一種基于變化趨勢(shì)的油色譜綜合分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于充油電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，特涉及一種基于變化趨勢(shì)的油色譜 綜合分析方法，具體應(yīng)用在以油紙為主要絕緣材料的電氣設(shè)備的油色譜分析過程中，包括 變壓器、電抗器、互感器和套管等。
【背景技術(shù)】
[0002] 油色譜分析技術(shù)被認(rèn)為是對(duì)充油電氣設(shè)備進(jìn)行故障診斷最方便、有效的方法，近 年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了很多油色譜分析方法，如：改良三比值、大衛(wèi)三角法、立體圖法、德 國(guó)三比值法、改良羅杰斯法和電協(xié)研法等。改良三比值法是目前應(yīng)用于最廣泛有效的一種 方法，它是根據(jù)變壓器發(fā)生故障時(shí)，從變壓器油中提取的五種氣體（H2、CH4、C2H6、C2H4、 C2H2)成分含量計(jì)算出相應(yīng)的比值：C2H2/ C2H4、CH4/H2、C2H4/ C2H6,由編碼規(guī)則得到一 組編碼，再由三比值故障診斷表查找出與其相對(duì)應(yīng)的故障類型。該方法簡(jiǎn)單實(shí)用，準(zhǔn)確率較 高，但是該診斷方法在實(shí)際應(yīng)用中存在以下問題：1)當(dāng)油中特征氣體含量增長(zhǎng)趨勢(shì)超標(biāo)，單 含氣量未達(dá)到注意值時(shí)，無(wú)法用這種方法進(jìn)行診斷。2)該方法存在編碼不全，編碼邊界過于 絕對(duì)的問題。當(dāng)獲得的一組編碼超出已知編碼表時(shí)，則無(wú)法找到故障類型，存在"缺碼"的 現(xiàn)象；3)當(dāng)多種故障同時(shí)發(fā)生時(shí)，改良三比值診斷法無(wú)法診斷。
[0003] 目前，油色譜的變化趨勢(shì)都是通過絕對(duì)產(chǎn)氣率或相對(duì)產(chǎn)氣率來(lái)計(jì)算，如中國(guó)發(fā)明 專利《一種變電站變電設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》(【申請(qǐng)?zhí)枴俊旧暾?qǐng)?zhí)枴?01310572278. 1)，本發(fā)明通過 最小二乘法擬合最近一段時(shí)間內(nèi)油色譜的線性函數(shù)，利用斜率判斷油色譜的變化趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)改良三比值法存在的問題，本發(fā)明分析油色譜的變化趨勢(shì)，融合改良三比值 和大衛(wèi)三角法等方法，對(duì)油色譜進(jìn)行綜合分析。本發(fā)明具有準(zhǔn)確反映油色譜變化趨勢(shì)和無(wú) "缺碼"的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種基于變化趨勢(shì)的油色譜綜合分析方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1:通過最小二乘法計(jì)算油色譜的變化趨勢(shì)。查看GB/T 7252-2001導(dǎo)則，得到設(shè) 備油中特征氣體含量的注意值。
[0006] 步驟2 :判斷油中特征氣體含量是否大于注意值，若小于注意值，則轉(zhuǎn)步驟3 ;否 則，轉(zhuǎn)步驟4。
[0007] 步驟3 :判斷油中特征氣體是否增長(zhǎng)明顯，若是，則轉(zhuǎn)步驟4,否則，轉(zhuǎn)步驟5。
[0008] 步驟4 :判斷三比值是否"缺碼"，若否，則采用改良三比值法進(jìn)行油色譜分析；否 貝1J，采用大衛(wèi)三角法進(jìn)行分析。
[0009] 步驟5 :得到油色譜分析的最終結(jié)果，排查故障原因，進(jìn)行故障維修。
[0010] 如上所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的步驟1中，假定某段期間 內(nèi)采集時(shí)間序列為It1, t2，…，tn}，所采集的油色譜序列為{yi，y2…，y n}，則擬合的線性 UiN 丄 ? Λ J 匕/ i 回歸函數(shù)為：y = a+bt。利用最小二乘法計(jì)算參數(shù)，則
，_其中
。油色譜序列最好為最近一周的采集值，或者取最近10次的采樣值。 本發(fā)明定義油色譜變化趨勢(shì)增長(zhǎng)明顯的條件為：|b| > 1。
