专利名称：基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法
技术领域：
本发明涉及属变电设备故障诊断技术领域，具体涉及的是基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法。
背景技术：
电カ变压器是电网传输电能的枢纽，是电网运行的主设备，其运行的可靠性是电力系统的安全和稳定的必备条件，随着发电机组容量的提高和输电电压等级的升高，变压器的容量和电压等级也随之相应提高和升高，同时对变压器的可靠性也提出了更高要求。所以通过变压器的在线监测和故障诊断及早发现潜在的故障隐患，具有重要的实际意义。
国内外已经形成相对成熟的变压器在线监测技术，如局部放电、油色谱分析、铁芯接地电流和顶层油温等。然而在此基础上的故障诊断方法相对滞后，如IEC三比值法、大卫三角形法、神经网络算法和粗糙集等不仅都只针对单一监测类型进行故障诊断，而且不能很好的宏观把握变压器的运行健康状况，并且各种诊断方法有相应的缺点，如三比值法会出现“无编码”的情况，神经网络算法需要大量历史故障数据作为训练样本等。

发明内容
本发明的目的在于克服传统油色谱单ー诊断方法的缺点，利用多种诊断方法综合诊断提高故障诊断的准确性，同时引进顶层油温、局部放电、微水、铁芯接地电流和绕组光纤测温等监测量对变压器运行健康状况进行评估，用以确定故障的范围，并挖掘出相关的故障规则，为状态检修提供计划依据。本发明采用的技术方案是基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征是，包括下列步骤(I)通过在线监测装置，实时采集变压器的油中溶解气体、油中微水、局部放电、铁芯接地电流、顶层油温、绕组光纤测温相关状态特征參量值；(2)将可通过油中溶解气体诊断的故障类型规格化为如下8种低温热故障(t< 3000C )、中温热故障(300°C彡t < 7000C )、高温热故障(t彡700°C )、局部放电、低能量放电、低能量放电兼过热、高能量放电、高能量放电兼过热；(3)选取改良三比值法、改良电协研法、IEC60599法、无编码法和大卫三角形法五种方法作为油中溶解气体的诊断方法，并利用历史样本数据，对各类诊断方法诊断故障正确率进行统计；(4)获取监测装置测得的油中溶解气体(对于故障处理过但未对绝缘油进行脱气处理的，取变化率作为处理数据)的氢气、甲烷、こ烷、こ烯、こ炔五个状态量分别用⑶中的五种方法进行诊断，确定对应的故障性质；(5)获取油中微水、局部放电、铁芯接地电流、顶层油温、绕组光纤测温相关监测量，利用故障树诊断机理获取故障置信数组；(6)综合步骤(4)与步骤(5)中的诊断结果进行综合分析，得出该变压器的故障诊断結果；(7)运行人员根据各种试验检查方法给予系统真正故障结果反馈，系统各分诊断方法进行准确性更新。上述步骤(I)中变压器综合油中溶解气体诊断方法，其方法为结合各种成熟的诊断方法与正确概率相结合的方式，确定各类设备故障可能性的权重系数。即将各种诊断方法进行权重赋值，得出一个综合油中溶解气体诊断结果，具体步骤如下步骤1，取变压 器油中溶解气体中氢气(H2)、甲烷(CH4)、こ烷(C2H6)、こ烯(C2H4)、乙炔(C2H2)的油中浓度值(或变化值)，计算各气体的产气速率；步骤2，判断气体浓度值或产气速率是否超过注意值(參见DL/T722-2000);如果超过注意值，则执行步骤3 ;否则停止。步骤3，根据改良三比值法、IEC60599、改良电协研法、无编码法和大卫三角形法五种较为成熟的方法对步骤I的数据做故障诊断，并对结果赋予正确率权重(各诊断方法诊断正确率详见表5)。步骤4、根据步骤3的结果和正确率权重做規格化处理并给出各类故障概率。根据上述综合油中溶解气体诊断结果，利用故障树原理结合顶层油温、微水、局部放电、铁芯接地电流、绕组光纤测温等监测量数据，对变压器健康状况做全面的诊断。结合上述监测量数据的综合诊断結果、CO和CO2的浓度对故障的是否涉及固体绝缘材料(绝缘纸等)进行诊断，以及N2和O2的关系判断氧化情況，最后给出变压器综合健康状态描述。上述CO和CO2的浓度对故障的是否涉及固体绝缘材料进行诊断方法是根据C02/C0的值判断固体绝缘材料的故障，若C02/C0 > 7则固体绝缘材料老化；若C02/C0 < 3，则故障涉及固体绝缘材料；若02/N2 < O. 3，则绝缘油存在氧化现象，造成氧被极度消耗。本发明结合各种油色谱诊断方法的优点并克服单ー诊断方法的缺点，以油中溶解气体作为诊断核心，并辅以故障树诊断。同时利用油中溶解气体、顶层油温、局部放电、微水、铁芯接地电流和绕组光纤测温多參量综合诊断，通过该方法不但可以宏观掌控变压器的运行健康情況，还能实现设备的故障定位，对发现设备潜在的故障隐患，确保电力系统安全稳定的运行具有重要的实际意义。


