b為查詢預設的計算參數(shù)表得到第i種碳氫氣體參量對應的計算參數(shù)，c表示第i種碳氫氣體參量對應的臨界含量值，xi表示第i種碳氫氣體參量的含量；3.3)根據(jù)預設的權(quán)重將所有碳氫氣體參量對應的碳氫指標劣化因子綜合得到油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H；HIC,H=Σi=15ωiFC,H(i)---(3-2)]]>式(2-2)中，HIC,H表示油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)，ωi表示第i種碳氫氣體參量對應的權(quán)重，F(xiàn)C,H(i)表示第i種碳氫氣體參量對應的碳氫指標劣化因子。本實施例中，H2含量、CH4含量、C2H6含量、C2H4含量、C2H2含量共五種碳氫氣體參量對應的權(quán)重如表5所示。表5：變壓器的油色譜試驗主要氣體權(quán)重表.組分名稱權(quán)重H20.2308CH40.2308C2H60.0769C2H40.2308C2H20.2308表5是根據(jù)變壓器出現(xiàn)各種氣體時所代表的故障嚴重程度來確定的各自的權(quán)重系數(shù)，當出現(xiàn)故障氣體是表明變壓器內(nèi)部存在放電或發(fā)熱，會嚴重影響變壓器壽命。參見表5可知，以C2H4為例，其對應的權(quán)重為0.2308。本實施例中，碳氫氣體計算參數(shù)表具體如表6所示。表6：變壓器的碳氫氣體計算參數(shù)表。表6是根據(jù)IEEE、IEC、以及國標等標準中對于氫氣、乙炔及其它烴類氣體的含量注意值規(guī)定，結(jié)合實際應用經(jīng)驗確定。參見表6可知，H2對應的臨界含量值為500μL/L，CH4對應的臨界含量值為125μL/L，C2H6對應的臨界含量值為70μL/L，C2H4對應的臨界含量值為175μL/L，C2H2對應的臨界含量值為35μL/L。本實施例中，油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H為0.264。4)檢測變壓器的油品質(zhì)，根據(jù)變壓器的油品質(zhì)確定油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil；本實施例中，步驟4)的詳細步驟包括：4.1)檢測變壓器的油的微水含量、酸值、介質(zhì)損耗、擊穿電壓共四種油品質(zhì)參量的值(參見表1，本實施例中通過油簡化試驗獲得)；4.2)根據(jù)變壓器的電壓等級確定微水含量、酸值、介質(zhì)損耗、擊穿電壓四種油品質(zhì)參量的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)，根據(jù)分段計算函數(shù)計算微水含量、酸值、介質(zhì)損耗、擊穿電壓四種油品質(zhì)參量的油品質(zhì)因子得分；4.3)根據(jù)式(4-1)所述函數(shù)表達式計算油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil；HIoil=Σi=14ωi×Foil(i)---(4-1)]]>式(4-1)中，HIoil表示油品質(zhì)反映的健康指數(shù)，ωi表示第i種油品質(zhì)參量對應的權(quán)重，F(xiàn)oil(i)表示第i種油品質(zhì)參量對應的油品質(zhì)因子得分。本實施例中，所述步驟4.2)中根據(jù)變壓器的電壓等級確定微水含量、酸值、介質(zhì)損耗、擊穿電壓四種油品質(zhì)參量的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)時，介質(zhì)損耗對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-2)所示；Foil(δ)=0x≤0.0520x-1x∈(0.05,0.15]5.714x+1.143x∈(0.15,0.5]4x+2x∈(0.5,1.5]10x>1.5---(4-2)]]>式(4-2)中，F(xiàn)oil(δ)表示介質(zhì)損耗對應的油品質(zhì)因子得分，x表示介質(zhì)損耗的值；當變壓器的電壓等級小于69kV時，微水含量對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-3)所示，酸值對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-4)所示，擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-5)所示；Foil(H2O)=0x≤200.2x-4x∈(20,30]0.4x-10x∈(30,45]10x>45---(4-3)]]>式(4-3)中，F(xiàn)oil(H2O)表示微水含量對應的油品質(zhì)因子得分，x表示微水含量的值；Foil(acid)=0x≤0.01523.53x-0.353x∈(0.015,0.1]20xx∈(0.1,0.2]40x-4x∈(0.2,0.3]10x>0.3---(4-4)]]>式(4-4)中，F(xiàn)oil(acid)表示酸值對應的油品質(zhì)因子得分，x表示酸值；Foil(V)=10x≤30-0.4x+20x∈(30,40]-0.667x+30.68x∈(40,43]-x+45x∈(43,45]0x>45---(4-5)]]>式(4-5)中，F(xiàn)oil(V)表示擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分，x表示擊