基于Weibull分布模型的变压器绝缘热老化参数相关性计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力领域，尤其涉及一种基于Weibull分布模型的变压器绝缘热老化 参数相关性计算方法。
【背景技术】
[0002] 油纸绝缘是电力变压器内绝缘的重要组成部分，热老化是引起油纸绝缘电气、化 学和机械等性能退化的主要因素之一。在过去的几十年中，国内外学者通过实验室加速老 化试验，结合现场数据制定了基于化学参数的绝缘老化评判标准和参数警戒阈值，并作为 电力变压器油纸绝缘热老化状态评估的依据。
[0003] 绝缘纸聚合度是油纸绝缘热老化状态评估中最准确的判据，但电力变压器关键部 位的绝缘纸样品难以取样，影响了该判据的实际应用。油纸绝缘在老化过程中会生成新的 化学物质并溶解于油中。通过检测绝缘油中某些化学物质的变化情况，可以部分反映油纸 绝缘的老化状态。绝缘油的理、化和电气参数主要包括油中糠醛含量、酸值、油中溶解气体 以及水分含量等。国内外学者选取了绝缘油的理、化和电气参数中的油中糠醛及碳氧化合 物含量，分析它们与绝缘纸聚合度的半对数或线性关系，并尝试通过关联关系推算绝缘纸 聚合度。但仅通过少量的绝缘油参数和简单的半对数或线性关系分析，难以准确推算绝缘 纸聚合度，对变压器油纸绝缘热老化状态的准确评估带来一定困难。
[0004] 因此，为准确评估电力变压器油纸绝缘的热老化状态，迫切需要选取多种表征油 纸绝缘热老化状态的参数，且能保证这些参数能够方便准确地获取。针对这一问题，需要一 种合适的计算方法，能够根据各参数与绝缘纸聚合度的关联关系，为油纸绝缘热老化状态 评估指标的选取提供依据，从而建立更加全面的油纸绝缘状态评估指标体系，提高变压器 绝缘评估的准确率。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供一种基于Weibull分布模型的变压器绝缘热老化参数相关 性计算方法，以解决上述问题。
[0006] 本发明提供的基于Weibull分布模型的变压器绝缘热老化参数相关性计算方法， 包括
[0007] a.采集数据，获取初始数据样本集；
[0008] b.构建Weibull可靠度分布函数模型，并将初始数据代入所述模型，获取各个参 数的可靠度分布函数及图形；
[0009] c.将初始数据进行归一化处理，获取绝缘油参数与聚合度参数的相关度计算结 果，并确定变压器绝缘热老化各参数指标的综合权重。
[0010] 进一步，所述步骤b具体包括：
[0011] 对于油纸绝缘可靠度随老化数值的增大而下降的参数，油纸绝缘的可靠度函数 为·· R(x) = e抑f , 5
[0012] 对于油纸绝缘可靠度随老化数值的减小而下降的参数，油纸绝缘的可靠度函数
[0013] 其中，x为样本数据，参数α和β采用极大似然估计法进行计算。
[0014] 进一步，所述步骤a包括：采集油纸绝缘热老化过程中各个时间监测点的绝缘油 特征参数及绝缘纸聚合度特征参数数据，根据采集的数据，建立初始数据样本集。
[0015] 进一步，根据各个参数的可靠度分布函数及图形，获取初始数据样本集中各数据 的Weibull概率图，判断个数据是否符合Weibull分布。
[0016] 进一步，步骤c中所述归一化处理具体包括：
[0017] 采用比例转换法对油纸绝缘热老化参数数据进行归一化处理，所述比例转换法 为：
[0018]
[0019] 其中，X' 11是Xu的归一化值，Xu是相关分析中油纸绝缘热老化参数数据矩阵中 的元素，x2, Mijhm为不热老化参数数据类型的个数。
[0020] 进一步，在归一化处理后，等间隔均匀选取数据点，根据基于各老化参数的油纸绝 缘Weibull可靠度函数，分别获取所述各数据点对应的油纸绝缘热老化可靠度以及波形相 似系数，分析各绝缘油参数与绝缘纸聚合度的相似程度，获取相关性计算结果。
[0021] 进一步，所述油纸绝缘可靠度随老化数值的增大而下降的参数包括糠醛含量、酸 值、H2含量和总烃含量；所述油纸绝缘可靠度随老化数值的减小而下降的参数包括绝缘纸 聚合度、油击穿电压、〇3 2与C0比值。
[0022] 进一步，将所述绝缘油热老化参数中的油中H2含量、油中0)2与C0比值、油中总烃 含量、油击穿电压和油中糠醛含量作为油纸绝缘热老化状态可靠性评估的主要参数，将油 酸值作为油纸绝缘热老化状态可靠性评估的次要参数。
[0023] 本发明的有益效果：本发明选取多种表征油纸绝缘热老化状态的绝缘油的理、化 和电气参数，通过定期分析油纸绝缘老化过程中绝缘油特征参数变化情况与绝缘纸聚合度 变化情况的相关性，能够为油纸绝缘热老化状态评估指标的选取提供依据，建立更加全面 的油纸绝缘状态评估指标体系，有效提高电力变压器绝缘老化状态评估的准确率。
【附图说明】
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
[0025] 图1是本发明的可靠度分布函数建立流程示意图。
[0026] 图2为本发明中的参数相关性分析流程图。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的原理示意图。
