基于Weibull分布模型的變壓器絕緣熱老化參數相關性計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力領域，尤其涉及一種基于Weibull分布模型的變壓器絕緣熱老化 參數相關性計算方法。
【背景技術】
[0002] 油紙絕緣是電力變壓器內絕緣的重要組成部分，熱老化是引起油紙絕緣電氣、化 學和機械等性能退化的主要因素之一。在過去的幾十年中，國內外學者通過實驗室加速老 化試驗，結合現場數據制定了基于化學參數的絕緣老化評判標準和參數警戒閾值，并作為 電力變壓器油紙絕緣熱老化狀態評估的依據。
[0003] 絕緣紙聚合度是油紙絕緣熱老化狀態評估中最準確的判據，但電力變壓器關鍵部 位的絕緣紙樣品難以取樣，影響了該判據的實際應用。油紙絕緣在老化過程中會生成新的 化學物質并溶解于油中。通過檢測絕緣油中某些化學物質的變化情況，可以部分反映油紙 絕緣的老化狀態。絕緣油的理、化和電氣參數主要包括油中糠醛含量、酸值、油中溶解氣體 以及水分含量等。國內外學者選取了絕緣油的理、化和電氣參數中的油中糠醛及碳氧化合 物含量，分析它們與絕緣紙聚合度的半對數或線性關系，并嘗試通過關聯關系推算絕緣紙 聚合度。但僅通過少量的絕緣油參數和簡單的半對數或線性關系分析，難以準確推算絕緣 紙聚合度，對變壓器油紙絕緣熱老化狀態的準確評估帶來一定困難。
[0004] 因此，為準確評估電力變壓器油紙絕緣的熱老化狀態，迫切需要選取多種表征油 紙絕緣熱老化狀態的參數，且能保證這些參數能夠方便準確地獲取。針對這一問題，需要一 種合適的計算方法，能夠根據各參數與絕緣紙聚合度的關聯關系，為油紙絕緣熱老化狀態 評估指標的選取提供依據，從而建立更加全面的油紙絕緣狀態評估指標體系，提高變壓器 絕緣評估的準確率。
【發明內容】
[0005] 有鑒于此，本發明提供一種基于Weibull分布模型的變壓器絕緣熱老化參數相關 性計算方法，以解決上述問題。
[0006] 本發明提供的基于Weibull分布模型的變壓器絕緣熱老化參數相關性計算方法， 包括
[0007] a.采集數據，獲取初始數據樣本集；
[0008] b.構建Weibull可靠度分布函數模型，并將初始數據代入所述模型，獲取各個參 數的可靠度分布函數及圖形；
[0009] c.將初始數據進行歸一化處理，獲取絕緣油參數與聚合度參數的相關度計算結 果，并確定變壓器絕緣熱老化各參數指標的綜合權重。
[0010] 進一步，所述步驟b具體包括：
[0011] 對于油紙絕緣可靠度隨老化數值的增大而下降的參數，油紙絕緣的可靠度函數 為·· R(x) = e抑f , 5
[0012] 對于油紙絕緣可靠度隨老化數值的減小而下降的參數，油紙絕緣的可靠度函數
[0013] 其中，x為樣本數據，參數α和β采用極大似然估計法進行計算。
[0014] 進一步，所述步驟a包括：采集油紙絕緣熱老化過程中各個時間監測點的絕緣油 特征參數及絕緣紙聚合度特征參數數據，根據采集的數據，建立初始數據樣本集。
[0015] 進一步，根據各個參數的可靠度分布函數及圖形，獲取初始數據樣本集中各數據 的Weibull概率圖，判斷個數據是否符合Weibull分布。
[0016] 進一步，步驟c中所述歸一化處理具體包括：
[0017] 采用比例轉換法對油紙絕緣熱老化參數數據進行歸一化處理，所述比例轉換法 為：
[0018]
[0019] 其中，X' 11是Xu的歸一化值，Xu是相關分析中油紙絕緣熱老化參數數據矩陣中 的元素，x2, Mijhm為不熱老化參數數據類型的個數。
