基于可拓分析法的電力變壓器本體絕緣狀態(tài)評(píng)估

北京朝陽(yáng)電力實(shí)業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司 李 威 王 恒

1 引言

在電力變壓器的相關(guān)生產(chǎn)管理過(guò)程當(dāng)中，設(shè)備檢修成為工作中的重要組成部分。誠(chéng)然，先進(jìn)的檢修設(shè)備，除了在性能和運(yùn)營(yíng)方面都產(chǎn)生重要的作用，同時(shí)可提高設(shè)備的健康水平以及設(shè)備安全方面的可靠性。在眾多的評(píng)估體系當(dāng)中，也產(chǎn)生了許多現(xiàn)代評(píng)價(jià)算法，如模糊綜合評(píng)算法、集對(duì)分析法等。也由于這些算法的存在，一定程度上影響了其實(shí)際使用效果。

2 本體絕緣狀態(tài)評(píng)估物元的構(gòu)建

設(shè)定一個(gè)有序三元組，C、R、V。其中，在C 和V 組成的二元組中，都會(huì)有一個(gè)量值所構(gòu)成的相關(guān)陣列。而在定義1中，以事物N 為對(duì)象項(xiàng)目。在N 關(guān)于C 所取得的量值當(dāng)中，由V 再次組成了一個(gè)有序的三元組。其并列等式為R=（N,c,v），等式被稱為一維物元。同時(shí)，C 和V 之間也可以組成一個(gè)二元組，而根據(jù)N 的相關(guān)特征可重新組成一個(gè)二元的算式。

當(dāng)R 設(shè)定一個(gè)值，在c1v1的等式當(dāng)中，與三陣列式完全相等，而與變壓器絕緣狀態(tài)的一些有效數(shù)據(jù)中，主要有油中溶解氣體、絕緣油試驗(yàn)以及電氣試驗(yàn)等三個(gè)方面，而其構(gòu)建的物元模型也存在以下三種模式。油與擊穿電壓的值，其中還包括微水、介損、三值等。同時(shí)，在經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后，會(huì)阻止不平衡率以及繞組電損等方面的數(shù)值，以紅外側(cè)套管溫升為主要因素。

同時(shí)，在各數(shù)值之間，劃分著不同的區(qū)域。一是正常運(yùn)行的量便要求，二是在相關(guān)的質(zhì)變范圍之內(nèi)，變壓器功能也在進(jìn)行著正常發(fā)揮。相反，變壓器的某一部分甚至已經(jīng)失效，甚至還存在一定的故障。

再以絕緣油擊穿電壓為例，在分析評(píng)估指標(biāo)關(guān)聯(lián)函數(shù)的過(guò)程當(dāng)中，當(dāng)X0賦值為40和70時(shí)，則X取值為35和70，而任意一個(gè)擊穿電壓測(cè)試值，其數(shù)值也在X 與X0，出相關(guān)密度數(shù)值為x-55的絕對(duì)值再減去15的差。此外，給D 賦值為x、X、x0，其值也在2.5與32.5。由此也引出了量值的最優(yōu)值，而當(dāng)密度ρ 給定的值最后則等于40-x。同時(shí)，設(shè)現(xiàn)有6個(gè)不同的絕緣油樣，其擊穿電壓值則分別為30、35、40、45、50、75。而其所列算式當(dāng)中，當(dāng)K 賦值為30時(shí)，最終值為-2，而當(dāng)關(guān)聯(lián)函數(shù)為正，且擊穿電壓值也越大的時(shí)候，關(guān)聯(lián)函數(shù)值往往則越高。這也表明了絕緣油的狀態(tài)越來(lái)越好，當(dāng)然擊穿電壓值的值域也是隨著變化而變化的，當(dāng)給出的現(xiàn)值為40kV 時(shí)，關(guān)聯(lián)函數(shù)就被賦予為0。而絕緣油狀態(tài)也發(fā)生著變化。當(dāng)量變逐漸變化為質(zhì)變時(shí)，關(guān)聯(lián)函數(shù)值也由此進(jìn)入到負(fù)域，而最優(yōu)值的列式則為X0=70。

另外，在X0與X0的兩種指標(biāo)當(dāng)中，當(dāng)油中水分值趨于低端之時(shí)，其評(píng)估值則越低越好。而在求得的相關(guān)關(guān)聯(lián)函數(shù)中，若指標(biāo)數(shù)據(jù)缺失，則會(huì)選擇時(shí)間最近的歷史數(shù)據(jù)。并根據(jù)關(guān)聯(lián)函數(shù)值的規(guī)定，得出最終的優(yōu)化值[1]。

