【正文】 大學(xué)本科畢業(yè)論文基于變壓器缺陷數(shù)據(jù)的故障預(yù)測(cè)研究BACHELOR39。S DEGREE THESISOF WUHAN UNIVERSITYResearch on the predicting of PowerTransformer’s fault based on defect dataCollege ： Subject ：Name ：Director ：June 2013鄭 重 聲 明本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： I摘 要電力變壓器是最重要的變電設(shè)備，在電力系統(tǒng)中處于樞紐地位，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。變壓器一旦發(fā)生事故，造成的直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的。對(duì)電力變壓器的故障進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，既可給維護(hù)人員提供必要的參考以避免維修不足或過(guò)度維修，又可以保證供電的可靠性和用戶(hù)的人生安全。因此，對(duì)變壓器故障預(yù)測(cè)進(jìn)行研究具有重要的理論意義和工程實(shí)用。本文對(duì)電力系統(tǒng)中常用的油浸式變壓器，基于油中溶解氣體數(shù)據(jù)以及三比值故障判斷法進(jìn)行故障進(jìn)行預(yù)測(cè)。由于目前電力系統(tǒng)中主要采取某一天油中氣體進(jìn)行當(dāng)天的故障判斷，而連續(xù)一段時(shí)間的氣體采樣數(shù)據(jù)較少，所以本文選用84年93年的數(shù)據(jù)。另外，所選數(shù)據(jù)大多數(shù)呈現(xiàn)遞增形式，灰色理論對(duì)遞增數(shù)列有較好的預(yù)測(cè)效果，而且灰色理論具有所需原始數(shù)據(jù)少、計(jì)算方法交單、預(yù)測(cè)精度高的特點(diǎn)，所以選擇灰色理論進(jìn)行油中氣體數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)。通過(guò)建立灰色預(yù)測(cè)模型，并結(jié)合三比值故障判斷法，建立基于油中溶解氣體數(shù)據(jù)的變壓器故障預(yù)測(cè)模型。最后將預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際進(jìn)行比較，得出設(shè)計(jì)結(jié)果并對(duì)不足之處提出進(jìn)一步的研究方向。關(guān)鍵詞：變壓器；故障預(yù)測(cè)；灰色理論 ABSTRACTAs the most important substation equipment, power transformer plays all important role in the power system．It39。s states during operation directly affect the stability, safety and reliability of the whole power system．The failures of transformers can result in serious issues, such as service disruptions and severe economic losses．Therefore, effective fault prediction on the power transformer can provide maintenance personnel with the necessary reference to avoid undermaintenance or excessive maintenance，and can guarantee the power supply39。s reliability and user39。s safety as well． So, it has great theoretical significance and engineering practical value to research on the prediction of the faults in power transformer．In this paper, we research on the projection of the widely used oilimmersed transformer39。s fault based on the DGA data and three ratios fault diagnosis method. Since that we mainly use one day39。s date to diagnosis the transformer39。s fault nowadays, but continuous period of gas sampling data is less, so I use the data of year 1984 and year 1993. In addition, most forms of the selected data shows an increasing, while the gray theory has better prediction results for increasing numbers than other model, and gray theory has less raw data needed to calculate pay a single method to predict the characteristics of high precision, so I chose the gray theory to forecast oil gas data.Through the establishment of gray prediction model, and bined with three ratios fault diagnosis method to establish a transformer failure prediction model based on dissolved gas data.Finally, the predicted results are pared with the actual situation, obtained the inadequacies of design results and propose the further research directions.Key words: transformer。 fault prediction。 grey theoryIII目 錄鄭 重 聲 明 I摘 要 IIABSTRACT III第1章 緒論 1 變壓器故障預(yù)測(cè)的研究背景及意義 1 變壓器故障預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀 1 本文的主要工作 5第2章 變壓器故障分析 6 變壓器介紹 6 變壓器原理 6 變壓器分類(lèi) 6 變壓器的基本結(jié)構(gòu) 6 變壓器的安裝方式 7 變壓器故障分析 8 結(jié)論 13 本章小結(jié) 15第3章 變壓器油中溶解氣體與故障的關(guān)系 16 變壓器油中溶解氣體的來(lái)源 16 變壓器油中氣體特征 16 過(guò)熱故障 16 放電故障 17 受潮 17 變壓器故障診斷的依據(jù) 18 變壓器內(nèi)部絕緣故障的三比值法 18 小結(jié) 20第4章 灰色GM(1,1)預(yù)測(cè)方法 21 灰色預(yù)測(cè)簡(jiǎn)介 21 GM(1，1)數(shù)據(jù)處理方法 21 GM(1,1)等時(shí)間間隔序列預(yù)測(cè)算法 22 GM(1,1)非等時(shí)間間隔序列預(yù)測(cè)算法 24 GM(1,1)算法殘差檢驗(yàn) 25 GM(1,1)非等時(shí)間間隔matlab程序代碼 26 本章小結(jié) 28第5章 變壓器的故障預(yù)測(cè)及實(shí)例 29 變壓器的故障預(yù)測(cè) 29 基于油中溶解氣體數(shù)據(jù)的變壓器故障預(yù)測(cè) 29 實(shí)例1 29 實(shí)例2 30 誤差檢驗(yàn) 30 本章小結(jié) 31第6章 結(jié)論與展望 32 結(jié)論 32 展望 33參考文獻(xiàn) 34致 謝 36第1章 緒論本章在闡明變壓器故障預(yù)測(cè)的意義的基礎(chǔ)上，綜合介紹了一系列常用的預(yù)測(cè)方法，并提出論文的主要研究方法及其思路。 