电力变压器油纸绝缘寿命预测模型和可靠度评估方法研究

摘要

电力变压器是电网中变配电能量传输和转换的核心，其安全可靠运行是电网运行的重要保障。油纸绝缘作为电力变压器内绝缘的重要组成形式，在长期的运行过程中受到以电-热应力为主的多因子老化影响，其绝缘性能下降，直接威胁到变压器的安全运行。因此，及时准确地评估油纸绝缘的可靠度水平，有利于避免绝缘故障发生，保证变压器的可靠运行，最大限度地提高其设备利用率。
　　 本文首先对油纸绝缘样品的电热联合加速寿命试验方案进行了优化，对油纸绝缘样品寿命进行了威布尔分布检验，得到了油纸绝缘寿命样品威布尔分布参数；然后建立了油纸绝缘威布尔分布特征寿命的BP神经网络预测模型，并与传统的FALLOU模型和RAMU模型进行了对比分析；最后提出了一种基于电压、温度和时间的油纸绝缘可靠度的曲线簇评估方法。取得的主要成果有：
　　 基于格子点法构作均匀试验设计方法，优化选取油纸绝缘电热联合加速寿命试验点，从而降低试验数据的分散性，缩短试验周期，节省试验成本。对加速寿命试验数据的分析结果表明：油纸绝缘样品的寿命分布满足威布尔分布的所有假定条件，服从威布尔分布。
　　 以试验温度和试验电压为输入层向量、样品的威布尔特征寿命值为输出层向量，建立了油纸绝缘威布尔特征寿命值的BP神经网络预测模型，并给出了预测模型的结构参数。与传统FALLOU模型和RAMU模型相比：RAMU模型的预测精度较低，FALLOU模型的预测精度较高，而BP神经网络模型的预测精度最高。
　　 绘制出不同试验电压和试验温度下油纸绝缘可靠度与时间的关系曲线簇，得出了不同试验条件下可靠度随着时间的变化规律，提出一种以电压、温度和时间为特征参量的油纸绝缘可靠度的曲线簇评估方法，并在已知威布尔分布参数和未知威布尔分布参数两种情况下验证了该方法的有效性。