3 變壓器狀態(tài)評(píng)估對(duì)于建立實(shí)域數(shù)的相關(guān)規(guī)定

定一個(gè)定義2，并設(shè)X0為（a,b）X=（c,d），為實(shí)域數(shù)上的d 為兩個(gè)重要的數(shù)值區(qū)間。并根據(jù)相關(guān)計(jì)算算式，最終得出。

在定義3當(dāng)中，若給定區(qū)間X0給出兩個(gè)區(qū)間特定的值，a 和b，而給定的值X0與a 和a+b/2，并定義一個(gè)點(diǎn)x 與區(qū)間獲得一個(gè)數(shù)，與此同時(shí)，x 的取值范圍大于且等于一個(gè)的值，而x-b 在獲得一定的數(shù)值后，x ≥x0。

與此同時(shí)，密度也給定了3個(gè)已知數(shù)。分別為X、X0、X1，而x 與a、X0之間產(chǎn)生了區(qū)間范圍，其取值范圍為x ≥x0。

將給定區(qū)間X0設(shè)置出兩個(gè)數(shù)a 和b，而X0也與a+b/2與數(shù)值b 之間也產(chǎn)生區(qū)間值，這也是密度值ρ 在給定的三個(gè)數(shù)值之中，最后如何通過(guò)a、b、X、X0之間產(chǎn)生的分?jǐn)?shù)運(yùn)算關(guān)系。

根據(jù)電器指標(biāo)的選擇，在國(guó)網(wǎng)理性的指標(biāo)當(dāng)中成了一項(xiàng)必選項(xiàng)目。同時(shí)，隨著變壓器容量的增大，及絕緣體結(jié)構(gòu)的快速改進(jìn)，作為大榮功率的變壓器而言，極化指數(shù)成為其用盡全力所描述的絕緣性能，與此同時(shí)其精準(zhǔn)度也會(huì)越來(lái)越高。并且在電氣試驗(yàn)中，相關(guān)繞組產(chǎn)品在鐵芯絕緣電阻中，充分反映鐵芯的基本狀態(tài)，利用紅外熱像儀可進(jìn)行紅外測(cè)溫反應(yīng)。

以上就是定義關(guān)取函數(shù)值以與狀態(tài)等級(jí)與檢修策略的關(guān)系。在變壓器狀態(tài)評(píng)估中，其關(guān)聯(lián)函數(shù)建立定義2為X0與X，并給定賦值范圍為a、b、c、d 四個(gè)選項(xiàng)，而與密度相關(guān)的任意一點(diǎn)，在實(shí)域上都會(huì)與任意區(qū)間產(chǎn)生交集，這也成為密度賦值的關(guān)鍵所在。

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可以得出，在無(wú)故障狀態(tài)下，三個(gè)值的編碼為（0,0,0）。并對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算以及評(píng)估后，形成最后的關(guān)聯(lián)函數(shù)。此外，還有一項(xiàng)非常重要的因素，便是對(duì)氣體的溶解，并在溶解過(guò)程中，得出相關(guān)函數(shù)的重要指標(biāo)。

表1 油中溶解氣體數(shù)據(jù)（10-6）

3.1 實(shí)例

變壓器在大修之前的一些相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)相關(guān)公式的計(jì)算，通過(guò)DGA 的相關(guān)數(shù)據(jù)得出一些相應(yīng)的三比值。但這樣仍不安全，很有可能處于故障狀態(tài)之中?；诖?，安排停電檢修也成為迫在眉睫的事情，而本文最終的評(píng)估結(jié)果也與其實(shí)際情況相當(dāng)吻合。

3.2 評(píng)估方法對(duì)比分析

物元理論其在模糊評(píng)價(jià)中，其隸屬于不同等級(jí)的隸屬度相近。在評(píng)價(jià)容易失敗的問(wèn)題時(shí)，可利用極少的變壓器絕緣參數(shù)對(duì)變壓器本體進(jìn)行正確的分析。同時(shí)，在變壓器專題評(píng)估體系當(dāng)中，提供了一項(xiàng)全新思路，由此可反映出絕緣本體與絕緣相關(guān)狀態(tài)的具體信息。但新方法還是有一個(gè)適應(yīng)的過(guò)程，并在進(jìn)行有效的評(píng)估后，能夠得到進(jìn)一步的完善。