[0020] 進一步，在歸一化處理后，等間隔均勻選取數據點，根據基于各老化參數的油紙絕 緣Weibull可靠度函數，分別獲取所述各數據點對應的油紙絕緣熱老化可靠度以及波形相 似系數，分析各絕緣油參數與絕緣紙聚合度的相似程度，獲取相關性計算結果。
[0021] 進一步，所述油紙絕緣可靠度隨老化數值的增大而下降的參數包括糠醛含量、酸 值、H2含量和總烴含量；所述油紙絕緣可靠度隨老化數值的減小而下降的參數包括絕緣紙 聚合度、油擊穿電壓、〇3 2與C0比值。
[0022] 進一步，將所述絕緣油熱老化參數中的油中H2含量、油中0)2與C0比值、油中總烴 含量、油擊穿電壓和油中糠醛含量作為油紙絕緣熱老化狀態可靠性評估的主要參數，將油 酸值作為油紙絕緣熱老化狀態可靠性評估的次要參數。
[0023] 本發明的有益效果：本發明選取多種表征油紙絕緣熱老化狀態的絕緣油的理、化 和電氣參數，通過定期分析油紙絕緣老化過程中絕緣油特征參數變化情況與絕緣紙聚合度 變化情況的相關性，能夠為油紙絕緣熱老化狀態評估指標的選取提供依據，建立更加全面 的油紙絕緣狀態評估指標體系，有效提高電力變壓器絕緣老化狀態評估的準確率。
【附圖說明】
[0024] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：
[0025] 圖1是本發明的可靠度分布函數建立流程示意圖。
[0026] 圖2為本發明中的參數相關性分析流程圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：圖1是本發明的原理示意圖。
[0028] 如圖1、2所示，本實施例中的基于Weibull分布模型的變壓器絕緣熱老化參數相 關性計算方法，包括
[0029] a.采集數據，獲取初始數據樣本集；
[0030] b.構建Weibull可靠度分布函數模型，并將初始數據代入所述模型，獲取各個參 數的可靠度分布函數及分布曲線；
[0031] c.將初始數據進行歸一化處理，獲取絕緣油參數與聚合度參數的相關度計算結 果，并確定變壓器絕緣熱老化各參數指標的綜合權重。
[0032] 本實施例根據各參數與絕緣紙聚合度的關聯關系，為油紙絕緣熱老化狀態評估指 標的選取提供依據，從而建立更加全面的油紙絕緣狀態評估指標體系，提高變壓器絕緣評 估的準確率
[0033] 在本實施中，所述步驟b具體包括：
[0034] 對于油紙絕緣可靠度隨老化數值的增大而下降的參數，油紙絕緣的可靠度函數 為：尺(x) = e ;
[0035] 對于油紙絕緣可靠度隨老化數值的減小而下降的參數，油紙絕緣的可靠度函數
[0036] 其中，X為樣本數據，參數α和β采用極大似然估計法進行計算。
[0037] 本實施例中的絕緣油理、化與電氣參數可分為兩類，一類是油紙絕緣可靠度隨老 化參數（失效數據）數值的增大而下降，如糠醛含量、酸值、Η2含量和總烴含量；另一類是 油紙絕緣可靠度隨老化參數（失效數據）數值的減小而下降，如絕緣紙聚合度、油擊穿電 壓、C02/C0比值。
[0038] 在本實施例中，所述步驟a包括：采集油紙絕緣熱老化過程中各個時間監測點的 絕緣油特征參數及絕緣紙聚合度特征參數數據，根據采集的數據，建立初始數據樣本集。根 據各個參數的可靠度分布函數及分布曲線，獲取初始數據樣本集中各數據的Weibull概率 圖，判斷個數據是否符合Weibull分布。如圖2所示，作出樣本集X中各數據的Weibull概 率圖，在所有試驗點下，Weibull概率紙上數據點基本分布于一條直線的上下兩側，則說明 該數據符合Weibull分布。
