【正文】 力，具有美好的應用前景；每種方法本身又都有或多或少的缺陷，從而衍生出大量的優(yōu)化改進和組合模型，使得這些預測方法更加的豐富，日趨完善 [7]。 ⑸ 用實例證明本文提出的預測模型的有效性 。 變壓器介紹 變壓器原理 變壓器是一種靜止的電氣設備，它利用電磁感應原理，將一種交流電壓的電能轉換成同一頻率的另一種交流電壓的電能。 ⑴ 按照用途分類為：電力變壓器、電爐變壓器、整流變壓器、電焊變壓器、試驗變壓器、調壓變壓器、電抗器、互感器、特殊用途變壓器。 ⑸ 按照調壓方 式分類為：無載調壓變壓器、有載調壓變壓器。 ⑼ 按照防潮方式分類為：開啟式變壓器、密封式變壓器、全密封式變壓器。 變壓器附件 , 按變壓器容量及電壓等級的不同有不同的設置 ,變壓器采用的組配件數量很多。但概括起來可分為室內、室外兩大類。 將變壓器放置在室內運行，具有清潔、安全等優(yōu)點，但配電室必須達到 1 級耐火標準，具有良好的通風條件，門窗耐火，并能防止小動物及雨水侵入。 ① 桿架式，桿架式變臺又分為單桿變臺、雙桿變臺和三桿變臺三種。 雙桿變臺是在離地 ～ 3m 的兩根桿上安裝，在臺架上方 2m 處裝設母線架，高壓引線接在母線架上，桿上還裝橫擔并安裝室外跌落熔斷器、避雷器和引線。其特點是高壓線的終端桿可兼作低壓線路的始端桿、結構簡單、基礎牢固、造價較低。 變壓器故障分析 變壓器在長時間運行過程中，由于各種 內因外因的影響，難免發(fā)生故障。 內部故障會引起火災甚至使油箱爆炸，使變壓器發(fā)生嚴重損壞。 下面就舉例分析一下電力變壓器實際運行中的各種故障以及解決方案： 變壓器聲音發(fā)生異常 ⑴ 當壓緊鐵芯或夾件的螺絲釘松動時，儀表指示正常，其絕緣油的油位、溫度與顏色也會沒有明顯的變化，但聲音嘈雜而大，應立即停運并進行檢查； ⑵ 變壓器的內部接觸不良或機體絕緣擊穿，變壓器表現(xiàn)出“ 噼啪”或“吱吱”的聲音，且響聲隨故障點的遠近發(fā)生變化，應立即停運并進行檢查 ； 9 ⑶ 變壓器匝間短路或分接開關接觸不良，局部點溫度較高，導致附近零件嚴重發(fā)熱使油氣化。 變壓器溫度發(fā)生異常 變壓器過熱對其本身有很大的危害，溫度升高使絕緣體的機械強度和耐壓度降低甚至損壞絕緣體，導致變壓器使用壽命縮短。 ⑵ 冷裝置發(fā)生故障，也會導致變壓器溫度升高；如冷卻裝置沒有投入運行，應立即投入運行；冷卻裝置發(fā)生故障，要及時進行處理，排除故障。 變壓器油枕故障 油枕油位已注滿時，呼吸器出現(xiàn)變壓器油向外噴流，但是其它裝置表現(xiàn)均為正常，停止變壓器的運行，對變壓器進行電氣試驗，試驗結果正常。如果系統(tǒng)暫時不能停電， 可采用臨時串聯(lián)電阻的方法，為外引鐵芯接地回路上串聯(lián)電阻，對環(huán)流的增 10 加進行限制，防止故障再發(fā)生惡化。 變壓器正常運行中，絕緣材料也在不斷的損耗，當使用達到一定的年限時，絕緣材料就會嚴重老化，出現(xiàn)發(fā)黑、枯焦等情況；而在超負荷運行等條件下，其絕緣將加速老化， 只要繞組稍受震蕩或略受摩擦，絕緣即可完全變形甚至損壞，導致匝間或層間短路。 放電對絕緣有兩種破壞作用：一種是由于放電質點直接轟擊絕緣，使局部絕緣受到破壞，并使絕緣擊穿；另一種是放電產生的熱、臭氧、氧化氮等活性氣體的化學作用，使局部絕緣受到腐蝕，介質損耗增大，導致熱擊穿。 短路引起 的故障 變壓器短路故障主要是變壓器出口短路，以及內部引線或繞組間對地短路 及相與相之間發(fā)生的短路而導致的故障 。變壓器的絕緣長期耐受工作電壓，同時還必須能夠承受一定幅度的過電壓，這樣才能保證電力系統(tǒng)安全可靠地運行。 過載條件下，過高的溫度導致了變壓器的絕緣紙板過早 的老化，使得整個絕緣強度下降。 絕緣油劣化 絕緣油在變壓器的正常運行中起著重要作用。 滲油及套管閃烙 滲油是變壓器最為常見的外表異?，F(xiàn)象?？諝庵杏袑щ娦阅艿慕饘賶m埃附吸在套管表面上，在變壓器套管滲油情況下，會導致變壓器套管吸附塵埃，若遇上雨雪潮濕天氣，就可能會造成套管閃烙放電。另一種則是避雷器接地引下線長度太長；此時，如果某一陡度電流通過，避雷器的殘壓與接地引下線上的壓降相疊加，作用于變壓器繞組，從而破壞變壓器絕緣。 這類故障對變壓器的損害最為嚴重的原因是電流、電壓過大。