【正文】 器故障診斷的人工智 能法 [J].上海電力報(bào) ,2020,16(2):711. [9]高寧 .基于模糊數(shù)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變電設(shè)備絕緣診斷技術(shù)的研究 [D].西安 :西安交通大學(xué) ,1997. [10]孫才新 ,郭俊峰 ,廖瑞金 ,等 .變壓器中溶解氣體分析中的模糊模式多層聚類故障診斷方法的研究 [J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào) ,2020,21(2):3741. [11]錢(qián)政 ,嚴(yán)璋 ,錢(qián)嶸 ,等 .結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在變壓器故障者診斷中的應(yīng)用[J]. 變壓器 ,2020,37(4):3235. [12]王財(cái)勝 ,孫才新 ,廖瑞金 .變壓器色譜監(jiān)測(cè)中的 BPNN 故障診斷法 [J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào) ,1997,17(5):322325. [13]應(yīng)鴻 ,李天云 ,張宇輝 .變壓器故障診斷的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法 [J].東北電力學(xué)院學(xué)報(bào) ,1996,16(4):5458. [14]Su Q L, Lai L, Austin P. A fuzzy dissolved gas anal2ysis method for the diagnosis of multiple incipient faults in a transformer [J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2020, 15(2):344348. [15]Zhang Y, et al. An artificial neutral work approach to transformer fault diagnosis [J]. IEEE Trans on Power Delivery, 1996, 11 (4): 1823. ********大學(xué) 08屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 附錄 A 軟件使用說(shuō)明： 下圖為軟件界面。 她們 嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。 油中氣體分析對(duì)運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部早期故障的診斷雖然靈敏，但 由于這一方法的技術(shù)特點(diǎn)，使它在故障的診斷上有不足之處，例如對(duì)故障的準(zhǔn)確部位無(wú)法確定；對(duì)涉及具有同一氣體特征的不同故障類型 (如局部放電與進(jìn)水受潮 )的故障易于誤判。 此外在本次設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中還取得了以下一些收獲： 1． 編程軟件的熟練 使用 。從事油化驗(yàn)分析的人員，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程和色譜分析導(dǎo)則的規(guī)定要求，在溶解氣體組分含量有增長(zhǎng)趨勢(shì)時(shí)，可結(jié)合產(chǎn)氣速率判斷，必要時(shí)縮短周期進(jìn)行跟蹤分析。為此應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行變壓器注油規(guī)定要求并反復(fù)放氣。正常情況下變壓器氣體繼電器油室內(nèi)充滿油，一 旦輕瓦斯動(dòng)作，應(yīng)立即檢查和取油樣進(jìn)行色譜分析，確認(rèn)變壓器內(nèi)部是否有故障及故障情況。以上故障有時(shí)交叉并存，其故障特征也就復(fù)雜，特征氣體各組分的含量都可能較高和超出注意值。 5)氣相色譜法對(duì)變壓器故障的分析判斷，必須和電氣試驗(yàn)的結(jié)果有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以便于準(zhǔn)確定位。若 C2 H2 的含量不斷上升或產(chǎn)氣速率高，在不能確定其產(chǎn)生的原因，并不危及變壓器安全運(yùn)行時(shí)，應(yīng)立即停止變壓器的運(yùn)行。 2)運(yùn)行中的變壓器一旦發(fā)現(xiàn)色譜分析結(jié)果異常，應(yīng)打破色譜檢測(cè)周期界限，及時(shí)進(jìn)行跟蹤分析，并對(duì)檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，確定跟蹤分析的頻度和周期，找到歷次數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)和規(guī)律，以便確定變壓器是否立即停運(yùn)，進(jìn)行進(jìn)一步的檢查。這一般是變壓器制造安裝過(guò)程中或故障處理后，未經(jīng)脫氣或脫氣不徹底造成的。所以如確需帶油焊接，應(yīng)對(duì)變壓器油進(jìn)行脫氣處理，并隨時(shí)檢測(cè)其特征氣體含量。 