一種基于變化趨勢的油色譜綜合分析方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于充油電氣設備故障診斷技術領域，特涉及一種基于變化趨勢的油色譜 綜合分析方法，具體應用在以油紙為主要絕緣材料的電氣設備的油色譜分析過程中，包括 變壓器、電抗器、互感器和套管等。
【背景技術】
[0002] 油色譜分析技術被認為是對充油電氣設備進行故障診斷最方便、有效的方法，近 年來，國內外學者提出了很多油色譜分析方法，如：改良三比值、大衛三角法、立體圖法、德 國三比值法、改良羅杰斯法和電協研法等。改良三比值法是目前應用于最廣泛有效的一種 方法，它是根據變壓器發生故障時，從變壓器油中提取的五種氣體（H2、CH4、C2H6、C2H4、 C2H2)成分含量計算出相應的比值：C2H2/ C2H4、CH4/H2、C2H4/ C2H6,由編碼規則得到一 組編碼，再由三比值故障診斷表查找出與其相對應的故障類型。該方法簡單實用，準確率較 高，但是該診斷方法在實際應用中存在以下問題：1)當油中特征氣體含量增長趨勢超標，單 含氣量未達到注意值時，無法用這種方法進行診斷。2)該方法存在編碼不全，編碼邊界過于 絕對的問題。當獲得的一組編碼超出已知編碼表時，則無法找到故障類型，存在"缺碼"的 現象；3)當多種故障同時發生時，改良三比值診斷法無法診斷。
[0003] 目前，油色譜的變化趨勢都是通過絕對產氣率或相對產氣率來計算，如中國發明 專利《一種變電站變電設備在線監測系統》(【申請號】【申請號】201310572278. 1)，本發明通過 最小二乘法擬合最近一段時間內油色譜的線性函數，利用斜率判斷油色譜的變化趨勢。

【發明內容】

[0004] 針對改良三比值法存在的問題，本發明分析油色譜的變化趨勢，融合改良三比值 和大衛三角法等方法，對油色譜進行綜合分析。本發明具有準確反映油色譜變化趨勢和無 "缺碼"的優點。
[0005] 本發明的技術方案是： 一種基于變化趨勢的油色譜綜合分析方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1:通過最小二乘法計算油色譜的變化趨勢。查看GB/T 7252-2001導則，得到設 備油中特征氣體含量的注意值。
[0006] 步驟2 :判斷油中特征氣體含量是否大于注意值，若小于注意值，則轉步驟3 ;否 則，轉步驟4。
[0007] 步驟3 :判斷油中特征氣體是否增長明顯，若是，則轉步驟4,否則，轉步驟5。
[0008] 步驟4 :判斷三比值是否"缺碼"，若否，則采用改良三比值法進行油色譜分析；否 貝1J，采用大衛三角法進行分析。
[0009] 步驟5 :得到油色譜分析的最終結果，排查故障原因，進行故障維修。
[0010] 如上所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的步驟1中，假定某段期間 內采集時間序列為It1, t2，…，tn}，所采集的油色譜序列為{yi，y2…，y n}，則擬合的線性 UiN 丄 ? Λ J 匕/ i 回歸函數為：y = a+bt。利用最小二乘法計算參數，則
，_其中
。油色譜序列最好為最近一周的采集值，或者取最近10次的采樣值。 本發明定義油色譜變化趨勢增長明顯的條件為：|b| > 1。
[0011] 如上所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的步驟4中，由于大衛三角法 包括了所有三比值的可能情況，當改良三比值出現"缺碼"的情況時，通過大衛三角法進行 油色譜分析。
[0012]
【附圖說明】
[0013] 圖1基于趨勢的大衛三角圖； 圖2基于變化趨勢的油色譜綜合分析方法流程圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步說明。
[0015] 改良三比值法是在IEC60599推薦的三比值法的基礎上，根據國內的實踐經驗對 編碼組合和故障類型進行了細化。該方法利用五種氣體（CH 4, C2H4, C2H6, C2H2, H2)的三對比 值（C2VC2H4 CH4/H2 C2H4/C2H6)的編碼組合來進行故障類型判斷的方法，一般在特征氣體含 量超過注意值后使用，其編碼規則和故障類型判斷方法見表1和表2。
[0016] 表1編碼規則
表2故障類型判斷方法
GB/T 7252-2001導則規定當設備內部油中氣體含量或者產氣率大于注意值時，采用改 良三比值法進行油色譜分析，油中溶解氣體含量和產氣率的注意值分別見表3和表4. 表3油中溶解氣體含量的注意值單位為μ L/L