例如匝間絕緣裕度不夠、出線端松動或無支撐、墊塊松動、焊接不良、鐵芯絕緣不良、抗短路強度不足以及油箱中留有異物。 磁路故障 變壓器磁路故障主要是變壓器鐵芯組故障引起的。 變壓器的設計和 建造標準應與安裝地點相配套。 變壓器破壞及故意損壞 這類故障主要是人為的外在 破壞行為 ，常常發(fā)生在線路末端直接連接用戶的變壓器，不過這種破壞是很不常見的。 只有保證變壓器安全正常的運行，才能保證電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質 地運行。 根 據上述分析，給出以下運行和維護建議： ⑴ 安裝及運行： ① 確保負荷在變壓器設計允許范圍內，在油冷變壓器中要監(jiān)視頂層油溫； ② 變壓器的安裝地點應與其設計和建造的標準相適應； ③ 保護變壓器不受雷擊及外部損壞危險 [17]。因此借鑒國外經驗，利用先進在線監(jiān)測設備，加強狀態(tài)維護模式，可以使電力供應更加安全可靠 [18]。當變壓器內部發(fā)生熱故障、放電性故障或者油、紙老化時均會產生各種氣體；油中溶解氣體的組分和含量可以作為反映油浸式電力變壓器內部絕緣故障的特征量。 ⑴ 烴類氣體：油中 C C2總烴含量一般低于 150pL/L，但使用年久的變壓器 ,C C4烴類氣體明顯增多； ⑵ 氫：油中氫含量一般低于 150pL/L； ⑶ 碳的氧化物：油中 CO、 CO2含量與設備運行年限有關 [20]。 根據其嚴重程度 (即故障時溫度的高低 )，熱性故障常被分為輕度過熱(T150℃ )、低溫過熱 (150℃ T300℃ )、中溫過熱 (300℃ T700℃ )、高溫過熱(T700℃ )四種故障情況。 ⑵ 低能量放電，一般是火花放電。另外，水分在電場作用下發(fā)生電解作用，水與鐵又會發(fā)生電化學反應，都可產生大量氫氣。 表 變壓器油中氣體含量規(guī)定值 氣體組分 總烴（甲烷、乙烷、乙烯、乙炔） 乙炔 氫氣 含量 ppm 330kV及以上 150 1 150 220kV及以上 150 5 150 表中總烴是指甲烷、乙烷、乙烯、 乙炔的總和。 熱性故障產生的特征氣體主要是 CH C2H4，電性故障主要是 C2H H2，為此，可以用 CH4/H2比值來區(qū)分是電性故障還是熱性故障；根據故障點溫度愈高， C2H4占總烴 比例將增加的特點， C2H4／ C2H6的比值可區(qū)分濕度高低；因紙過熱主要分解 CO和次要的 CH4的特點，也可用 CO/CH4區(qū)分溫度高低，溫度越高， CO/CH4值越小；根據火花放電故障時有 C2H2，其次是 C2H4，而局部放電一般無 C2H2的特征，可用 C2H2/C2H4的比值來區(qū)分放電故障的類型。 19 表 編碼規(guī)則 氣體比值范圍 比值范圍編碼 4222HCHC 24HCH 6242HCHC 0 1 0 1 0 0 1 2 1 2 2 2 表 故障類型判斷方法 編碼組合 故障類型診斷 故障實例 4222HCHC 24HCH 6242HCHC 0 1 0 局部放電 高溫度、高含氣量引起油中低能量密度的局部放電 0 1 輕度過熱 (150℃ ) 絕緣導線過熱 2 0 低溫過熱 (150℃ ~300℃ ) 分接開關接觸不良，引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良，渦流引起銅過熱、鐵芯漏磁、局部短路、層間絕緣不良、鐵芯多點接地等 2 1 中溫過熱 (300℃ ~700℃ ) 0， 1,2 2 高溫過熱 (700℃ ) 1 2 0， 1,2 低能放電兼過熱 引線對地電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電，分接觸頭引線和油隙閃絡，不同電位間油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電 0， 1 0， 1,2 低能放電 2 2 0， 1,2 電弧放電兼過熱 線圈匝間、層間短路，相間閃絡，引線對箱殼放電、線圈熔斷、分接開關飛弧、因環(huán)路電流引起電弧、引線對其他接地體放電等 0， 1 0， 1,2 電弧放電 20 從實踐經驗來看，采用改良三比值法能夠有效發(fā)現(xiàn)變壓器潛伏性故障。 