[0039] 在本實施例中，步驟c中所述歸一化處理具體包括：
[0040] 采用比例轉換法對油紙絕緣熱老化參數數據進行歸一化處理，所述比例轉換法 為：
[0041 ]
[0042] 其中，X' 11是Xu的歸一化值，Xu是相關分析中油紙絕緣熱老化參數數據矩陣中 的元素，x2，...，xmj丨，m為不熱老化參數數據類型的個數。在歸一化處 理后，等間隔均勻選取數據點，根據基于各老化參數的油紙絕緣Weibull可靠度函數，分別 獲取所述各數據點對應的油紙絕緣熱老化可靠度以及波形相似系數，分析各絕緣油參數與 絕緣紙聚合度的相似程度，獲取相關性計算結果。
[0043] 在本實施例中，絕緣油熱老化理、化和電氣參數的數據歸一化后的取值范圍[0，1] 之間，以〇. 1的間隔均勻選取數據點，根據基于各老化參數的油紙絕緣Weibull可靠度函 數，分別計算這10個點對應的油紙絕緣熱老化可靠度；計算基于絕緣油理、化和電氣參數 歸一化值的可靠性Weibull分布曲線與基于絕緣紙聚合度歸一化值的可靠性Weibull分布 曲線的波形相似系數NCC ;根據計算結果，分析各絕緣油參數與絕緣紙聚合度的相似程度， 即得到相關性計算結果。
[0044] 波形相似系數NCC的計算公式為：
[0045]
[0046] 其中，sJP s 2分別為待比較的歸一化波形1和2 ;波形相似系數NCC描述兩個波 形的相似程度，NCC的取值范圍為0到1之間，0代表兩個波形完全不相關，1則代表兩個波 形完全相同。
[0047]下面舉一個具體例子作為詳細說明：
[0048] 步驟1.采集油紙絕緣熱老化過程中各個時間監測點的絕緣油特征參數及絕緣紙 聚合度特征參數數據，其中絕緣油特征參數包括油擊穿電壓、油中糠醛、油酸值、油中H2含 量、C02與C0比值、總烴含量、油中微水含量。記錄采集得到的數據并建立初始數據樣本集 X，并記錄中包含的信息有時間監測點以及油紙絕緣熱老化特征參數的監測數據。
[0049] 步驟2.將初始數據代入到Weibull分布可靠度分布函數模型，依次計算得到各 個參數的可靠度分布函數及分布曲線。作出樣本集X中各數據的Weibull概率圖，在所有 試驗點下，Weibull概率紙上數據點基本分布于一條直線的上下兩側，則說明該數據符合 Weibull分布。絕緣油理、化與電氣參數可分為兩類，一類是油紙絕緣可靠度隨老化參數 (失效數據）數值的增大而下降，如糠醛含量、酸值、H2含量和總烴含量；另一類是油紙絕緣 可靠度隨老化參數（失效數據）數值的減小而下降，如絕緣紙聚合度、油擊穿電壓、C02/C0 比值。對于隨油紙絕緣可靠度下降而增大的參數，采用Weibull模型建立的油紙絕緣的可 靠度函數為汛.v) = 對于隨油紙絕緣可靠度下降而減小的參數，油紙絕緣可靠度函數 9 為；?(\)d-e·1'"1 .參數α和β采用極大似然估計法進行計算。
[0050] 步驟3.選定波形相似系數作為參數相關性分析算法，將初始數據進行歸一化處 理后，依次計算得到絕緣油參數與聚合度參數的相關度計算結果確定各指標的綜合權重。 引入波形相似系數NCC來描述基于絕緣油理、化和電氣參數的油紙絕緣可靠性Weibull分 布曲線與基于絕緣紙聚合度的油紙絕緣可靠性Weibull分布曲線之間的相關性。考慮到油 紙絕緣熱老化參數