先先介紹了灰電位理論，然后提出了一種基于灰電位理論的干式變壓器故障診斷算法，并給出了利用該算法進(jìn)行故障診斷的基本步驟。較后，通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法的正確性。關(guān)鍵詞：干式變壓器；灰電位；基于灰色特殊能量理論的變壓器故障診斷新方法、偉、青(東南大學(xué)電力系，南京210096)摘要：本文介紹了變壓器故障診斷的潛在方法。然后提出了變壓器故障診斷的流程。較后，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了transformer的tobesafeibleandsefulmethododiagnosefault。關(guān)鍵詞：變壓器；灰色潛力；干式變壓器作為電力系統(tǒng)中較重要、較昂貴的主要設(shè)備之一，一直受到電力工作者的廣泛關(guān)注。在電力系統(tǒng)中，干式變壓器經(jīng)常發(fā)生故障，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。干式變壓器的故障診斷是根據(jù)故障現(xiàn)象確定故障的原因和類型，為維護(hù)提供智能決策。在長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐中，人們積累了大量的干式變壓器故障數(shù)據(jù)。如何利用這些數(shù)據(jù)找出規(guī)律，使從故障癥狀中快速找出故障原因或故障位置成為一個(gè)亟待解決的問題。2灰電位識(shí)別方法2.1原理簡(jiǎn)介灰電位識(shí)別是一種灰色理論與電位分類設(shè)計(jì)相結(jié)合的新型非線性多類模式識(shí)別算法。有一個(gè)距離較近的空間電荷群，稱為同一個(gè)類，其中每個(gè)電荷在空間中產(chǎn)生一個(gè)勢(shì)場(chǎng)，屬于同一類的所有空間電荷產(chǎn)生的勢(shì)場(chǎng)構(gòu)成一個(gè)類勢(shì)場(chǎng)，它量化了一個(gè)類的空間特征。潛在價(jià)值越大，越接近類。也就是屬于這一類的可能性越大。在物理學(xué)中，電荷引起的電勢(shì)值與距離倒數(shù)的平方成正比。同樣，可以認(rèn)為一個(gè)模式所導(dǎo)致的潛在價(jià)值與其離這個(gè)類的距離有關(guān)。通常構(gòu)造一個(gè)以距離為自變量的勢(shì)函數(shù)來解決這個(gè)模式識(shí)別問題。2.2用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說明點(diǎn)勢(shì)函數(shù)的定義。直線上有一個(gè)點(diǎn)，也代表這個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。是待分類的點(diǎn)坐標(biāo)，定義為與任意模式點(diǎn)之間的勢(shì)函數(shù)，其中為常數(shù)系數(shù)。越接近某一模點(diǎn)，即越接近0，其勢(shì)值越大，V越接近1。2.3類勢(shì)函數(shù)的定義提供了一個(gè)沿直線分布的a類點(diǎn)， k (k=1，2，…，n)為a類n個(gè)模態(tài)點(diǎn)的坐標(biāo)值，為待分類點(diǎn)的坐標(biāo)。關(guān)于點(diǎn)類A的的勢(shì)函數(shù)值稱為類勢(shì)值，它實(shí)際上是從到該類所有點(diǎn)的點(diǎn)勢(shì)值之和的平均值。點(diǎn)類A關(guān)于的類勢(shì)值定義為2.4多樣本類模式的勢(shì)函數(shù)。假設(shè)已知模式Xi的多維量化特征(I=1，2，n)用n個(gè)樣本be Xi={xij}，j=1，2，灰色理論中灰色關(guān)聯(lián)度的大小也反映了兩個(gè)模型樣本之間的相似性度量。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度的定義[2]:設(shè)X為灰色關(guān)聯(lián)因子集，x0X為參考序列，xiX為比較序列，xi(k)，(x0，Xi)(0，1]表示系統(tǒng)中沒有兩個(gè)行為序列可以嚴(yán)格無關(guān)。2)對(duì)偶對(duì)偶表示當(dāng)灰色關(guān)聯(lián)因子集中只有兩個(gè)序列時(shí)，成對(duì)比較滿足對(duì)偶。3)整體性反映了環(huán)境對(duì)灰色關(guān)聯(lián)度比較的影響，灰色關(guān)聯(lián)度隨環(huán)境的不同而變化。4)滿足貼近度后，(x0，xi)為xi與x0的灰色關(guān)聯(lián)度。鄰近性是相關(guān)性量化的一個(gè)限制因素。 #p#分頁標(biāo)題#e#

可以看出，勢(shì)函數(shù)實(shí)際上是一個(gè)灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算函數(shù)，所以如果有m個(gè)Ak類(k=1，2，m)。獲得相對(duì)于這M個(gè)模式要識(shí)別的某個(gè)模式的準(zhǔn)電勢(shì)值。如果3-電位識(shí)別法應(yīng)用前的預(yù)處理是3.1歸一化，為了消除變量間的量綱影響，應(yīng)對(duì)變量進(jìn)行歸一化和變換，使每個(gè)變量的值統(tǒng)一在[0，1]之間。具體方法如下。設(shè)一個(gè)故障模式樣本歸一化變化前的多維量化特征矩陣為x={xij}和y={yij}歸一化變化后，則變換公式為w={wj}，歸一化變化后u={uj}，則變換公式為3.2。初始化變換初始化的目的是為了選擇一個(gè)合適的參考點(diǎn)進(jìn)行樣本比較，使其能夠得到恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)讓歸一化變化后的失效模式樣本的多維量化特征矩陣為初始化變換后的y={yij}和z=(zij)，計(jì)算公式如下：讓歸一化變化后的實(shí)際失效的失效數(shù)據(jù)為初始化變換后的u={uj}和s={SJ}，其中m取公式(4)中的值。4干式變壓器故障診斷的潛在功能4.1故障模式集的組成為了得到多種故障模式和每種故障模式，在此基礎(chǔ)上，收集有代表性的故障數(shù)據(jù)，形成每種故障模式的多個(gè)樣本[4-6]