[0011] 如上所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的步驟4中，由于大衛(wèi)三角法 包括了所有三比值的可能情況，當(dāng)改良三比值出現(xiàn)"缺碼"的情況時(shí)，通過大衛(wèi)三角法進(jìn)行 油色譜分析。
[0012]
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1基于趨勢(shì)的大衛(wèi)三角圖； 圖2基于變化趨勢(shì)的油色譜綜合分析方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015] 改良三比值法是在IEC60599推薦的三比值法的基礎(chǔ)上，根據(jù)國(guó)內(nèi)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì) 編碼組合和故障類型進(jìn)行了細(xì)化。該方法利用五種氣體（CH 4, C2H4, C2H6, C2H2, H2)的三對(duì)比 值（C2VC2H4 CH4/H2 C2H4/C2H6)的編碼組合來(lái)進(jìn)行故障類型判斷的方法，一般在特征氣體含 量超過注意值后使用，其編碼規(guī)則和故障類型判斷方法見表1和表2。
[0016] 表1編碼規(guī)則
表2故障類型判斷方法
GB/T 7252-2001導(dǎo)則規(guī)定當(dāng)設(shè)備內(nèi)部油中氣體含量或者產(chǎn)氣率大于注意值時(shí)，采用改 良三比值法進(jìn)行油色譜分析，油中溶解氣體含量和產(chǎn)氣率的注意值分別見表3和表4. 表3油中溶解氣體含量的注意值單位為μ L/L

表4變壓器和電抗器絕對(duì)產(chǎn)氣速率注意值單位為mL/d
實(shí)際應(yīng)用中設(shè)備總油量和油密度很難獲得，所以絕對(duì)產(chǎn)氣率很難計(jì)算。相對(duì)產(chǎn)氣率通 過最近兩次的測(cè)量值計(jì)算得到，由于設(shè)備誤差和測(cè)量誤差等原因，相對(duì)產(chǎn)氣率存在很大的 偏差。本發(fā)明利用最小二乘法擬合最近一段時(shí)間內(nèi)油色譜的線性函數(shù)，利用斜率的值判斷 油色譜的變化趨勢(shì)。當(dāng)變化趨勢(shì)增長(zhǎng)明顯時(shí)，啟動(dòng)油色譜分析。
[0017] 最小二乘法（又稱最小平方法）是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)。它通過最小化誤差的平 方和尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以簡(jiǎn)便地求得未知的數(shù)據(jù)，并使得這些 求得的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和為最小。假定某段期間內(nèi)采集時(shí)間序列為It 1, t2,…，tn}，所采集的指標(biāo)值序列為{yp y2···，yn}，則線性回歸函數(shù)為： y = a+bt (1) 利用最小二乘法計(jì)算參數(shù)a和b :
。參數(shù)b能反映油色譜的變化趨勢(shì)，本發(fā)明定義油色譜變化 趨勢(shì)增長(zhǎng)明顯的條件為： b| > I (3) 加入變化趨勢(shì)的大衛(wèi)三角圖如圖I所示，通過圖I用戶能清晰形象地觀察油色譜的變 化趨勢(shì)，當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)集中時(shí)，變化趨勢(shì)平穩(wěn)；當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)分散時(shí)，變化趨勢(shì)明顯。當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)在不同 區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)移時(shí)，用戶應(yīng)根據(jù)變化的趨勢(shì)，采取相應(yīng)的措施。
[0018] 大衛(wèi)三角法的區(qū)域極限值見表5。
[0019] 表5區(qū)域極限