表4變壓器和電抗器絕對產氣速率注意值單位為mL/d
實際應用中設備總油量和油密度很難獲得，所以絕對產氣率很難計算。相對產氣率通 過最近兩次的測量值計算得到，由于設備誤差和測量誤差等原因，相對產氣率存在很大的 偏差。本發明利用最小二乘法擬合最近一段時間內油色譜的線性函數，利用斜率的值判斷 油色譜的變化趨勢。當變化趨勢增長明顯時，啟動油色譜分析。
[0017] 最小二乘法（又稱最小平方法）是一種數學優化技術。它通過最小化誤差的平 方和尋找數據的最佳函數匹配。利用最小二乘法可以簡便地求得未知的數據，并使得這些 求得的數據與實際數據之間誤差的平方和為最小。假定某段期間內采集時間序列為It 1, t2,…，tn}，所采集的指標值序列為{yp y2···，yn}，則線性回歸函數為： y = a+bt (1) 利用最小二乘法計算參數a和b :
。參數b能反映油色譜的變化趨勢，本發明定義油色譜變化 趨勢增長明顯的條件為： b| > I (3) 加入變化趨勢的大衛三角圖如圖I所示，通過圖I用戶能清晰形象地觀察油色譜的變 化趨勢，當數據點集中時，變化趨勢平穩；當數據點分散時，變化趨勢明顯。當數據點在不同 區域內轉移時，用戶應根據變化的趨勢，采取相應的措施。
[0018] 大衛三角法的區域極限值見表5。
[0019] 表5區域極限
由表5可知，大衛三角法包括了所有三比值的可能情況，當改良三比值出現"缺碼"的 情況時，通過大衛三角法進行油色譜分析。基于變化趨勢的油色譜綜合分析方法的流程圖 如圖2所示，詳細步驟如下： 步驟1 :通過最小二乘法計算最近一段時間內的油色譜變化趨勢。查看GB/T 7252-2001導則，得到設備油中特征氣體含量的注意值。油色譜序列最好為最近一周的采 集值，或者取最近10次的采樣值。步驟2 :判斷油中特征氣體含量是否大于注意值，若小于 注意值，則轉步驟3 ;否則，轉步驟4。本實施例中定義油色譜變化趨勢增長明顯的條件為：
[0020] 步驟3 :判斷油中特征氣體是否增長明顯，若是，則轉步驟4,否則，轉步驟5。
[0021] 步驟4 :判斷三比值是否"缺碼"，若否，則采用改良三比值法進行油色譜分析；否 貝1J，采用大衛三角法進行分析。
[0022] 步驟5 :得到油色譜分析的最終結果，根據設備的巡檢、在線監測、帶電檢測和停 電試驗等狀態息，參考表6進一步對故障進彳丁診斷。
[0023] 表6故障診斷內容表 LlN 丄 U010i5d4/ A I ^ D/ ( }J^
LlN 丄 U010i5d4/ A i ^ (/ ( }J<
【主權項】
1. 一種基于變化趨勢的油色譜綜合分析方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1 :通過最小二乘法計算油色譜的變化趨勢； 步驟2 :判斷油中特征氣體含量是否大于注意值，若小于注意值，則轉步驟3 ;否則，轉 步驟4 ; 步驟3 :判斷油中特征氣體是否增長明顯，若是，則轉步驟4,否則，轉步驟5 ; 步驟4 :判斷三比值是否"缺碼"，若否，則采用改良三比值法進行油色譜分析；否則，采 用大衛三角法進行分析； 步驟5 :得到油色譜分析的最終結果，排查故障原因，進行故障維修。2. 如權利要求1所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的步驟1中，假定某段 期間內采集時間序列為Itpt2，…，tn}，所采集的油色譜序列為{yi，y 2…，yn}，則擬合的線性 回歸函數為：y = a+bt，利用最小二乘法計算參數，則其中3. 如權利要求1或2所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的油色譜序列為最 近一周的采集值，或者取最近10次的采樣值。4. 如權利要求2所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的油色譜變化趨勢增 長明顯的條件為：|b| > 1。5. 如權利要求1所述的油色譜綜合分析方法，其特征在于，所述的步驟4中，由于大衛 三角法包括了所有三比值的可能情況，當改良三比值出現"缺碼"的情況時，通過大衛三角 法進行油色譜分析。
【專利摘要】本發明屬于充油電氣設備故障診斷技術領域，特涉及一種基于變化趨勢的油色譜綜合分析方法，具體應用在以油紙為主要絕緣材料的電氣設備的油色譜分析過程中，包括變壓器、電抗器、互感器和套管等。本發明分析油色譜的變化趨勢，融合改良三比值和大衛三角法等方法，對油色譜進行綜合分析。本發明具有準確反映油色譜變化趨勢和無“缺碼”的優點。
【IPC分類】G01N30/02
【公開號】CN105158347
【申請號】CN201510301460
【發明人】鄢小虎, 向冬冬, 文正其, 李穆, 谷凱凱, 施磊, 聶德鑫, 盧文華, 張海龍, 杜振波
【申請人】國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月5日