基于时域介电谱和去极化电量的变压器油纸绝缘老化特征量研究

为研究变压器油纸绝缘极化/去极化电流法特征量,在130℃下进行了油纸试样的加速热老化试验,测得了试样在不同老化阶段的去极化电流,提出以稳态油老化电量Q_o和稳态油纸界面极化电量Q_(o-p)作为变压器绝缘油与油纸界面极化的老化特征量,并提取绝缘纸时域介电谱峰值和峰值时间tpeak作为绝缘纸老化特征量,最后通过现场试验验证了以上述特征量分别表征油纸绝缘老化状态的可行性。结果表明:Q_o随老化时间的增加而增大,2者间存在线性拟合关系,Q_o可以表征油中偶极子转向极化强度;绝缘纸时域介电谱峰值及对应时间分别代表了其内部因纤维素裂解引起的界面极化强度和响应速度,其中时域介电谱峰值和聚合度之间具有指数负相关关系;Q_(o-p)随老化时间增加而增大,2者间存在线性拟合关系,Q_(o-p)可以表征油纸界面极化强度。

基于粗糙集与多类支持向量机的电力变压器故障诊断

针对传统变压器故障诊断过程中未能将部分反映变压器故障状态的信息有效利用,以致故障诊断信息不完备、诊断结果不准确的情况,将铁芯接地电流等信息与特征气体相结合,以完善故障特征信息。并在此基础上,构建了一种采用粗糙集的一对一多类支持向量机故障诊断新方法。首先利用一对一多类支持向量机实现故障类别区域的划分;然后根据粗糙集的上下近似这一核心思想对故障类别划分区域进行描述,得出故障分类的上下近似域及边界域的集合,并提取故障诊断分类规则;最后利用分类规则实现故障类别划分。该方法实现了故障信息的综合利用,并将粗糙集在不完备数据与复杂模式刻画方面所具备的优良表现,及一对一支持向量机在分类方面的良好泛化性能进行有效融合,从而有效提高故障分类精度。变压器故障实例分析表明,与传统诊断方法相比较,该方法具有更高的诊断正确率,且其可有效反映故障诊断中所出现的不完备信息。

基于改进灰色组合模型的变电设备故障率预测

现有的变电设备故障率预测模型在预测设备故障率时,往往会出现稳定期的预测数值高于实测值而损耗期的预测值低于实测值的现象。针对该问题,在研究变电设备累积失效规律的基础上,引入"故障分界点"和"故障数据分区"2个概念,并结合灰色线性回归模型建立了一种新的变电设备故障率预测优化模型。通过数值验证对各模型的特点和有效性进行论证。结果表明,对处于故障率稳定期和损耗期2个阶段的案例,故障分界点的确定和故障数据分区均有利于提高变电设备故障率预测的精度,改进模型的相对误差率较灰色线性回归模型降低了3.59%,较基于M-R算法的故障预测模型降低了3.91%,整体拟合效果也更理想。

基于修正Debye模型的油浸绝缘纸不均匀老化时域介电特性

变压器内部存在的温度梯度导致油浸绝缘纸不均匀老化,为研究油浸绝缘纸在温度梯度下的时域介电特性,在实验室搭建油浸绝缘纸不均匀老化试验平台,测定试样老化过程中聚合度变化规律和极化/去极化电流曲线,并对其进行等效模型参数辨识,得到如下结论：发热端附近油浸绝缘纸极化/去极化电流均向左上方平移,纸内电导率提高,极化的响应速率加快;发热端附近等温区极化电阻和时间常数最小,修正Debye模型和扩展Debye模型参数存在关联关系;扩展Debye模型只能评估油纸绝缘平均老化程度,用其进行绝缘状态评估时会出现＂老化被高估区＂和＂老化被低估区＂,发热端附近绝缘实际状况比评估结果恶劣将近50%。研究结果为将极化/去极化电流法更精确地应用于实际变压器油纸绝缘状态评估提供了参考。