誠(chéng)然，當(dāng)對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行完相關(guān)試驗(yàn)之后，最終得出兩個(gè)取值區(qū)間。一是正常運(yùn)行的量變要求，另一個(gè)則是在發(fā)生質(zhì)變之后，變壓器的功能最終得以正常發(fā)揮。當(dāng)然，通過(guò)對(duì)各數(shù)據(jù)的相關(guān)試驗(yàn)可以得出，通常情況下存在兩個(gè)取值區(qū)間。一是正常運(yùn)行的量變基本要求，另一個(gè)則是在質(zhì)變范圍發(fā)生改變之后，各參量在量變范圍之后，變壓器的功能也能得到正常發(fā)揮。與此同時(shí)，分析評(píng)估指標(biāo)關(guān)聯(lián)函數(shù)也在建立的過(guò)程當(dāng)中。根據(jù)表1可以獲得一些相應(yīng)的及傳遞測(cè)試值，特別是關(guān)聯(lián)函數(shù)的建立過(guò)程當(dāng)中，也可以求得其他指標(biāo)的關(guān)聯(lián)函數(shù)的一些，同時(shí)得出最終的優(yōu)化值。

4 關(guān)聯(lián)函數(shù)的構(gòu)造狀態(tài)

當(dāng)變壓器處于正常狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)，在適當(dāng)構(gòu)造關(guān)聯(lián)函數(shù)的同時(shí)，在量變范圍內(nèi)，當(dāng)關(guān)聯(lián)函數(shù)得到正常的運(yùn)行時(shí)，這也成為正常的關(guān)聯(lián)函數(shù)的構(gòu)造狀態(tài)。

5 關(guān)于電力變壓器實(shí)例分析以及最終評(píng)估結(jié)果

在可拓分析的狀態(tài)之下，可通過(guò)實(shí)施評(píng)估進(jìn)行有效的參考。

6 附件運(yùn)行情況指標(biāo)隸屬函數(shù)的確定

對(duì)于指標(biāo)隸屬函數(shù)而言，隸屬函數(shù)的確定方法有以下幾種。首先模糊統(tǒng)計(jì)法，一般情況下，隸屬函數(shù)可通過(guò)模糊統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)的方法來(lái)進(jìn)行相關(guān)的統(tǒng)籌計(jì)算。由于模糊函數(shù)是模糊集建立的重要因素，隨著隸屬函數(shù)的最終確定，成為其基本應(yīng)用的關(guān)鍵所在。確定函數(shù)隸屬原則首要的原則，而這次則大量、可重復(fù)的個(gè)別意識(shí)的平均結(jié)果。其次，由于模糊集反應(yīng)的是在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的個(gè)別意識(shí)，與此同時(shí)，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的判斷，最終采用DELPHI 方法。模糊集反應(yīng)的則是成熟的指標(biāo)，并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐后，相對(duì)于事物本質(zhì)的描述而言，最終被得到公認(rèn)，最終將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡`屬函數(shù)。

圖1 變壓器的相關(guān)工作原理

表2中，每當(dāng)冷卻達(dá)到一定的閾值時(shí)，則會(huì)增加相應(yīng)的減分值，而從冷卻風(fēng)扇的修葺中，再到閥門油泵的相關(guān)故障維修，可以進(jìn)一步提高冷卻速率。

表2 變壓器冷卻系統(tǒng)減分表

7 外觀檢查情況指標(biāo)隸屬函數(shù)的確定

物元理論方法能夠克服模糊評(píng)價(jià)，其評(píng)估類型也有所不同。此外，更能進(jìn)一步反映出本體絕緣提的一些相關(guān)的指標(biāo)信息，同時(shí)也在一定程度上影響了評(píng)估的有效性，這也要求在物元體系當(dāng)中進(jìn)行進(jìn)一步的完善。

最后是編譯器的附件及其應(yīng)用。變壓器的附件由冷卻系統(tǒng)、測(cè)試裝置、套管、有線分接開(kāi)關(guān)和保護(hù)裝置等組成。在四個(gè)組件當(dāng)中，首先設(shè)定各組件的初始分值，再同時(shí)相應(yīng)的減分表，并根據(jù)套管的特殊性和重要性，并在電氣室管制表中最終的評(píng)估。最終依據(jù)評(píng)分表的相關(guān)因素，并根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，最終確定各個(gè)組件的分值。

