基于可拓分析法的電力變壓器本體絕緣狀態評估

北京朝陽電力實業開發有限公司 李 威 王 恒

1 引言

在電力變壓器的相關生產管理過程當中，設備檢修成為工作中的重要組成部分。誠然，先進的檢修設備，除了在性能和運營方面都產生重要的作用，同時可提高設備的健康水平以及設備安全方面的可靠性。在眾多的評估體系當中，也產生了許多現代評價算法，如模糊綜合評算法、集對分析法等。也由于這些算法的存在，一定程度上影響了其實際使用效果。

2 本體絕緣狀態評估物元的構建

設定一個有序三元組，C、R、V。其中，在C 和V 組成的二元組中，都會有一個量值所構成的相關陣列。而在定義1中，以事物N 為對象項目。在N 關于C 所取得的量值當中，由V 再次組成了一個有序的三元組。其并列等式為R=（N,c,v），等式被稱為一維物元。同時，C 和V 之間也可以組成一個二元組，而根據N 的相關特征可重新組成一個二元的算式。

當R 設定一個值，在c1v1的等式當中，與三陣列式完全相等，而與變壓器絕緣狀態的一些有效數據中，主要有油中溶解氣體、絕緣油試驗以及電氣試驗等三個方面，而其構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，在經過試驗后，會阻止不平衡率以及繞組電損等方面的數值，以紅外側套管溫升為主要因素。

同時，在各數值之間，劃分著不同的區域。一是正常運行的量便要求，二是在相關的質變范圍之內，變壓器功能也在進行著正常發揮。相反，變壓器的某一部分甚至已經失效，甚至還存在一定的故障。

再以絕緣油擊穿電壓為例，在分析評估指標關聯函數的過程當中，當X0賦值為40和70時，則X取值為35和70，而任意一個擊穿電壓測試值，其數值也在X 與X0，出相關密度數值為x-55的絕對值再減去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值，而當密度ρ 給定的值最后則等于40-x。同時，設現有6個不同的絕緣油樣，其擊穿電壓值則分別為30、35、40、45、50、75。而其所列算式當中，當K 賦值為30時，最終值為-2，而當關聯函數為正，且擊穿電壓值也越大的時候，關聯函數值往往則越高。這也表明了絕緣油的狀態越來越好，當然擊穿電壓值的值域也是隨著變化而變化的，當給出的現值為40kV 時，關聯函數就被賦予為0。而絕緣油狀態也發生著變化。當量變逐漸變化為質變時，關聯函數值也由此進入到負域，而最優值的列式則為X0=70。

另外，在X0與X0的兩種指標當中，當油中水分值趨于低端之時，其評估值則越低越好。而在求得的相關關聯函數中，若指標數據缺失，則會選擇時間最近的歷史數據。并根據關聯函數值的規定，得出最終的優化值[1]。

3 變壓器狀態評估對于建立實域數的相關規定

定一個定義2，并設X0為（a,b）X=（c,d），為實域數上的d 為兩個重要的數值區間。并根據相關計算算式，最終得出。

在定義3當中，若給定區間X0給出兩個區間特定的值，a 和b，而給定的值X0與a 和a+b/2，并定義一個點x 與區間獲得一個數，與此同時，x 的取值范圍大于且等于一個的值，而x-b 在獲得一定的數值后，x ≥x0。

與此同時，密度也給定了3個已知數。分別為X、X0、X1，而x 與a、X0之間產生了區間范圍，其取值范圍為x ≥x0。

將給定區間X0設置出兩個數a 和b，而X0也與a+b/2與數值b 之間也產生區間值，這也是密度值ρ 在給定的三個數值之中，最后如何通過a、b、X、X0之間產生的分數運算關系。

根據電器指標的選擇，在國網理性的指標當中成了一項必選項目。同時，隨著變壓器容量的增大，及絕緣體結構的快速改進，作為大榮功率的變壓器而言，極化指數成為其用盡全力所描述的絕緣性能，與此同時其精準度也會越來越高。并且在電氣試驗中，相關繞組產品在鐵芯絕緣電阻中，充分反映鐵芯的基本狀態，利用紅外熱像儀可進行紅外測溫反應。

以上就是定義關取函數值以與狀態等級與檢修策略的關系。在變壓器狀態評估中，其關聯函數建立定義2為X0與X，并給定賦值范圍為a、b、c、d 四個選項，而與密度相關的任意一點，在實域上都會與任意區間產生交集，這也成為密度賦值的關鍵所在。

根據表1的數據可以得出，在無故障狀態下，三個值的編碼為（0,0,0）。并對相關指標進行計算以及評估后，形成最后的關聯函數。此外，還有一項非常重要的因素，便是對氣體的溶解，并在溶解過程中，得出相關函數的重要指標。

表1 油中溶解氣體數據（10-6）

3.1 實例

變壓器在大修之前的一些相關數據。通過相關公式的計算，通過DGA 的相關數據得出一些相應的三比值。但這樣仍不安全，很有可能處于故障狀態之中。基于此，安排停電檢修也成為迫在眉睫的事情，而本文最終的評估結果也與其實際情況相當吻合。

3.2 評估方法對比分析

物元理論其在模糊評價中，其隸屬于不同等級的隸屬度相近。在評價容易失敗的問題時，可利用極少的變壓器絕緣參數對變壓器本體進行正確的分析。同時，在變壓器專題評估體系當中，提供了一項全新思路，由此可反映出絕緣本體與絕緣相關狀態的具體信息。但新方法還是有一個適應的過程，并在進行有效的評估后，能夠得到進一步的完善。