穿電壓的值；當變壓器的電壓等級大于69kV且小于230kV時，微水含量對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-6)所示，酸值對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-7)所示，擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-8)所示；Foil(H2O)=0x≤100.2x-2x∈(10,20]0.4x-6x∈(20,35]10x>35---(4-6)]]>式(4-6)中，F(xiàn)oil(H2O)表示微水含量對應的油品質(zhì)因子得分，x表示微水含量的值；Foil(acid)=0x≤0.01523.53x-0.353x∈(0.015,0.1]40x-2x∈(0.1,0.25]10x>0.25---(4-7)]]>式(4-7)中，F(xiàn)oil(acid)表示酸值對應的油品質(zhì)因子得分，x表示酸值；Foil(V)=10x≤35-0.4x+22x∈(35,40]-0.286x+17.44x∈(40,47]-0.667x+35.35x∈(47,50]-x+52x∈(50,52]0x>52---(4-8)]]>式(4-8)中，F(xiàn)oil(V)表示擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分，x表示擊穿電壓的值；當變壓器的電壓等級大于230kV時，微水含量對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-9)所示，酸值對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-10)所示，擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分的分段計算函數(shù)如式(4-11)所示；Foil(H2O)=0x≤100.4x-4x∈(10,30]10x>30---(4-9)]]>式(4-9)中，F(xiàn)oil(H2O)表示微水含量對應的油品質(zhì)因子得分，x表示微水含量的值；Foil(acid)=0≤0.01557.14x-0.857x∈(0.015,0.05]40xx∈(0.05,0.2]10x>0.2---(4-10)]]>式(4-10)中，F(xiàn)oil(acid)表示酸值對應的油品質(zhì)因子得分，x表示酸值；Foil(V)=10x≤40-0.4x+24x∈(40,60]0x>60---(4-11)]]>式(4-11)中，F(xiàn)oil(V)表示擊穿電壓對應的油品質(zhì)因子得分，x表示擊穿電壓的值。本實施例中，微水含量、酸值、介質(zhì)損耗、擊穿電壓共四種油品質(zhì)參量的權(quán)重值具體如表7所示。表7：變壓器油質(zhì)試驗各因素權(quán)重表.項目名稱權(quán)重微水含量(mg/L)0.4550酸值(mgKOH/g)0.2627介質(zhì)損耗25℃0.1411擊穿電壓(kV)0.1411表7也是根據(jù)各參數(shù)在變壓器油中各油質(zhì)參數(shù)所占的重要程度，經(jīng)過反復的實際應用總結(jié)出的權(quán)重系數(shù)，變壓器油是變壓器中主要的絕緣材料。參見表7，以微水含量為例，其對應的權(quán)重為0.4550。本實施例中，油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H為0.264，最終計算得到的油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil為1.428。5)針對主健康水平指數(shù)HIm、紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso、油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H、油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil四種健康指數(shù)，采用式(5)所示函數(shù)表達式計算變壓器的綜合健康指數(shù)HIcom；HIcom=Σi=14ωiHI(i)---(5)]]>式(5)中，HIcom表示變壓器的綜合健康指數(shù)，ωi表示第i種健康指數(shù)的權(quán)重，HI(i)表示第i種健康指數(shù)的值；本實施例通過主健康水平指數(shù)HIm、紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso、油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H、油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil四種健康指數(shù)來表征變壓器健康指數(shù)，主健康水平指數(shù)HIm、紙絕緣運行狀態(tài)健康指數(shù)HIiso、油中溶解碳氫氣含量反映的健康指數(shù)HIC,H、油品質(zhì)反映的健康指數(shù)HIoil四種健康指數(shù)的權(quán)重如表8所示；表8：各個健康指數(shù)的權(quán)重表。名稱ωi取值HIm0.5695HIiso0.2660HIC,H0.0946HIoil0.0699表8是各個健康指數(shù)的權(quán)重，權(quán)重的大小反映了各個健康指數(shù)對變壓器壽命的影響程度的大小，是綜合考慮大量試驗結(jié)果及運行經(jīng)驗并結(jié)合層次分析法確定。