不停电检测与停电试验中变电设备状态参量的相关性研究

摘要

目前，随着电网规模的扩大，投运的电力设备数量也不断上升，而目前的检修模式依赖定期的预防性试验，在投入了大量人力物力来保证电力设备稳定运行的同时，仍然面临着运维能力将要达到极限的困境。日渐成熟传感器技术为状态检修提供了大量的不停电检测数据，包括带电检测和在线监测数据，但是由于不停电检测数据具有的种种局限性，导致不停电检测数据在实际的检修工作并没有受到足够重视。另一方面，许多电力公司在积极推进以不停电检测为主的状态检修模式，然而，不停电检测状态参量对于停电试验状态参量的相关性没有明确的结论，盲目延长或取消停电试验可能使设备缺陷不能被及时检出，导致故障发生。　　本文根据变压器本体、变压器套管、电容式电压互感器和电流互感器实际运行情况，统计各停电试验和不停电检测状态参量检出的异常案例分布，在此基础上计算得到各状态参量的检测效果，筛选检测效果较高的状态参量展开相关性研究；分别针对停电试验和不停电检测中相同的状态参量和不同的状态参量建立了相关性分析模型，具体工作如下：　　①针对上述4种变电设备，总结了能表征各设备状态的典型状态参量。结合巡检、带电检测和停电试验检出异常案例分布情况和工时消耗情况，建立了3种检测方式中状态参量的检出灵敏度计算方法；依据在线监测数据的数据缺失情况和非缺数据的数值异常情况，建立了在线监测中的状态参量检测效果计算方法。通过实例对巡检、带电检测、停电试验和在线监测各状态参量的检测效果进行了计算和分析。　　②针对上述4种变电设备停电试验和不停电检测中相同的状态参量，基于距离度量建立了相同状态参量数据数值误差的计算方法；基于动态时间规整建立了相同状态参量数据趋势误差计算方法；基于去趋势互相关分析建立了相同状态参量非平稳性时间序列的相关性计算方法。在此基础上建立了相同状态参量相关性评价指标体系和分析模型。通过实例计算了变压器油中溶解气体、电容型设备介质损耗因数和电容离、在线数据之间的相关性，并对相关性结果的有效性进行了验证。　　③针对变压器的停电试验和不停电检测中不同的状态参量，基于Apriori算法对不同状态参量之间的关联规则进行了挖掘，建立了不同状态参量的关联程度的计算方法；基于信息熵理论建立了不同状态参量之间信息交叉程度的计算方法；基于去趋势偏互相关分析建立了不同状态参量非平稳时间序列的去趋势偏互相关性计算方法。在此基础上，建立了不同状态参量相关性评价指标体系和分析模型。通过实例对变压器油中溶解气体参量与变压器典型停电试验状态参量之间的相关性进行了计算，验证了不同状态参量之间相关性模型的有效性。

目录

1绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

2变电设备状态参量及其检测效果研究

2.1变电设备状态参量

2.1.1变压器本体的状态参量

2.1.2电容型设备的状态参量

2.2停电试验和带电检测中的状态参量检测效果

2.2.1异常案例分布情况

2.2.2关键状态参量的灵敏度计算

2.3在线监测中的状态参量的检测效果

2.3.1变电设备在线监测技术

2.3.2在线数据的缺失情况

2.3.3在线数据的数值异常情况

2.4本章小结

3不停电检测和停电试验中相同状态参量的相关性分析

3.1.1评价指标确立原则

3.1.2评价指标体系建立

3.2相关性评价指标量化方法

3.2.1基于距离度量的数值误差指标量化方法

3.2.2基于DTW的趋势误差指标量化方法

3.2.3基于DCCA的去趋势互相关性指标量化方法

3.3相同状态参量相关性分析模型

3.4实例研究

3.4.1变压器油中溶解气体的相关性

3.4.2电容型设备电容和介质损耗因数的相关性

3.4.3相关性评价结果有效性验证

3.5本章小结

4不停电检测和停电试验中不同状态参量的相关性分析

4.1不同状态参量相关性评价指标体系

4.2相关性评价指标量化方法

4.2.1基于Apriori关联规则的关联关系指标量化方法

4.2.2基于信息熵的信息交叉性指标量化方法

4.2.3基于DPCCA的去趋势偏互相关性指标量化方法

4.3不同状态参量相关性分析模型

4.4实例分析

4.4.1绝缘电阻、吸收比、极化指数与油中溶解气体的相关性

4.4.2直流电阻与油中溶解气体的相关性

4.4.3铁心及夹件绝缘电阻与油中溶解气体的相关性

4.4.4介质损耗因数和电容与油中溶解气体的相关性

4.5本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2研究展望

参考文献

附录

A.作者在攻读学位期间发表的论文目录

B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录

C.学位论文数据集

致谢