誠然，當對各數據進行完相關試驗之后，最終得出兩個取值區間。一是正常運行的量變要求，另一個則是在發生質變之后，變壓器的功能最終得以正常發揮。當然，通過對各數據的相關試驗可以得出，通常情況下存在兩個取值區間。一是正常運行的量變基本要求，另一個則是在質變范圍發生改變之后，各參量在量變范圍之后，變壓器的功能也能得到正常發揮。與此同時，分析評估指標關聯函數也在建立的過程當中。根據表1可以獲得一些相應的及傳遞測試值，特別是關聯函數的建立過程當中，也可以求得其他指標的關聯函數的一些，同時得出最終的優化值。

4 關聯函數的構造狀態

當變壓器處于正常狀態下的運行時，在適當構造關聯函數的同時，在量變范圍內，當關聯函數得到正常的運行時，這也成為正常的關聯函數的構造狀態。

5 關于電力變壓器實例分析以及最終評估結果

在可拓分析的狀態之下，可通過實施評估進行有效的參考。

6 附件運行情況指標隸屬函數的確定

對于指標隸屬函數而言，隸屬函數的確定方法有以下幾種。首先模糊統計法，一般情況下，隸屬函數可通過模糊統計試驗的方法來進行相關的統籌計算。由于模糊函數是模糊集建立的重要因素，隨著隸屬函數的最終確定，成為其基本應用的關鍵所在。確定函數隸屬原則首要的原則，而這次則大量、可重復的個別意識的平均結果。其次，由于模糊集反應的是在某個時間段內的個別意識，與此同時，相關經驗的判斷，最終采用DELPHI 方法。模糊集反應的則是成熟的指標，并經過長期的實踐后，相對于事物本質的描述而言，最終被得到公認，最終將其轉變為隸屬函數。

圖1 變壓器的相關工作原理

表2中，每當冷卻達到一定的閾值時，則會增加相應的減分值，而從冷卻風扇的修葺中，再到閥門油泵的相關故障維修，可以進一步提高冷卻速率。

表2 變壓器冷卻系統減分表

7 外觀檢查情況指標隸屬函數的確定

物元理論方法能夠克服模糊評價，其評估類型也有所不同。此外，更能進一步反映出本體絕緣提的一些相關的指標信息，同時也在一定程度上影響了評估的有效性，這也要求在物元體系當中進行進一步的完善。

最后是編譯器的附件及其應用。變壓器的附件由冷卻系統、測試裝置、套管、有線分接開關和保護裝置等組成。在四個組件當中，首先設定各組件的初始分值，再同時相應的減分表，并根據套管的特殊性和重要性，并在電氣室管制表中最終的評估。最終依據評分表的相關因素，并根據相關經驗，最終確定各個組件的分值。

如表2所示的內容，每當冷卻一級也就會增加相應的減分值。從冷卻風扇的維修，再到閥門油泵的各種故障處理，進一步提高冷卻速率，使得變壓器最終能夠正常運轉。同時，在得到各組件的分值后，由于定性指標采用半梯形，與三角形結合隸屬函數的分布函數，來確定其隸屬度。通過物元理論方法的學習，最終克服在模糊評價當中，在不同等級的相近的隸屬度的分析當中，對于有關的問題進行精準的評價。

而在物元理論方法中實施的可拓展絕緣狀態過程中，也影響了評估的有效性。同時，利用相關圖表可以在一定的范圍內對所要的一些相關數據進行分析、比對，以便得到最為有效的相關評估數值。

8 評估方法對比分析

根據相關圖表分析，模糊綜合評判、物元理論方法以及集對分析方法都所采取和應用的相關方法。而無緣理論更是克服在模糊評價體系中，所不同的是評估體系。這充分體現了該方法的經濟性，這在相關實踐中也得到了有效的實踐。而相關的本體絕緣狀態反映出的相關問題中也具有計算簡單、直觀的優點。并為變壓器的最終絕緣相關評估提供了一種全新的思路，但還是存在較大的缺陷，甚至對于非常有效的診斷方法，一直未能得到相應的應用。而下一步的工作則是對于可拓方法進行較為深入的評估。屆時，將會采用更為全新的方法，當然舊的評估方法也會循序，最終被新的評估體系所取代，而一些圖標也會隨著信評估體系的出現而進行相關的改進，當然也不乏一些數學函數在內，而放電試驗檢測也會隨之亮相。

在各試驗數據之間，通常情況下都有兩個取值區間。一個被稱為經典域，是在基本量要求的范圍之內。另一個則被稱為節域，也是在質變發生范圍所產生的。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揮，特別是在新投運的220kV 等級的變壓器當中所統計和發現的，其絕緣油擊穿電壓其值也是≤70kV，而在絕緣油擊穿電壓的經典域及節域，其值分別包括在40至70。同時，關聯函數的建立也是在這個區域之間產生。因此，絕緣油的擊穿電壓其值也是越大越好。而當擊穿電壓值的范圍大于40時，兩邊也會隨之產生質變，同時其關聯函數值則最終為0[2]。

最后物元可拓展體系評價當中構造函數是如何被關聯的。通過構造適當的關聯函數，使得變壓器在正常運行范圍之內，其變量函數值亦當取正值為宜。最終當量變由于積少成多變為質變之時，關聯函數值則取負。通過實例，同時與評估方法比較，并未最終檢修結果可進行比較。

綜上，在電力變壓器的發展及評估過程當中，基于改進物元可拓模型在應急管理和評價方面都在高效地運行之中，而從計算結果和實際結果相比較分析而言，其應急管理能力也在得到逐步的提升，這對于可拓無緣方法也是一項非常有效的應用。