參見表8，本實施例中主健康水平指數(shù)HIm的權(quán)重為0.5695。本實施例中，結(jié)合表7所示四種健康指數(shù)的權(quán)重，最終計算得到的變壓器的綜合健康指數(shù)HIcom為3.05。6)采用式(6)所示函數(shù)表達式計算變壓器通過缺陷修正系數(shù)修正后的最終健康指數(shù)HI；HI＝f×HIcom(6)式(6)中，HI表示變壓器的最終健康指數(shù)，f表示變壓器的缺陷修正系數(shù)，HIcom表示變壓器的綜合健康指數(shù)；本實施例中，步驟6)中變壓器的缺陷修正系數(shù)f的確定步驟如下：首先將變壓器的缺陷分類為一般缺陷、嚴重缺陷和緊急缺陷，并為一般缺陷、嚴重缺陷和緊急缺陷指定缺陷基數(shù)(參見表1)，將一般缺陷的次數(shù)乘以一般缺陷的缺陷基數(shù)加上嚴重缺陷乘以嚴重缺陷的缺陷基數(shù)，再加上緊急缺陷乘以緊急缺陷的缺陷基數(shù)得到缺陷等級的值，根據(jù)缺陷等級的值查詢預設的缺陷等級系數(shù)表，得到變壓器的缺陷修正系數(shù)f。本實施例中，為一般缺陷、嚴重缺陷和緊急缺陷指定缺陷基數(shù)分別為1、2和3，詳見表9所示的變壓器缺陷基數(shù)表。最終，根據(jù)表10所示等級系數(shù)表得到變壓器的缺陷修正系數(shù)f的值為1。表9：變壓器缺陷基數(shù)表：缺陷分級缺陷基數(shù)一般缺陷1嚴重缺陷3緊急缺陷5表9缺陷基數(shù)是根據(jù)目前電力系統(tǒng)中對于缺陷的分類，為計算缺陷系數(shù)所自行確定的缺陷基數(shù)。表10：缺陷等級系數(shù)表。缺陷等級缺陷系數(shù)011-21.13-61.27-111.312-221.4其它1.5表10是根據(jù)大量的運行經(jīng)驗及反復驗算總結(jié)，用于衡量不同缺陷對變壓器壽命的影響程度而制定的缺陷等級及其對應的缺陷系數(shù)。本實施例中，步驟6)采用式(6)所示函數(shù)表達式計算變壓器的最終健康指數(shù)HI，最終計算得到的最終健康指數(shù)HI為3.05。7)采用式(7)所示函數(shù)表達式計算變壓器的剩余壽命EOL；EOL＝ln7/HI/B(7)式(7)中，EOL表示變壓器的剩余壽命，HI表示變壓器的最終健康指數(shù)，B表示變壓器的老化系數(shù)。本實施例中，步驟7)采用式(7)所示函數(shù)表達式計算變壓器的剩余壽命EOL，最終計算得到的變壓器的剩余壽命EOL的值為10.4年，即該變壓器的剩余壽命10.4年，經(jīng)過驗證與設備的已運行年限、運行狀況是相符的(設備已運行26.6年)。本實施例解決的一個關鍵點在于檢測手段的選擇，本實施例在確定變壓器的老化系數(shù)B，根據(jù)變壓器的老化系數(shù)B及初始主健康水平指數(shù)投運年份計算主健康水平指數(shù)HIm的基礎上，選擇了基于檢測變壓器中的碳氧氣體含量、變壓器中的糠醛氣體含量、油中溶解碳氫氣含量、油品質(zhì)四類檢測手段來計算變壓器的綜合健康指數(shù)，且基于權(quán)重來分配各種健康指數(shù)的比重，從而能夠有效克服單一的測試方法或測試結(jié)果并不能準確反映變壓器的絕緣狀態(tài)的技術(shù)問題，從而能夠?qū)崿F(xiàn)從檢測數(shù)據(jù)到健康指數(shù)再到變壓器剩余壽命的轉(zhuǎn)換。本實施例的另一個關鍵點在于綜合健康指數(shù)和最終健康指數(shù)的計算，綜合健康指數(shù)是將各分健康指數(shù)進行加權(quán)求和，通過不同的權(quán)重系數(shù)充分考慮負載、油老化、紙老化、油中溶解氣體等參數(shù)對變壓器壽命的影響；最終健康指數(shù)則是充分考慮了變壓器所出現(xiàn)過的缺陷對變壓器壽命的影響。這兩種指數(shù)計算的結(jié)合，基本上涵蓋了可能影響變壓器壽命的各個因素。為了得到變壓器綜合健康指數(shù)評價結(jié)果，需要確定各評價因素的權(quán)重。對于復雜對象系統(tǒng)的評判必然要涉及多個因素，很難定出各因素權(quán)重系數(shù)，即很難真實反映各因素在整體中的地位，因此需根據(jù)主、客觀賦權(quán)法的各自優(yōu)點建立一種綜合分析方法，即組合賦權(quán)法。本實施例方法基于組合賦權(quán)法的思想，將主觀估測與數(shù)學方法相結(jié)合，因數(shù)學方法嚴格邏輯性而可以對確定的權(quán)數(shù)進行濾波和修復處理，能夠客觀地將組成復雜問題的多個元素權(quán)重的整體判斷轉(zhuǎn)變?yōu)閷@些元素進行“兩兩比較”，然后再轉(zhuǎn)為對這些元素的整體權(quán)重進行排序判斷，最后確立各元素的權(quán)重，最終能夠?qū)崿F(xiàn)從檢測數(shù)據(jù)到健康指數(shù)再到變壓器剩余壽命的轉(zhuǎn)換。為了驗證本發(fā)明基于健康指數(shù)的變壓器剩余壽命檢測方法的正確性，對湖南省內(nèi)數(shù)個變電站的主變壽命進行了評估，經(jīng)過實際驗證，發(fā)現(xiàn)利用本發(fā)明基于健康指數(shù)的變壓器剩余壽命檢測方法檢測得到的剩余壽命和實際運行年限的求和與變壓的設計壽命較為相近，證明本發(fā)明基于健康指數(shù)的變壓器剩余壽命檢測方法具有充分的正確性和可行性，且具有檢測精度高的優(yōu)點。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應當指出，對于本
技術(shù)領域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3