图I是本发明基于故障树的变压器综合诊断流程图；图2是本发明的变压器多监测量故障树；图3是本发明的大卫三角故障形诊断图。
具体实施例方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进ー步阐述本发明。參见图1，本发明ー种基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，具体诊断步骤如下(I)通过油中溶解气体、局部放电、顶层油温、微水、铁芯接地电流和绕组光纤测温监测装置获取变压器的相关监测量的值，对于故障且大修过的变压器应取増量作为诊断值。各种监测类型所采集的监测量如下油中溶解气体氢气、甲烷、こ烷、こ烯、こ炔、一氧化碳、ニ氧化碳、氧气、氮气、总烃；局部放电放电量、放电位置、脉冲个数；微水水分；铁芯接地电流铁芯全电流；顶层油温顶层油温；绕组光纤测温测点温度。(2)将可通过油中溶解气体诊断出的变压器故障类型进行規格化具体如下0101 油色谱诊断低温过热；0102 油色谱诊断中温过热；0103 油色谱诊断高温过热；0104 油色谱诊断局部放电；0105 油色谱诊断低能量放电；0106 油色谱诊断低能量放电兼过热；0107 油色谱诊断高能量放电；0108 油色谱诊断高能量放电兼过热；(3)根据表I判断氢气、こ炔和甲烷浓度值是否超标。表I气体浓度注意值单位ppm
权利要求
1.基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征在于，包括下列步骤 (1)通过在线监测装置，实时采集变压器的油中溶解气体、油中微水、局部放电、铁芯接地电流、顶层油温、绕组光纤测温相关状态特征参量值； (2)将可通过油中溶解气体诊断的故障类型规格化为如下8种t< 300°C为低温热故障、300°C彡t < 700°C为中温热故障、t彡700°C为高温热故障、局部放电、低能量放电、低能量放电兼过热、高能量放电、高能量放电兼过热，其中，t为温度； (3)选取改良三比值法、改良电协研法、IEC60599法、无编码法和大卫三角形法五种方法作为油中溶解气体的诊断方法，并利用历史样本数据，对各类诊断方法诊断故障正确率进行统计； (4)获取监测装置测得的油中溶解气体的氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔五个状态量分别用步骤(3)中的五种方法进行诊断，确定对应的故障性质； (5)获取油中微水、局部放电、铁芯接地电流、顶层油温、绕组光纤测温相关监测量，利用故障树诊断机理获取故障置信数组； (6)综合步骤(4)与步骤(5)中的诊断结果进行综合分析，得出该变压器的故障诊断结果; (7)运行人员根据各种试验检查方法给予系统真正故障结果反馈，系统各分诊断方法进行准确性更新。
2.根据权利要求I所述的基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征在于，所述步骤(I)中，各种监测类型所采集的监测量如下 油中溶解气体氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、总烃； 局部放电放电量、放电位置、脉冲个数； 微水水分； 铁芯接地电流铁芯全电流； 顶层油温顶层油温； 绕组光纤测温测点温度； 所述步骤(4)中，在获取监测装置测得的油中溶解气体时，对于故障处理过但未对绝缘油进行脱气处理的，取变化率作为处理数据。
3.根据权利要求I所述的基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征在于，所述步骤(3)中，根据五种方法的对应的历史诊断正确率赋予相应的准确率，合并相同故障类型并赋予诊断诊断率，对于没有诊断出的故障类型直接赋予O，得出最后故障概率数组「P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 D8IirO，厂O，厂O，厂O，厂O，厂O，厂O，厂O」。
