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        基于信息融合技術(shù)的變壓器故障檢測研究

        2013-09-03 06:32:24李茹
        中國信息化·學術(shù)版 2013年7期
        關(guān)鍵詞:運維檢修信息融合故障檢測

        李茹

        【摘 要】電力變壓器的在線監(jiān)測就是通過對有關(guān)參數(shù)、信號的采集和分析,檢測到內(nèi)部的故障初期狀況并判明故障的發(fā)展趨向,以便綜合分析,避免惡性事故的發(fā)生,將傳統(tǒng)的定期維護轉(zhuǎn)為狀態(tài)維護。本文在變壓器故障檢測方面進行了調(diào)研研究,討論多傳感器信息融合技術(shù)在變壓器故障診斷中的研究方法和技術(shù)手段,以指導變電運維檢修工作。

        【關(guān)鍵詞】故障檢測;信息融合;運維檢修

        【中圖分類號】TF576.7【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158(2013)07-0078-01

        一、引言

        近年來,國內(nèi)外專家一直致力于研究電力變壓器的在線監(jiān)測技術(shù),尤其是近年來,隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,光線技術(shù)、傳感器和新的測量技術(shù)的可靠性迅速提高,為實現(xiàn)在線監(jiān)測創(chuàng)造了良好的條件,新的在線檢測方法和儀器不斷涌現(xiàn),豐富了原有的絕緣預防性試驗方法。目前,對電力變壓器在線監(jiān)測比較有效的方法有:油中氣體含量利用化學方法在線監(jiān)測如油色譜在線監(jiān)測等;鐵芯多點接地利用電氣方法在線監(jiān)測和變壓器局部放電在線監(jiān)測等;箱體溫度分布和接頭溫度過熱利用紅外測溫方法在線監(jiān)測等;介質(zhì)損耗在線監(jiān)測等。這些實時數(shù)據(jù)的及時獲取極大地提高了診斷的實時性和準確性。

        二、變壓器故障診斷信息進行分類

        在電力變壓器診斷過程中,可以利用的變壓器信息很多:溫度測量;直流及繞組電阻測量;溶解在變壓器油中的特征氣體含量及產(chǎn)起速率;微水分析法;變壓器本身的電壓、電流值等電氣參數(shù),以及變壓器工作噪聲也能成為變壓器診斷信息。從診斷學上考慮,診斷的各類需求信息具有模糊和不精確性,只有通過多方面的獲取多維信息,才可使變壓器的監(jiān)測和診斷更具可靠性和準確性。

        三、信息融合技術(shù)在變壓器故障診斷中的應(yīng)用

        (1)信息融合技術(shù)的種類

        信息融合技術(shù)從所應(yīng)用的傳感器從屬范圍來分,可分為兩類系統(tǒng):第一類是局部的或是自備式,以收集來自單個平臺上多個傳感器的數(shù)據(jù);第二類稱為全局或區(qū)域融合,以來自空間和時間上各個不相同的多個平臺多個傳感器的數(shù)據(jù)。

        (2)信息融合系統(tǒng)的構(gòu)成和關(guān)鍵技術(shù)

        基本數(shù)據(jù)融合系統(tǒng),主要由多傳感器、數(shù)據(jù)校準、數(shù)據(jù)相關(guān)、模式識別、狀態(tài)估計等組成。信息融合的關(guān)鍵技術(shù)為:

        1)數(shù)據(jù)相關(guān)性技術(shù):數(shù)據(jù)融合過程中,數(shù)據(jù)相關(guān)的核心問題是克服傳感器測量的不精確性和干擾引起的相關(guān)二義性,保持數(shù)據(jù)的一致性。

        2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換:多傳感器輸出的數(shù)據(jù)形式、環(huán)境描述等都不一樣,數(shù)據(jù)融合中心處理這些不同來源信息的首要任務(wù),足把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相同的形式和描述,然后進行相關(guān)處理。

        3)態(tài)勢數(shù)據(jù)庫:態(tài)勢數(shù)據(jù)庫分為實時數(shù)據(jù)庫和非實時數(shù)據(jù)庫。

        4)融合計算:融合計算是多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的核心技術(shù),它涉及對多傳感器的相關(guān)觀測結(jié)果的驗證、分析、補充、取舍、修改和狀態(tài)跟蹤估計,并能對新發(fā)現(xiàn)的不相關(guān)觀測結(jié)果進行分析和綜合,生成綜合態(tài)勢及態(tài)勢決策分析。

        (3)基礎(chǔ)信息融合的變壓器故障診斷模型的構(gòu)建

        變壓器故障診斷是一個多源信息融合的過程。一方面,故障診斷的信息來自于傳感器的測量的數(shù)據(jù)結(jié)果,測量到的信息存在著相同、相近或不同的差異,分別稱為冗余信息、交叉信息和互補信息。另一方面,故障診斷中傳感器的信息是最原始的數(shù)據(jù)信息,利用這些原始信息,可提取一些有關(guān)系統(tǒng)故障的特征信息,這里稱為故障表征,然后由故障表征及系統(tǒng)信息進行更詳細的診斷,判斷系統(tǒng)是否有故障及故障源的性質(zhì)。因此,根據(jù)變壓器故障診斷的特點與要求,可將信息融合的層次分為數(shù)據(jù)層、特征層和決策層。

        四、應(yīng)用分析

        某廠1臺SSPZ-45000/110型變壓器的油色譜分析數(shù)據(jù)如表1所示,同時算出總烴絕對產(chǎn)氣速率為24.758mL/h?表明氣體含量及增長速率嚴重超標。

        (1)表2所示是經(jīng)數(shù)據(jù)融合后的結(jié)果。數(shù)據(jù)融合步驟為:實驗標定;確定二維擬合回歸方程;方程的系數(shù)求得。

        根據(jù)三比值判斷法變壓器故障屬于1,0,2型,查表是高能量放電故障。特征提取初步判斷有內(nèi)部故障發(fā)生,可能是:本體絕緣損壞,如受潮等;鐵芯有問題;繞組問題,如相間短路、繞組和引線斷線。

        (2)油色譜分析法即方法1與局部放電法即方法2對故障的基本概率及其融合信息故障診斷結(jié)果見表3。

        同時,證據(jù)理論定義計算出各種方法的不確定性分別為0.125,0.218和0.063,可以看出油色譜分析法和局部放電法不確定性較高,而融合后的不確定性(0.063)降了一個等級,因此,可得出變壓器的冷卻油受潮氧化(0.388)。再結(jié)合其它信息:鐵芯泄漏電流為0.45A,三相電壓平衡電流正常等。對以上判斷進行分析,可得出結(jié)論:故障性質(zhì)是絕緣損壞導致受潮。再自動調(diào)出臺帳及歷史數(shù)據(jù)進行縱向分析,根據(jù)檢修時所得的絕緣電阻及介質(zhì)損試驗數(shù)據(jù)見表4。

        由表4可以看出,介質(zhì)損大于5%,同時計算出合格度為0.71。合格度<0. 8,表明絕緣有問題。綜合以上情況,得出故障診斷結(jié)果:變壓器受潮產(chǎn)生故障,應(yīng)密切監(jiān)視,盡快停機檢修。實際檢修的情況是變壓器因長期運行,密封老化沒及時更換,引起變壓器進水受潮并引起放電,證明該判斷是準確的。

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