[0028] 如图1、2所示，本实施例中的基于Weibull分布模型的变压器绝缘热老化参数相 关性计算方法，包括
[0029] a.采集数据，获取初始数据样本集；
[0030] b.构建Weibull可靠度分布函数模型，并将初始数据代入所述模型，获取各个参 数的可靠度分布函数及分布曲线；
[0031] c.将初始数据进行归一化处理，获取绝缘油参数与聚合度参数的相关度计算结 果，并确定变压器绝缘热老化各参数指标的综合权重。
[0032] 本实施例根据各参数与绝缘纸聚合度的关联关系，为油纸绝缘热老化状态评估指 标的选取提供依据，从而建立更加全面的油纸绝缘状态评估指标体系，提高变压器绝缘评 估的准确率
[0033] 在本实施中，所述步骤b具体包括：
[0034] 对于油纸绝缘可靠度随老化数值的增大而下降的参数，油纸绝缘的可靠度函数 为：尺(x) = e ;
[0035] 对于油纸绝缘可靠度随老化数值的减小而下降的参数，油纸绝缘的可靠度函数
[0036] 其中，X为样本数据，参数α和β采用极大似然估计法进行计算。
[0037] 本实施例中的绝缘油理、化与电气参数可分为两类，一类是油纸绝缘可靠度随老 化参数（失效数据）数值的增大而下降，如糠醛含量、酸值、Η2含量和总烃含量；另一类是 油纸绝缘可靠度随老化参数（失效数据）数值的减小而下降，如绝缘纸聚合度、油击穿电 压、C02/C0比值。
[0038] 在本实施例中，所述步骤a包括：采集油纸绝缘热老化过程中各个时间监测点的 绝缘油特征参数及绝缘纸聚合度特征参数数据，根据采集的数据，建立初始数据样本集。根 据各个参数的可靠度分布函数及分布曲线，获取初始数据样本集中各数据的Weibull概率 图，判断个数据是否符合Weibull分布。如图2所示，作出样本集X中各数据的Weibull概 率图，在所有试验点下，Weibull概率纸上数据点基本分布于一条直线的上下两侧，则说明 该数据符合Weibull分布。
[0039] 在本实施例中，步骤c中所述归一化处理具体包括：
[0040] 采用比例转换法对油纸绝缘热老化参数数据进行归一化处理，所述比例转换法 为：
[0041 ]
[0042] 其中，X' 11是Xu的归一化值，Xu是相关分析中油纸绝缘热老化参数数据矩阵中 的元素，x2，...，xmj丨，m为不热老化参数数据类型的个数。在归一化处 理后，等间隔均匀选取数据点，根据基于各老化参数的油纸绝缘Weibull可靠度函数，分别 获取所述各数据点对应的油纸绝缘热老化可靠度以及波形相似系数，分析各绝缘油参数与 绝缘纸聚合度的相似程度，获取相关性计算结果。
[0043] 在本实施例中，绝缘油热老化理、化和电气参数的数据归一化后的取值范围[0，1] 之间，以〇. 1的间隔均匀选取数据点，根据基于各老化参数的油纸绝缘Weibull可靠度函 数，分别计算这10个点对应的油纸绝缘热老化可靠度；计算基于绝缘油理、化和电气参数 归一化值的可靠性Weibull分布曲线与基于绝缘纸聚合度归一化值的可靠性Weibull分布 曲线的波形相似系数NCC ;根据计算结果，分析各绝缘油参数与绝缘纸聚合度的相似程度， 即得到相关性计算结果。
[0044] 波形相似系数NCC的计算公式为：
[0045]
[0046] 其中，sJP s 2分别为待比较的归一化波形1和2 ;波形相似系数NCC描述两个波 形的相似程度，NCC的取值范围为0到1之间，0代表两个波形完全不相关，1则代表两个波 形完全相同。
[0047]下面举一个具体例子作为详细说明：
[0048] 步骤1.采集油纸绝缘热老化过程中各个时间监测点的绝缘油特征参数及绝缘纸 聚合度特征参数数据，其中绝缘油特征参数包括油击穿电压、油中糠醛、油酸值、油中H2含 量、C02与C0比值、总烃含量、油中微水含量。记录采集得到的数据并建立初始数据样本集 X，并记录中包含的信息有时间监测点以及油纸绝缘热老化特征参数的监测数据。
[0049] 步骤2.将初始数据代入到Weibull分布可靠度分布函数模型，依次计算得到各 个参数的可靠度分布函数及分布曲线。作出样本集X中各数据的Weibull概率图，在所有 试验点下，Weibull概率纸上数据点基本分布于一条直线的上下两侧，则说明该数据符合 Weibull分布。绝缘油理、化与电气参数可分为两类，一类是油纸绝缘可靠度随老化参数 (失效数据）数值的增大而下降，如糠醛含量、酸值、H2含量和总烃含量；另一类是油纸绝缘 可靠度随老化参数（失效数据）数值的减小而下降，如绝缘纸聚合度、油击穿电压、C02/C0 比值。对于随油纸绝缘可靠度下降而增大的参数，采用Weibull模型建立的油纸绝缘的可 靠度函数为汛.v) = 对于随油纸绝缘可靠度下降而减小的参数，油纸绝缘可靠度函数 9 为；?(\)d-e·1'"1 .参数α和β采用极大似然估计法进行计算。
[0050] 步骤3.选定波形相似系数作为参数相关性分析算法，将初始数据进行归一化处 理后，依次计算得到绝缘油参数与聚合度参数的相关度计算结果确定各指标的综合权重。 引入波形相似系数NCC来描述基于绝缘油理、化和电气参数的油纸绝缘可靠性Weibull分 布曲线与基于绝缘纸聚合度的油纸绝缘可靠性Weibull分布曲线之间的相关性。考虑到油 纸绝缘热老化参数