可以看出，由軟件分析得出的結(jié)果與前述分析得出的結(jié)果完全相同 ，所以該軟件的可靠性得到了驗(yàn)證。通過(guò)預(yù)先建立一記事本文件，輸入以上數(shù)據(jù)，保存做為數(shù)據(jù)庫(kù)文件。K33 ,按表 2查得編碼組合是“ 0 ,2 ,2” ,根據(jù)表 3判斷為 :內(nèi)部高于 700 ℃的裸金屬過(guò)熱故障。 表 4 實(shí)例數(shù)據(jù)表 從上表 可看出 , 變壓器油氣體的總烴值 ? 1(C1+ C2) 在大修前已超過(guò) 150 的注意值 , 且持續(xù)升高 ,可以判斷變壓器內(nèi)部有故障。 ********大學(xué) 08屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第四 章 診斷分析實(shí)例 通過(guò)前一章所述的三比值方法，設(shè)計(jì)出了變壓器油色譜分析軟件。其中原理就是通過(guò) if語(yǔ)句，根據(jù)表 2中三比值法的判斷基準(zhǔn)，判斷已經(jīng)得出的 K K K3的值，并顯示其所對(duì)應(yīng)的結(jié)果。amp。m_k2==2) str=str1+300～700 ℃中等溫度過(guò)熱故障 +str2+鐵芯部過(guò)熱、鐵芯和外殼環(huán)流、鐵芯多點(diǎn)接地短路 ,裸金屬過(guò)熱 。 else if(m_k1==0amp。amp。m_k1==0amp。amp。m_k2==0) str=str1+低能 量放電 +str2+或固體材料間油隙擊穿 。m_k1==1)||(m_k1==m_k3amp。amp。m_k2==1) str=str1+低能量密度 , 局部放電 +str2+含氣空腔中的放電 。 else if(m_k1==m_k3amp。amp。 else c2h2str=\r\n乙炔含量沒(méi)有 +str3。 else ztstr=總烴含量沒(méi)有 +str3。 str1=\r\n故障性質(zhì) :。amp。 if(k=1)m_k2=2。 if(k)m_k2=1。amp。 通過(guò)此段代碼計(jì)算產(chǎn)氣速率； m_Vwd=322*log10(m_v2c2h4/m_v2c2h6)+525。 而本軟件中間所進(jìn)行的計(jì)算， 根據(jù) ， 最主要的是通過(guò)讀取文件中的數(shù)據(jù)數(shù)值， 按照論文中所給公式 ，如速率公式 r = (φ 2 φ 1 ) /φ 2 ?1 100，故障點(diǎn)溫度公式 t = 322 lg [φ 4 ( C2H4 ) /φ 6 ( C2H6 ) ] + 525℃ 進(jìn)行注意值，產(chǎn)氣速率 及故障點(diǎn)溫度 的計(jì)算，并 根據(jù) K1 =φ 3 ( C2H2 ) /φ 4 ( C2H4 ) 。再通過(guò)“分析”按鈕，進(jìn)行分析。 通過(guò)設(shè)置“基本對(duì)話框”的控件，添加若干“靜態(tài)文本”“編輯框”“按鈕” 等控件，設(shè)計(jì)版面，并排列成如圖 2形式。 該軟件基于油色譜分析中氣體超過(guò)注意值判別法、相對(duì)產(chǎn)氣速率判別法和三比值法 ,三種方法綜合判斷 ,程 序流程圖 如 圖 1所 示。 表 2 三比值法的編碼規(guī)則 特征氣體 的比值 比值編碼 K1 K2 K3 K 0 1 0 ≤ K1 1 0 0 1≤ K3 1 2 1 K≥ 3 2 2 2 表 3 用三比值編碼對(duì)故障性質(zhì)的判斷 比值編碼 故障性質(zhì) 故障部位 K1 K2 K3 0 0 0 無(wú)故障 正常老化 0 1 0 低能量密度 , 局部放電 含氣空腔中的放電 1 1 0 高能量密度 , 局 部放電 含氣空腔放電已波及 固體絕緣 12 0 12 低能量放電 或固體材料間油隙擊穿 1 0 2 高能量放電 有工頻續(xù)流的放電 , 相間、對(duì)地或匝間擊穿 0 0 1 低于 150 ℃的熱故障 通常是包有絕緣層 的導(dǎo)線故障 0 2 0 150～ 300 ℃低溫過(guò)熱故障 / 0 2 1 300～ 700 ℃中等溫度過(guò)熱故障 鐵芯部過(guò)熱、鐵芯和外殼環(huán)流、鐵芯多點(diǎn)接地短路 , 裸金屬過(guò)熱 0 2 2 高于 700 ℃高溫?zé)峁收? / 變壓器故障點(diǎn)溫度的估算 ： 通常在故障狀態(tài)下絕緣油溫度大于 300 ℃時(shí) 開(kāi)始裂解 ,產(chǎn)生 CH4 、 H2 。表 2 及表 3 中 , 令 K1 =φ 3 ( C2H2 ) /φ 4 ( C2H4 ) 。 τ為兩次取樣時(shí)間間隔 ,m。 氣體含量注意值 見(jiàn)表 1。氣樣采用氣相色譜儀進(jìn)行組分和含量的分析 ,分析對(duì)象為 CH4 、 C2H6 、 C2H4 、 C2H2 、 CO 、 CO2 及H2 等 7 種氣體。 Su 等采用模糊邏輯技術(shù)來(lái)解決三比值等方法只能判斷一種故障 , 而不能判斷多種故障并存的 情況。Zhang等采用模糊聚類分析技術(shù)來(lái)判斷故障模式。 其他的故障診斷方法 進(jìn)行故障診斷 ,還有很多其他方法。王哲等提出一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的使用微處理器的局部放電的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) ,但這種方法是要在變壓器上加有源回路 ,推廣意義不大。