4.根据权利要求3所述的基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征在于，所述步骤(4)中，根据故障树诊断结果得出故障置信数组为nl、n2、n 3、n4、n5、n6，其中，nl，n2, n3, n4, n5, n6分别表不低温热故障、中温热故障、高温热故障、局部放电、低能量放电和高能量放电发生的置信次数；然后根据步骤(4)的油中溶解气体诊断结果和步骤(3)的最后故障概率数组，按照如下方法对故障概率数组进行修正当 I ≤ X ≤ 5 时，则尸1= ( I + nX/3) X PQX \ 当 X = 6 时，尸6 = ( I + (nl+n2+n3) /3) x ( I + n5/3) x ；当 X = 7 时,朽=(I + n6/3) X P07;当 X = 8 时,尸8 = ( I + (nl+n2+n3) /3) x ( I + n6/3) x； P08;
5.根据权利要求4所述的基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征在于，将上述故障概率数组进行概率规格化，具体步骤如下 故障概率数组为
6.根据权利要求5所述的基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征在于，根据上述故障概率数组和故障诊断结果，给出变压器运行健康状况描述；并通知相应人员进行检修排查，并将故障结果返回；根据故障结果对诊断方法正确率表进行更新，对于诊断正确的方法的正确率按如下公式进行修正，并对故障数据做故障规则存储； 诊断正确的方法正确率修正公式P- =P + ; 诊断错误的方法正确率修正公式L =P-洁，其中，P为诊断方法的正确率。
7.根据权利要求I所述的基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征在于，上述步骤(I)中变压器综合油中溶解气体诊断方法，其方法为结合各种诊断方法与正确概率相结合的方式，确定各类设备故障可能性的权重系数，即将各种诊断方法进行权重赋值，得出一个综合油中溶解气体诊断结果，具体步骤如下 步骤1，取变压器油中溶解气体中氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔的油中浓度值或变化值，计算各气体的产气速率； 步骤2，判断气体浓度值或产气速率是否超过注意值；如果超过注意值，则执行步骤3 ；否则停止。
步骤3，根据改良三比值法、IEC60599、改良电协研法、无编码法和大卫三角形法五种方法对步骤I的数据做故障诊断，并对结果赋予正确率权重； 步骤4，根据步骤3的结果和正确率权重做规格化处理并给出各类故障概率。
8.根据权利要求7所述的基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征在于，根据上述对结果赋予正确率权重，利用故障树原理结合顶层油温、微水、局部放电、铁芯接地电流和绕组光纤测温的监测量数据，对变压器健康状况做全面的诊断。
9.根据权利要求8所述的基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征在于，根据对变压器健康状况做全面诊断的结果、并结合CO和CO2的浓度对故障的是否涉及固体绝缘材料进行诊断，以及N2和O2的关系判断氧化情况，最后给出变压器综合健康状态描述。
10.根据权利要求9所述的基于故障树的油浸式变压器综合诊断方法，其特征在于，上述CO和CO2的浓度对故障的是否涉及固体绝缘材料进行诊断方法是根据co2/co的值判断固体绝缘材料的故障，若C02/C0 > 7则固体绝缘材料老化；若C02/C0 < 3，则故障涉及固体绝缘材料；若02/N2 < 0. 3，则绝缘油存在氧化现象，造成氧被极度消耗。
全文摘要
本发明公开一种利用故障树的油浸式变压器综合诊断方法，该方法步骤(1)实时采集变压器的油中溶解气体、油中微水、局部放电、铁芯接地电流、顶层油温、绕组光纤测温相关状态特征参量值；(2)通过油中溶解气体诊断的故障类型规格化；(3)对各类诊断方法诊断故障正确率进行统计；(4)获取测得的油中溶解气体状态量分别进行诊断；(5)获取故障置信数组；(6)综合上述得出变压器的故障诊断结果。本发明结合各种油色谱诊断方法的优点并克服单一诊断方法的缺点，以油中溶解气体作为诊断核心，并辅以故障树诊断，不但宏观掌控变压器的运行健康情况，还能实现设备的故障定位，对发现设备潜在的故障隐患，确保电力系统安全稳定的运行具有重要的实际意义。
文档编号G01R31/00GK102662113SQ20121011377
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者张声圳, 李盛盛, 李莉, 林峰 申请人:南京南瑞集团公司, 国网电力科学研究院