王愚

（廣西電網(wǎng)公司南寧供電局，廣西 南寧 530031）

1 引言

研究變壓器的故障診斷技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，首先對(duì)變壓器進(jìn)行故障診斷，可以有效發(fā)現(xiàn)變壓器的早期潛伏性故障，及時(shí)進(jìn)行狀態(tài)維修；其次可以提高電網(wǎng)的供電率、減少事故容量損失率，取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益［1－7］。

及時(shí)的準(zhǔn)確地掌握變壓器的可靠性水平可以有效指導(dǎo)變壓器狀態(tài)檢修，提高電力變壓器的運(yùn)行可靠性，保障整個(gè)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行［8－11］。

2 變壓器的故障診斷方法

變壓器是一種復(fù)雜的電力設(shè)備，其故障類型較多，一般的劃分原則如表1所示。

在進(jìn)行變壓器故障診斷時(shí)一般基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其核心是選擇人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練算法。人工魚(yú)群算法是一種常用的變壓故障診斷算法，是一種模擬魚(yú)群行為的隨機(jī)搜索優(yōu)化算法，主要利用了魚(yú)的覓食、聚群和追尾行為，具有很好的克服局部極值、取得全局極值的能力。

（1）人工魚(yú)群算法實(shí)現(xiàn)方法如下:

設(shè)人工魚(yú)群的狀態(tài)為:X=（x1，x2，…，xi），i=1，2，…，n，xi為尋優(yōu)變量，v為人工魚(yú)群可見(jiàn)域，s為人工魚(yú)群最大步長(zhǎng)，dij=‖Xi－Xj‖為兩條人工魚(yú)的距離，F(xiàn)（X）為食物濃度。

表1 變壓器故障劃分

魚(yú)群的覓食行為:

①如果dij＜v，則:

式中:rand（v）—［0，v］之間的隨機(jī)數(shù)。

②如果F（xi）＜F（xj），則:

式中:Xinext—人工魚(yú)群的下一個(gè)狀態(tài)；

rand（s）—［0，s］之間的隨意數(shù)。

③如果F（xi）＞F（xj），則:

魚(yú)群的聚群行為:

設(shè)人工魚(yú)群的當(dāng)前狀態(tài)為Xi，尋找該狀態(tài)可見(jiàn)域內(nèi)的伙伴nfl，可表示為:

滿足該集合的所有人工魚(yú)個(gè)體數(shù)為nfl，則Xi的伙伴中心位置Xc為:

如果滿足:

表明如果伙伴中心食物較多而且不太擁擠，則向伙伴中心方向前進(jìn)，即:

式中:dcj為當(dāng)前狀態(tài)與伙伴中心位置距離魚(yú)群的追尾行。

如果人工魚(yú)當(dāng)前狀態(tài)可見(jiàn)域內(nèi)的所有伙伴中存在食物濃度最大的伙伴，并且滿足:

如果不滿足上述條件，則進(jìn)行覓食行為。

（2）人工魚(yú)群神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法實(shí)現(xiàn)方法如下:人工魚(yú)定義為:

式中:i、j、k—神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層、隱含層和輸出層節(jié)點(diǎn)；

θj、θk—隱含層與輸出層閥值；

wij、wjk—輸入層至隱含層、隱含層至輸出層的權(quán)值。

人工魚(yú)的食物濃度為:

式（10）中E為均方誤差函數(shù)，食物濃度越大，E越小，人工魚(yú)的狀態(tài)越好。

兩條人工魚(yú)的距離:

式中:nwθ—神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閥值總數(shù)。

覓食行為:

①如果dij＜v，則:

②如果F（xi）＜F（xj），則:

式中:wijnext、wiknext、θjnext、θknext為人工魚(yú)的下一個(gè)狀態(tài)。

③如果F（xi）＞F（xj），則:

聚群行為:

設(shè)人工魚(yú)群的當(dāng)前狀態(tài)為Xi，尋找該狀態(tài)可見(jiàn)域內(nèi)的伙伴njl，其表達(dá)形式與式（4）相同，Xi的伙伴中心位置Xc為:

式中:dci—當(dāng)前狀態(tài)與中心位置的距離。

追尾行為:

如果人工魚(yú)當(dāng)前狀態(tài)可見(jiàn)域內(nèi)的所有伙伴中存在食物濃度最大的伙伴，并且滿足F（Xmax）＞δF（Xi），則:w+w

相比常用的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用人工魚(yú)群神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行變壓器故障診斷所得到的分類效果更好。

3 變壓器的可靠性分析

電力系統(tǒng)的可靠性分析主要集中于電網(wǎng)和發(fā)電設(shè)備的可靠性評(píng)估，變壓器的可靠性評(píng)估主要是依據(jù)設(shè)備的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)可靠性指標(biāo)的分析，其評(píng)估結(jié)果不能準(zhǔn)確反映某臺(tái)變壓器的可靠性水平。目前針對(duì)某臺(tái)變壓器，通過(guò)對(duì)設(shè)備自身的結(jié)構(gòu)、功能、故障模式進(jìn)行分析并評(píng)估可靠性的研究還處于起步階段。

可靠度R（t）與不可靠度F（t）分別為:

式中:n0—開(kāi)始時(shí)的試驗(yàn)樣品數(shù)；

ns—經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后的正常樣品數(shù)；

nf—經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后的失效樣品數(shù)。

則:

失效率λ（t）為:

式中:Δn為t到（t+Δt）的失效樣品數(shù)。

提高變壓器可靠性的措施如下:

（1）變壓器的絕緣油要符合標(biāo)準(zhǔn)，必須做到絕緣性能好，腐蝕性小；

（2）在設(shè)計(jì)、制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行過(guò)程中要嚴(yán)格遵守工程標(biāo)準(zhǔn)，保證變壓器的可靠性；

（3）變壓器的油箱以及焊接處要嚴(yán)格檢查，防止漏油，密封材料要防止老化；

（4）套管連接處要可靠；

（5）露天裝設(shè)的變壓器要有避雷措施；

（6）控制好分接開(kāi)關(guān)的質(zhì)量，接觸電阻、絕緣電阻要求質(zhì)量合格、轉(zhuǎn)換位置可靠；

（7）加強(qiáng)定期的檢查、清潔、維護(hù)工作。

4 總結(jié)

變壓器作為電力系統(tǒng)的樞紐設(shè)備，其運(yùn)行可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。目前工程中廣泛采用定期檢修，其有較多弊端，而正在研究中的狀態(tài)檢修方式能夠有效降低維修成本、縮短檢修停電時(shí)間、提高設(shè)備利用率，狀態(tài)檢修正逐漸成為變壓器檢修的主要發(fā)展方向，正確的對(duì)運(yùn)行中變壓器的可靠性水平進(jìn)行評(píng)估是狀態(tài)檢修成功與否的關(guān)鍵。

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