关于模糊理论的电力变压器运行状态评估探析

关于模糊理论的电力变压器运行状态评估探析

莫镇光

广东电网公司东莞供电局 广东 东莞 523000

摘要：电力设备的可靠运行对电力系统的安全性影响巨大，随着电网规模的扩大和电力生产体制的改革，在我国推行电力设备状态检修势在必行，同时开展状态检修也是电网发展的趋势。而作为电力系统枢纽设备的变压器，其运行可靠性与电力系统的安全与稳定紧密相关，如何及时准确的掌握变压器的工作状态对于指导变压器检修以及提高电力系统的运行可靠性具有重要意义。目前国内外对于变压器的工作状态的研究已经越来越重视，也取得了一定的成果，但是对于变压器状态的综合评估还没有达到形成指导变压器状态检修要求的标准。因此本文在总结现有的变压器状态监测现状的基础上，结合模糊数学理论，采用模糊综合评价方法的方法来评估电力变压器的工作状态。

关键词：电力变压器；状态评估；模糊综合评价方法

电力变压器在电力系统中的地位举足轻重，是电力系统中最重要和最关键电气设备之一，其运行的安全可靠性直接关系到电力系统的安全与稳定。随着电网的迅速发展，单台高电压、大容量的变压器越来越多地投入电网运行，与此同时，由于制造、运输、安装和维修质量等因素造成的变压器故障严重地威胁着整个电力系统的安全运行，因此如何提高变压器运行的可靠性，一直都是变压器运行检测中的重要课题。要使变压器安全运行，提高供电可靠性，除了选用技术过硬、产品质量好的变压器以外，关键是要不断提高变压器的运行、维护、检修水平，对变压器科学、及时地进行预试和检修。

1电力变压器状态检修

1.1 电力设备状态检修

状态检修是当今世界设备检修的主流方式，在机械、电力、电子、化工、医疗、汽车、冶金等各个领域均有广泛地应用，被公认为是设备维修方式中效率最高的一种方式。根据 Steed.J.C 的定义，状态检修是利用设备在需要维修之前，存在一个使用寿命这一特点而展开的一种预测方法。这种方法充分利用这个设备或者设备的某些重要部件的寿命特征，通过数据采集和数据分析来预测设备状态发展的趋势。在状态监测的基础上，适时的安排维修，这就是所谓的状态检修。

1.2 电力变压器状态检修发展和现状

电力变压器是电力系统中的重要设备，它当前的工作状态直接影响着整个系统的运行。提高变压器运行维护和技术管理水平，已成为保障供电可靠性的重要手段。为了使变压器始终处于良好的工作状态，严密监视并尽早发现变压器的任何异常就显得非常重要，但是这单靠定期进行的预防性试验是无法做到的，因此，必须建立以变压器当前的实际状况为依据，通过高科技监测手段，对变压器进行纵向（历史和现状）、横向（同类变压器的运行状况）的比较分析，来识别故障的早期征兆，并对故障部位、故障严重程度及发展趋势作出判断，以确定变压器地最佳检修时机的检修方式。状态检修正是适合这一需求而发展起来的。

1.3 电力变压器状态评估现状

电力设备大多故障一般不会在瞬间发生，并且在功能退化到潜在故障 P 点以后才逐步发展成能够探测到的故障，之后将会加速退化的进程，直到达到功能故障的 F 点而发生事故。这种从潜在故障发展到功能故障之间的时间间隔，被称为 P-F。如果想在功能故障前检测到故障，必须在 P-F 之间的时间间隔内完成。由于各种设备、各种故障形式、各种故障特点对应于 P-F 间隔的时间是不定值，可能是几个小时，也可能是几个月或几年不等，因此定期检修一般情况下不可能满足P-F 间隔的时间要求，从而导致设备功能故障的发生。而对设备状态有效准确的评估就可能捕捉到 P-F 间隔的整个发展过程，并在到达功能故障 F 点之前的合理时机采取措施进行检修处理。

2 电力变压器状态评估状态量分析

2.1 电力变压器状态评估

2.1.1 电力变压器的故障和缺陷的“浴盆”曲线

使用经验及试验结果表明，电力设备（包括电力变压器）在整个服役期限内，故障发生的次数和使用时间之间是有着宏观统计规律的，虽然对每一台设备来说，出现故障的次数和使用寿命各不相同，但其发展规律都是一致的。

2.1.2 电力变压器的状态发展趋势

变压器的状态是指在设备的使用功能是否能满足设计的要求，在实现设备功能的同时，承受预计的外部环境的影响，完成设备的预期寿命。“强度”是指变压器在电气、热和机械等方面的健康状况，其随变压器使用时间的老化呈指数的衰减形式。但在外部因素的影响下可能会加速劣化，提早发生缺陷与故障，偏离正常的寿命曲线。如变压器的绝缘强度会随其绝缘材料的正常老化而降低，但在其他劣化条件如水分、放电的影响下会加速老化。

2.2 电力变压器电气试验项目分析

为了确保电力变压器的安全运行，变压器在制造和运行过程中均需要进行严格地试验。电力变压器在制造过程中的检测主要分：型式试验、例行试验和出厂试验；在运行前和运行中的检测主要有：交接试验、预防性试验和在线监测。通过试验，掌握变压器绝缘的情况，可保证产品质量或及早发现缺陷，从而进行相应的维护与检修，以保证变压器的正常运行。

3 电力变压器状态评估模型

3.1 多因素、多层次模糊综合评价方法

单因素模糊综合评价方法仅是一级的，是模糊综合评价方法的初始模型。对于比较简单的问题，通过它可得到比较合理的评估结果。但是对于比较复杂的问题，或在比较复杂的环境中评价事物时，由于要考虑的因素很多，各个因素往往具有不同的层次，许多因素还具有比较强烈的模糊性，如果仅采用一级模糊综合评价方法，就不能考虑因素的各个层次，便难以适应上述情况，得不出合理的评判结果。

3.2 评判因素集和评语集的建立

要对电力变压器运行健康状态作出较全面和准确地判断，必须获得反映变压器状态的特征量。通常情况下，无法直接得到变压器的寿命模型，必须通过分析设备运行过程中表现出的一些现象或对一些能反映设备状态的参数的测量来间接地得到设备当前的状态。将那些能反映变压器状态的现象和数据对应的物理量称之为状态量，即特征量，状态量的可以通过电气试验、非电气试验项目、历史运行资料、不良运行工况记录等获取。反映变压器状态的特征量包括常规试验项目的色谱、绕组直流电阻、绝缘电阻、极化指数、吸收比、油中微水、油介损、泄漏电流等。

结束语

随着电力系统的不断发展，电气设备状态检修势在必行。实现电气设备状态检修，必须以设备健康状态的评估结果为依据，同时根据在线监测提供的设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，在故障发生前安排检修时间和项目。因此本文以电力系统中重要的电力设备变压器为研究对象，以状态评估为重点，在分析反映变压器状态的状态量的基础上，结合模糊数学的思想，将模糊综合评价方法的方法引入到变压器状态评估中，建立模糊综合评价方法模型，并通过对运行中变压器状态的评估验证了方法是有效可行的。

参考文献：

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