21 第 4 章 灰色 GM(1,1)預測方法 灰色預測簡介 灰色預測方法是利用有限的、不完全確切的、表示系統(tǒng)行為特征的原始數據序列作生成變換后建立微分方程 , 推求或預測系統(tǒng)特征的全貌或發(fā)展趨勢的方法。 GM(1， 1)數據處理方法 目前使用最 廣泛的灰色預測模型就是關于數列預測的一個變量、一階微分的GM( 1, 1) 模型。 具體地，設原始數列 ，))(,),2(),1(( )0()0()0()0( nxxxX ?? 累加數列為 ))(,),2(),1(( )1()1()1()1( nxxxX ?? 22 則數列 )0(X , )1(X 之間滿足關系： ??? ik ixix 1 )0()1( )()( ， (i=1,2,? n) 通過累加使隨機性很強的原始數列轉化為規(guī)律性較強的遞增數列。 ⑵ 對原始數據序列進行一階累加生成。 設原始數列為： ? ?)(,),(),()( )0(2)0(1)0()0( ni kxkxkxkx ?? 對其進行一次累加得到累加生成序列： ? ?)(,),(),()( )1(2)1(1)1()1( ni kxkxkxkx ?? 其中： ?? ?? ij jji kkxkx 1 )0()1( )()( 對累加生成序列建立白化微分方程： utaxdt tdx ?? )()( )1()1( 規(guī)定： 1kt? 時 ， )()( 1)0(1)1( kxkx ? 25 則響應函數為： aueaukxkx kkai i ??????? ?? ?? )(1)0()1*( 1)()(， ni ,2,1 ?? 還原后模型表達式為： ? ? )(1)0(11)0*( 11 )(11)( kkakaii ii eaukxekkx ????? ?????? ???? ? 上述模型中參數 a和 u可由下式得到， ? ? ? ? NTTT YBBBua 1, ?? 其中： B=???????????????111)()()(32??nkykyky，???????????????)()()()0(3)0(2)0(nNkxkxkxY ? 此處 )( 1?iky 為 )()1( tx 在區(qū)間 ? ?1, ?ii kk 的背景值， 且滿足： ???? 1 )()( )1(1 iikkidttxky 用 )()1()()( )1(1)1(1 iii kxkxky ?? ??? ?? ，來逼近 )( 1?iky ，其中 ? ?1,0?? ，利用matlab中的 for循環(huán)不斷更改 ? 取值，使殘差最小即可計算出最適合的 ? 值。 GM(1,1)非等時間間隔 matlab 程序代碼 function graygm_non_linear(x0,t1) for w=:: % w變量在每次循環(huán)中全部重新賦值 n=length(x0)。 end t0=[]。 w_best=0。 %求出時間間隔 t0 end %由數列 x1生成矩陣 C和 A； for i=2:n s=s+x0(i)*t(i)。 end A=[B39。 end D=C39。 %計算出 a和 u。 m=length(x0)。 for k=1 : m x3(k+1)=(x2(k+1)x2(k))/t0(k+1)。 if e_esse_ess_best e_ess_best=e_ess。為后續(xù)變壓器故障的預測奠定了預測理論基礎。 x3_best=x3。 for i=2:n ess(i1)=abs((x0(i)x3(i+1))/x0(i))。 end %求出原始數列 x0的預測值數列 x3。 u=beta(2)。*A)*A39。 for i=1 : (n1)。 end %求出 x1 27 for i=1 : (n1)。 x1(1)=x0(1)。 s=0。 t1_mean=mean(t1)。衡量一個預測模型是否合適、預測結果是否可信，必須經過精度檢驗 [32]。 GM(1,1)非等時間間隔序列預測 算法 GM(1,1)模型是以等間隔序列為基礎的。 設所得的累加生成數列為 ))(,),2(),1(( )1()1()1()1( nxxxX ?? ， 經累減生成得 到的還原序列為 ，))(,),2(),1(( )0()0()0()0( nxxxX ?? 則： )1()()( )1()1()0( ??? kxkxkx GM(1,1)等時間間隔序列預測算法 GM(1,1)模型