。例如，對(duì)于鐵芯多點(diǎn)接地搜集到樣本如表1所示。 用式（2）和式（4）進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理后得到的多位量化特征陣A為 用式（2）和式（4）進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理后得到的多位量化特征陣B為 4．2 故障實(shí)例 某電廠6號(hào)220kV主變1999年5月19日油色譜試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。 用故障點(diǎn)估算溫度的經(jīng)驗(yàn)公式T＝，計(jì)算得到故障點(diǎn)溫度為722℃。測(cè)得鐵芯接地電流為0．1A，絕緣電阻偏差為11％，利用式（3）和式（5）計(jì)算該故障相對(duì)于鐵芯多點(diǎn)接地故障的模式待判特征為 用式（2）計(jì)算該故障相對(duì)于故障模式A的灰色位勢(shì)函數(shù)值V1＝0．535。 用式（3）和式（5）計(jì)算該故障相對(duì)于引線接頭過熱故障的模式待判特征為 用式（1）計(jì)算該故障相對(duì)于故障模式B的灰色位勢(shì)函數(shù)值V2＝0．859。 因?yàn)閂1＜V2，故判斷該故障屬于引線接頭過熱故障，經(jīng)吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)穿過220kV側(cè)A相套管內(nèi)的引線與銅管接觸，因干式變壓器220kV側(cè)A相電流一部分通過銅管導(dǎo)致高溫過熱，診斷符合實(shí)際狀況，說明灰色位勢(shì)函數(shù)法是成功的。5 幾點(diǎn)討論 1）由上例可以看出，故障類型及相應(yīng)的故障診斷規(guī)則的提取是灰色位勢(shì)算法診斷干式變壓器故障的基礎(chǔ)，一組良好的診斷規(guī)則能夠使診斷準(zhǔn)確，基于粗糙集理論的診斷規(guī)則的提取在這方面作出了貢獻(xiàn)［7］。 2）灰色位勢(shì)算法是利用樣本形成故障類型的，所以樣本的數(shù)量對(duì)于診斷的精確與否起著至關(guān)重要的作用，只有大量的樣本才能反映一類故障的本質(zhì)特征。所以故障樣本的數(shù)據(jù)收集是本算法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。 3）由于干式變壓器的種類繁多，電壓等級(jí)相差很大，同時(shí)干式變壓器部件繁多，涉及物理、化學(xué)變化，故障種類也很多，因此一般需要利用多種檢測(cè)方法檢測(cè)故障。隨著檢測(cè)手段的增多，診斷規(guī)則也會(huì)相應(yīng)增多，在進(jìn)行基于知識(shí)的推理時(shí)有可能產(chǎn)生“匹配沖突”或“組合爆炸”等問題［8］，這時(shí)如果將灰色位勢(shì)算法與擅長(zhǎng)非線性映射的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及決策樹方法結(jié)合起來，將大大簡(jiǎn)化算法，有可能使得干式變壓器故障診斷系統(tǒng)實(shí)用化。6 結(jié)束語 本文探討了模式識(shí)別中的一種算法——灰色位勢(shì)算法在干式變壓器故障診斷中的應(yīng)用。在確立了故障診斷規(guī)則的前提下，該方法可以直接處理現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)，在大樣本的情況下診斷尤佳，用于干式變壓器故障診斷是比較合適的。針對(duì)實(shí)際診斷情況的多樣化和復(fù)雜性，如將灰色位勢(shì)算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及故障樹方法結(jié)合起來，形成一個(gè)層次型的診斷結(jié)構(gòu)，通過層次分類的處理，則干式變壓器故障診斷有望走上實(shí)用化道路。參考文獻(xiàn)［1］胡遠(yuǎn)來，賈王月．灰色位勢(shì)算法在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］．礦物巖石，2002，87（3）：87－90［2］劉思峰，郭天榜．灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用［M］．開封：河南大學(xué)出版社，1991．59－60［3］孫輝，李衛(wèi)東，孫啟忠．判決樹用于干式變壓器故障診斷的研究［J］．中電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2001，21（2）：50－55［4］董其．電力干式變壓器故障與診斷［M］．北京：中電力出版社，2001．90－108［5］電力工業(yè)設(shè)備診斷技術(shù)專業(yè)協(xié)會(huì)．干式變壓器故障診斷典型案例匯編［J］：中電力企業(yè)管理，1994，（1）［6］電力工業(yè)設(shè)備診斷技術(shù)專業(yè)協(xié)會(huì)．干式變壓器故障診斷典型案例匯編（續(xù)1）［J］：中電力企業(yè)管理，1994，（2）［7］袁保奎．電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、預(yù)測(cè)及故障診斷的研究［D］．南京：東南大學(xué)，2002 來源：中電力網(wǎng)#p#分頁標(biāo)題#e#