如表2所示的內(nèi)容，每當(dāng)冷卻一級(jí)也就會(huì)增加相應(yīng)的減分值。從冷卻風(fēng)扇的維修，再到閥門油泵的各種故障處理，進(jìn)一步提高冷卻速率，使得變壓器最終能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，在得到各組件的分值后，由于定性指標(biāo)采用半梯形，與三角形結(jié)合隸屬函數(shù)的分布函數(shù)，來(lái)確定其隸屬度。通過(guò)物元理論方法的學(xué)習(xí)，最終克服在模糊評(píng)價(jià)當(dāng)中，在不同等級(jí)的相近的隸屬度的分析當(dāng)中，對(duì)于有關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)。

而在物元理論方法中實(shí)施的可拓展絕緣狀態(tài)過(guò)程中，也影響了評(píng)估的有效性。同時(shí)，利用相關(guān)圖表可以在一定的范圍內(nèi)對(duì)所要的一些相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、比對(duì)，以便得到最為有效的相關(guān)評(píng)估數(shù)值。

8 評(píng)估方法對(duì)比分析

根據(jù)相關(guān)圖表分析，模糊綜合評(píng)判、物元理論方法以及集對(duì)分析方法都所采取和應(yīng)用的相關(guān)方法。而無(wú)緣理論更是克服在模糊評(píng)價(jià)體系中，所不同的是評(píng)估體系。這充分體現(xiàn)了該方法的經(jīng)濟(jì)性，這在相關(guān)實(shí)踐中也得到了有效的實(shí)踐。而相關(guān)的本體絕緣狀態(tài)反映出的相關(guān)問(wèn)題中也具有計(jì)算簡(jiǎn)單、直觀的優(yōu)點(diǎn)。并為變壓器的最終絕緣相關(guān)評(píng)估提供了一種全新的思路，但還是存在較大的缺陷，甚至對(duì)于非常有效的診斷方法，一直未能得到相應(yīng)的應(yīng)用。而下一步的工作則是對(duì)于可拓方法進(jìn)行較為深入的評(píng)估。屆時(shí)，將會(huì)采用更為全新的方法，當(dāng)然舊的評(píng)估方法也會(huì)循序，最終被新的評(píng)估體系所取代，而一些圖標(biāo)也會(huì)隨著信評(píng)估體系的出現(xiàn)而進(jìn)行相關(guān)的改進(jìn)，當(dāng)然也不乏一些數(shù)學(xué)函數(shù)在內(nèi)，而放電試驗(yàn)檢測(cè)也會(huì)隨之亮相。

在各試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間，通常情況下都有兩個(gè)取值區(qū)間。一個(gè)被稱為經(jīng)典域，是在基本量要求的范圍之內(nèi)。另一個(gè)則被稱為節(jié)域，也是在質(zhì)變發(fā)生范圍所產(chǎn)生的。而在各參量的變化之間，變壓器的功能卻還能得到正常的發(fā)揮，特別是在新投運(yùn)的220kV 等級(jí)的變壓器當(dāng)中所統(tǒng)計(jì)和發(fā)現(xiàn)的，其絕緣油擊穿電壓其值也是≤70kV，而在絕緣油擊穿電壓的經(jīng)典域及節(jié)域，其值分別包括在40至70。同時(shí)，關(guān)聯(lián)函數(shù)的建立也是在這個(gè)區(qū)域之間產(chǎn)生。因此，絕緣油的擊穿電壓其值也是越大越好。而當(dāng)擊穿電壓值的范圍大于40時(shí)，兩邊也會(huì)隨之產(chǎn)生質(zhì)變，同時(shí)其關(guān)聯(lián)函數(shù)值則最終為0[2]。

最后物元可拓展體系評(píng)價(jià)當(dāng)中構(gòu)造函數(shù)是如何被關(guān)聯(lián)的。通過(guò)構(gòu)造適當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)函數(shù)，使得變壓器在正常運(yùn)行范圍之內(nèi)，其變量函數(shù)值亦當(dāng)取正值為宜。最終當(dāng)量變由于積少成多變?yōu)橘|(zhì)變之時(shí)，關(guān)聯(lián)函數(shù)值則取負(fù)。通過(guò)實(shí)例，同時(shí)與評(píng)估方法比較，并未最終檢修結(jié)果可進(jìn)行比較。

綜上，在電力變壓器的發(fā)展及評(píng)估過(guò)程當(dāng)中，基于改進(jìn)物元可拓模型在應(yīng)急管理和評(píng)價(jià)方面都在高效地運(yùn)行之中，而從計(jì)算結(jié)果和實(shí)際結(jié)果相比較分析而言，其應(yīng)急管理能力也在得到逐步的提升，這對(duì)于可拓?zé)o緣方法也是一項(xiàng)非常有效的應(yīng)用。