基于小波分析和时域介电谱的变压器油纸绝缘老化状态评估

为了研究变压器油纸绝缘老化特性，从而为变压器寿命评估作出指导，在实验室进行加速热老化实验，利用时域介电谱图对不同老化时间油纸试样的极化／去极化电流开展研究，结合小波分析理论对时域介电谱提出改进算法，并提取表征油纸各部分老化时间的特征量。结果表明：二次微分时域介电谱可以反映油纸绝缘的整体极化强度，测量时间1000s后介电谱出现峰值，且峰值随着老化时间的增加而增大；小波改进算法处理后的时域介电谱图的不同谱峰对应油纸绝缘3种主要极化类型，分别为油、油纸界面和绝缘纸内部极化；改进时域介电谱的不同峰值和峰值时间表征不同极化过程的强度和响应速度，且不同峰值与油、纸和油纸界面具有拟合优度很高的指数关系，可以考虑将改进时域介电谱不同谱峰作为表征油纸不同部分的老化特征量。

基于代价敏感组合核相关向量机的电力变压器故障诊断

组合核相关向量机可以融合多个特征空间,输出变压器隶属于各种状态的概率。将代价敏感机制融入组合核相关向量机,构建了代价敏感组合核相关向量机,该算法以误诊断代价最小为目标,按贝叶斯风险理论预测样本的故障类别,克服了传统诊断方法未考虑误诊断代价差异的问题。针对代价敏感组合核相关向量机核函数参数选取需人为设定的问题,采用K折交叉验证和粒子群算法相结合的方法寻优核函数参数。基于油中溶解气体分析(dissolved gas analysis,DGA)数据的诊断实例表明,与BP神经网络,支持向量机及组合核相关向量机算法相比,代价敏感组合核相关向量机不仅具有较高的诊断正确率,而且具有较低的误诊断代价。

变压器油和绝缘纸老化对扩展Debye模型参数的影响研究

为研究变压器油和绝缘纸老化对扩展Debye模型参数的影响,以及确定变压器油换油时间,首先在实验室条件下对油纸绝缘试样进行130℃加速老化试验和PDC试验,然后建立不同试样相对应的扩展Debye模型,深入研究变压器油和绝缘纸老化时扩展Debye模型支路参数的变化规律,最后提出用中间时间常数分支电容变化率作为变压器的换油阈值。结果表明:变压器油主要影响扩展Debye模型时间常数小于500 s的支路参数,随着变压器油老化天数增加,油老化产物会增加油中偶极子组的转向极化及油纸界面极化,去极化电流起始部分幅值增大,较小时间常数支路电阻变小,电容变大;绝缘纸主要影响扩展Debye模型时间常数大于500 s的支路参数,随着绝缘纸老化天数增加,纸老化产物仅会增加纸内总体极化强度,去极化电流曲线末端升高,较大时间常数支路电阻变小,电容变大;扩展Debye模型中间时间常数支路电容变化率可作为换油阈值,当电容变化率大于0.36%时变压器油介损值达到4.0%,此时应进行换油处理。

基于扩展Debye模型仿真的回复电压特征量分析

回复电压测量方法(return voltage measurement,RVM)能有效检测变压器固体绝缘的含水量,然而对于含有局部峰值点的回复电压极化谱难以给出明确的诊断结论。文中在扩展Debye模型基础上,仿真分析了模型参数变化对极化谱和主时间常数CTC、回复电压峰值最大值Urmax的影响规律,并提出将扩展Debye模型不同时间常数支路数作为新的特征量,最后验证了该特征量的可行性。仿真和试验结果表明:RVM极化谱前、中、尾3部分分别对应着油纸绝缘变压器油中偶极子转向极化、油纸界面极化和绝缘纸内偶极子转向极化、纸内界面极化;油纸绝缘老化会使扩展Debye模型各支路极化电阻减小,极化电容增大,时间常数减小;当变压器油老化严重时,极化谱有可能出现局部峰值;扩展Debye模型各时间常数支路数可作为新的RVM特征量,各时间常数支路数的变化也可使极化谱产生局部峰值,现场试验也验证了新特征量的有效性。

聚合度对油纸绝缘时域介电特性影响研究

为了研究绝缘纸聚合度(简称DP)对油纸绝缘时域介电特性的影响,搭建了油纸绝缘极化电流特性测试平台,应用该平台测试了不同初始酸值、初始水分分别和不同聚合度绝缘纸组成试样的极化去极化电流,并画出相应的时域介电谱,最后拟合得到不同初始水分、酸值情况下峰值时间常数与DP变化的公式。结果表明:绝缘纸DP作为单一变量变化时并不会对油纸绝缘时域介电特性产生影响,此时并不能用DP作为油纸绝缘的老化特征量;只有在水分和小分子酸等极性分子存在并扩散到绝缘纸内部形成界面极化时,不同DP对油纸绝缘时域介电特性影响差异才能体现出来;水分或酸值含量升高,时域介电谱整体向左上方平移,峰值变大,峰值时间常数减小,峰值时间常数与DP之间的拟合优度提高。通过基于绝缘纸DP的老化动力学模型来评估变压器剩余寿命时,要参考油纸绝缘中水分、酸等极性分子的含量。