由表5可知，大衛(wèi)三角法包括了所有三比值的可能情況，當(dāng)改良三比值出現(xiàn)"缺碼"的 情況時(shí)，通過大衛(wèi)三角法進(jìn)行油色譜分析?；谧兓厔?shì)的油色譜綜合分析方法的流程圖 如圖2所示，詳細(xì)步驟如下： 步驟1 :通過最小二乘法計(jì)算最近一段時(shí)間內(nèi)的油色譜變化趨勢(shì)。查看GB/T 7252-2001導(dǎo)則，得到設(shè)備油中特征氣體含量的注意值。油色譜序列最好為最近一周的采 集值，或者取最近10次的采樣值。步驟2 :判斷油中特征氣體含量是否大于注意值，若小于 注意值，則轉(zhuǎn)步驟3 ;否則，轉(zhuǎn)步驟4。本實(shí)施例中定義油色譜變化趨勢(shì)增長(zhǎng)明顯的條件為：
[0020] 步驟3 :判斷油中特征氣體是否增長(zhǎng)明顯，若是，則轉(zhuǎn)步驟4,否則，轉(zhuǎn)步驟5。
[0021] 步驟4 :判斷三比值是否"缺碼"，若否，則采用改良三比值法進(jìn)行油色譜分析；否 貝1J，采用大衛(wèi)三角法進(jìn)行分析。
[0022] 步驟5 :得到油色譜分析的最終結(jié)果，根據(jù)設(shè)備的巡檢、在線監(jiān)測(cè)、帶電檢測(cè)和停 電試驗(yàn)等狀態(tài)息，參考表6進(jìn)一步對(duì)故障進(jìn)彳丁診斷。
[0023] 表6故障診斷內(nèi)容表 LlN 丄 U010i5d4/ A I ^ D/ ( }J^
LlN 丄 U010i5d4/ A i ^ (/ ( }J<
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于變化趨勢(shì)的油色譜綜合分析方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :通過最小二乘法計(jì)算油色譜的變化趨勢(shì)； 步驟2 :判斷油中特征氣體含量是否大于注意值，若小于注意值，則轉(zhuǎn)步驟3 ;否則，轉(zhuǎn) 步驟4 ; 步驟3 :判斷油中特征氣體是否增長(zhǎng)明顯，若是，則轉(zhuǎn)步驟4,否則，轉(zhuǎn)步驟5 ; 步驟4 :判斷三比值是否"缺碼"，若否，則采用改良三比值法進(jìn)行油色譜分析；否則，采 用大衛(wèi)三角法進(jìn)行分析； 步驟5 :得到油色譜分析的最終結(jié)果，排查故障原因，進(jìn)行故障維修。2. 如權(quán)利要求1所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的步驟1中，假定某段 期間內(nèi)采集時(shí)間序列為Itpt2，…，tn}，所采集的油色譜序列為{yi，y 2…，yn}，則擬合的線性 回歸函數(shù)為：y = a+bt，利用最小二乘法計(jì)算參數(shù)，則其中3. 如權(quán)利要求1或2所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的油色譜序列為最 近一周的采集值，或者取最近10次的采樣值。4. 如權(quán)利要求2所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的油色譜變化趨勢(shì)增 長(zhǎng)明顯的條件為：|b| > 1。5. 如權(quán)利要求1所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的步驟4中，由于大衛(wèi) 三角法包括了所有三比值的可能情況，當(dāng)改良三比值出現(xiàn)"缺碼"的情況時(shí)，通過大衛(wèi)三角 法進(jìn)行油色譜分析。
【專利摘要】本發(fā)明屬于充油電氣設(shè)備故障診斷技術(shù)領(lǐng)域，特涉及一種基于變化趨勢(shì)的油色譜綜合分析方法，具體應(yīng)用在以油紙為主要絕緣材料的電氣設(shè)備的油色譜分析過程中，包括變壓器、電抗器、互感器和套管等。本發(fā)明分析油色譜的變化趨勢(shì)，融合改良三比值和大衛(wèi)三角法等方法，對(duì)油色譜進(jìn)行綜合分析。本發(fā)明具有準(zhǔn)確反映油色譜變化趨勢(shì)和無(wú)“缺碼”的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01N30/02
【公開號(hào)】CN105158347
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510301460
【發(fā)明人】鄢小虎, 向冬冬, 文正其, 李穆, 谷凱凱, 施磊, 聶德鑫, 盧文華, 張海龍, 杜振波
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司
【公開日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月5日