變壓器故障預(yù)測(cè)的研究背景及意義電力變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它承擔(dān)著電壓變換、電能分配和傳輸?shù)娜蝿?wù)，并提供電力服務(wù)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，我國(guó)的電力建設(shè)已進(jìn)入了超高壓、大電網(wǎng)、大容量、自動(dòng)化的新階段。電力系統(tǒng)規(guī)模和變壓器單機(jī)容量也隨之不斷增大，變壓器故障對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失也愈來(lái)愈大，因此必須最大限度地防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)對(duì)變壓器的檢修策略主要采用以時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)的定期維修。定期維修存在“維修過(guò)?！焙汀熬S修不足的缺陷，造成了維修費(fèi)用的巨大浪費(fèi)和設(shè)備可靠性的下降 [[1] Piranha Kinder. Power system stability and control [M]. McGraws Hill,1994:877—884．]。目前，我國(guó)正在積極探索和實(shí)踐狀態(tài)檢修制度。對(duì)變壓器進(jìn)行油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)是變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的重要基礎(chǔ)。但是，由于目前變壓器油色譜在線(xiàn)監(jiān)測(cè)離實(shí)現(xiàn)變壓器的全面狀態(tài)檢修尚有差距，不可能隨時(shí)獲得準(zhǔn)確的油中氣體濃度。根據(jù)已有歷史數(shù)據(jù)可對(duì)變壓器油中溶解氣體濃度隨時(shí)進(jìn)行估計(jì)，快速而全面地評(píng)估變壓器的絕緣狀況，提前對(duì)變壓器的絕緣狀況做出診斷，以此為依據(jù)對(duì)變壓器進(jìn)行跟蹤和安排檢修等工作，避免和減少事故，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。開(kāi)展變壓器故障預(yù)測(cè)，對(duì)預(yù)測(cè)潛伏性故障發(fā)展趨勢(shì)或何時(shí)發(fā)展成故障或可能發(fā)生何種類(lèi)型故障等進(jìn)行研究，對(duì)指導(dǎo)維護(hù)工作具有十分重要的意義。而且對(duì)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和科學(xué)管理水平也具有十分重要的意義[[2] [D].華北電力大學(xué)（河北）,2009.]。 變壓器故障預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀目前所構(gòu)造的變壓器故障診斷系統(tǒng)都是判斷有無(wú)故障，或出現(xiàn)故障后診斷是何部位以及何種原因引起的故障[[3] [D].西華大學(xué),2011.]。但是，對(duì)于當(dāng)前沒(méi)有出現(xiàn)故障或故障癥狀不明顯的變壓器，這些診斷系統(tǒng)卻不能預(yù)測(cè)何時(shí)出現(xiàn)故障，出現(xiàn)什么故障。因此，開(kāi)展變壓器故障預(yù)測(cè)，對(duì)預(yù)測(cè)潛伏性故障發(fā)展趨勢(shì)，或何時(shí)發(fā)展成故障，或可能發(fā)生何種類(lèi)型故障等進(jìn)行研究，對(duì)指導(dǎo)維護(hù)工作具有十分重要的意義[[4] 劉立兵,[J].計(jì)算機(jī)仿真,2010，(12):2325.]。預(yù)測(cè)是使用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段根據(jù)歷史資料和現(xiàn)實(shí)情況，依據(jù)一定方式、方法，通過(guò)定性和定量的主觀(guān)估測(cè)和科學(xué)計(jì)算，研究某一事物當(dāng)前已知因素與未來(lái)某些可確定因素之間的關(guān)系、尋求事物的發(fā)展規(guī)律，推知其未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，為當(dāng)前制定規(guī)劃、進(jìn)行決策提供依據(jù)。其中選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)方法是保證預(yù)測(cè)精度的關(guān)鍵。目前運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域的預(yù)測(cè)方法有很多，主要采用的方法有：回歸分析法、時(shí)間序列分析法、灰色預(yù)測(cè)模型法、模糊預(yù)測(cè)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、專(zhuān)家系統(tǒng)法、組合預(yù)測(cè)法等。很多人就這些預(yù)測(cè)方法做了細(xì)致深入的研究并取得了可喜的成績(jī)。下面介紹目前在各領(lǐng)域中使用的預(yù)測(cè)方法，及其在變壓器故障預(yù)測(cè)中的運(yùn)用[[5] 費(fèi)勝巍，孫宇. 融合粗糙集與灰色理論的電力變壓器故障預(yù)測(cè)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2008,(16):4548.]。 基于回歸分析法的預(yù)測(cè)技術(shù)回歸預(yù)測(cè)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，尋找自變量與因變量之間的回歸方程式，確定模型參數(shù)，據(jù)此做出預(yù)測(cè)?；貧w分析法一般適用于中期預(yù)測(cè)。其主要特點(diǎn)是：⑴技術(shù)比較成熟，預(yù)測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單；⑵將預(yù)測(cè)對(duì)象影響因素分解，考察各因素變化，預(yù)測(cè)對(duì)象未來(lái)的數(shù)量狀態(tài)；⑶回歸模型誤差較大，外推特性差；⑷回歸分析法要求樣本量大且要求樣本有較好的分布規(guī)律。 基于時(shí)間序列分析法的預(yù)測(cè)技術(shù)時(shí)間序列分析法，就是把預(yù)測(cè)對(duì)象的歷史數(shù)據(jù)按一定時(shí)間間隔排列，構(gòu)成隨時(shí)間變化的統(tǒng)計(jì)序列，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化的模型，并將該模型外推到未來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。這種方法對(duì)短期預(yù)測(cè)效果較好，但不適合于