基于频域介电谱和多输出支持向量回归的变压器油纸绝缘状态评估

为分别评估变压器油纸绝缘的老化程度和水分含量,文中通过加速热老化试验和吸潮实验制备了不同老化程度下含水量不同的油浸绝缘纸试品,测试了试品的介损因数频谱和阻抗相位频谱,分析了老化、水分对油纸绝缘频域介电谱特性的影响。采用多输出支持向量回归算法(multi-output support vectorregression,M-SVR)逼近频域介电谱曲线与油纸绝缘老化和水分之间的非线性映射关系,据此预测油纸绝缘试品的老化程度和水分含量。研究表明,对于含水量在0.5～5.6%范围内、具有不同老化程度的试品,M-SVR对含水量的预测精度较高,而对老化程度的预测精度较低,且均高于RBF神经网络;根据油纸绝缘试品的聚类分析结果,发现与老化程度相关性较大的第1、2类试品,M-SVR对其老化程度的预测精度明显提高,含水量预测精度变化不大。

不同环境因素对复合绝缘子憎水性影响的研究

为研究复合绝缘子在不同环境中憎水性的变化规律,搭建了复合绝缘子试验平台,模拟电晕放电,盐密、灰密,磨损等环境因素,并采用静态接触角法和喷水分级法,测试了憎水性在不同环境中的丧失和恢复特性。试验结果表明:电晕放电会导致复合绝缘子憎水性呈现出先线性后缓慢的下降趋势,在电晕放电停止后,憎水性呈现出先线性上升后趋于稳定的恢复特性;而电晕老化的加剧会导致部分试品无法恢复到初始的憎水性能;憎水性在不同盐密、灰密下呈现出先近似指数上升后趋于稳定的迁移特性;高灰密时憎水性迁移速度更快并且稳定后达到更高的静态接触角值。磨损会导致憎水性的下降甚至丧失,而喷水分级法比静态接触角法更为适合来评定磨损对憎水性的影响。

基于时域介电法的绝缘纸板水分特征量研究

为了评估变压器绝缘纸板的含水量,从而为现场变压器绝缘状态和寿命估计提供可靠指导,笔者在实验室环境中制备4组不同含水量的油纸绝缘试样,采用极化/去极化电流法(PDC)对不同水分含量绝缘纸板开展了研究,提出了可表征纸板含水量的特征量Q_(paper)。实验结果表明,PDC曲线对油纸绝缘试样含水量的变化十分敏感,且水分含量的改变对于去极化电流曲线的尾端有很大影响;通过去极化电流曲线可以获得拓展Debye模型的各支路参数,且随着水分含量的增加模型支路数量在增加,最大支路时间常数在变大;通过PDC曲线的末端对纸板中水分含量的敏感性,可以拟合出绝缘纸板对应模型支路,从而将绝缘纸板对应支路从Debye模型中筛选出来;特征量Q_(paper)可以反映绝缘纸内部的偶极子转向极化强度,并且Q_(paper)和绝缘纸板水分含量有良好的线性关系,可以考虑用Q_(paper)来做绝缘纸水分含量的特征量。

不均匀热老化油浸绝缘纸的极化/去极化电流特性研究

为研究温度梯度存在下,变压器油浸绝缘纸不均匀老化极化/去极化电流特性,文中在实验室条件下搭建不均匀热老化试验平台,进行不同温度梯度作用下油浸绝缘纸的不均匀热老化试验。通过测定试样的聚合度和极化/去极化电流得出如下结论:在温度梯度作用下,高温受热绝缘纸的聚合度下降速率大于低温受热绝缘纸;油浸绝缘纸老化后期,聚合度下降速度变缓;在同一温度等级下,处于温度梯度下的油浸绝缘纸老化更严重。油浸绝缘纸受热温度升高,其极化/去极化电流均向左上方平移,电导率增大;在同一温度等级下,油浸绝缘纸不均匀老化下的极化/去极化电流值更大;局部温度升高会加剧油浸绝缘纸老化。