并采用基于局部特征量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立了相應(yīng)的壓縮模型 ,用以診斷傳統(tǒng)的三比值法無(wú)法診斷的故障。但是 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容易收斂到局部最優(yōu)解 ,為了解決這個(gè)問(wèn)題 ,已提出了幾種結(jié)合其他方法的學(xué)習(xí)算法。徐文等將模糊數(shù)學(xué)理論和專家系統(tǒng)相結(jié)合 ,形成模糊推理知識(shí)庫(kù) ,應(yīng)用于變壓器故障診斷。國(guó)內(nèi)也有根據(jù)油色譜分析和電氣試驗(yàn)作為主要檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源的一套電力變壓器故障診斷專家系統(tǒng)。日本電氣協(xié)同研究會(huì)提出的電協(xié)研法和湖北電力研究所提出的改良電協(xié)研法都是對(duì)它的補(bǔ)充。有載調(diào)壓操作產(chǎn)生氣體與低能量放電相符 ,當(dāng)主油箱 C2H2/ H2 大于 2～ 3 時(shí) ,可能是有載調(diào)壓污染主油箱 ,可利用比較主油箱、有載調(diào)壓油箱和儲(chǔ)油罐油中溶解氣體分析來(lái)確定 ,或通過(guò)油柱靜壓試驗(yàn)法和氣體試漏法來(lái)檢漏。當(dāng)懷疑故障涉及到固體絕緣材料時(shí) ,CO2/ CO 可能小于 3 。 變壓器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)內(nèi)部故障原因往往不是單一的 ,一般存在熱點(diǎn)的同時(shí)還有********大學(xué) 08屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 局部放電 ,而且故障是在不斷發(fā)展和轉(zhuǎn)化的。有機(jī)絕緣材料主要是由纖維素構(gòu)成。 4)如何利用油中氣體色譜分析結(jié)果，回答以下問(wèn)題： ？ ，那么存在什么種類故障？ ？ ？ ？ 。 2)色譜分析方法的研究。在這項(xiàng)工作的研究初期，國(guó)內(nèi)外的有關(guān)技術(shù)人員大多采用真空法。在正常運(yùn)行溫度下油和固體絕緣正常老化過(guò)程中 ,產(chǎn)生的氣體主要是一氧化碳、二氧化碳 ,在油紙絕緣中存在局部放電時(shí) ,油裂解產(chǎn)生的氣體主要是氫和甲烷 ,在故障溫度略高于正常運(yùn)行溫度時(shí) ,油裂解的產(chǎn)物主要是甲烷 ,隨著故障溫度的 升高 ,乙稀和乙烷的產(chǎn)生逐漸成為主要特征 ,在溫度高于 1000℃時(shí) ,或產(chǎn)生電弧 (3000℃以上 )的作用下 ,油分解產(chǎn)物中含有較多的乙炔 ,如果故障涉及到固體絕緣材料時(shí) ,會(huì)產(chǎn)生較多的一氧化碳和二氧化********大學(xué) 08屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 碳。因此 ,在變 壓器運(yùn)行過(guò)程中定期分析溶解于油中的氣體及成份 ,能夠早期發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛伏性故障并能及時(shí)診斷做出判斷。 利用氣相色譜分析技術(shù) ,檢測(cè)絕緣油中氣體含量以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力變壓器潛伏性故障的監(jiān)測(cè)診斷 ,在我國(guó)鐵路系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用 ,并已有多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。油色譜分析可以在變壓器運(yùn)行中隨時(shí)取樣分析 ,也可以采用在線監(jiān)測(cè)的油色譜裝置 (也是有源的 ) 全面分析。 6) 繞 組變形測(cè)試和低電壓短路阻抗的測(cè)試 可以掌握變壓器出口短路后變壓器繞組有否變形和移位。 3) 絕緣性能測(cè)試 通過(guò)絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)、介損 、 電容量 (包括電容套管 )、泄露測(cè)試等實(shí)驗(yàn)可掌握變壓器的繞組絕緣水平和鐵芯對(duì)地絕緣。 以上變壓器的常見(jiàn)故障有多種測(cè)試和監(jiān)測(cè)手段 ,這些手段有的能夠測(cè)試出部分故障 ,有的可以綜合判斷運(yùn)行狀態(tài)及故障點(diǎn)、故障原因。 5) 變壓器繞組變形 由于運(yùn)輸過(guò)程中不注意或沒(méi)有采取安全措施使繞組發(fā)生移位。 ②磁路故障 。金屬材料在絕緣物的熱分解過(guò)程中會(huì)起到催化作用 ,當(dāng)有水分存在時(shí) ,還會(huì)產(chǎn)生氫氣。絕緣油大約在 300 ℃左右就開(kāi)始熱分解 ,但如果延長(zhǎng)加熱時(shí)間或存在某些催化劑時(shí) ,則在 150～ 200 ℃也會(huì)產(chǎn)生熱分解。變壓器 的絕緣材料主要是絕緣油和紙 ,故障下產(chǎn)生的氣體也主要來(lái)源于油和紙的熱裂解。因此，氣相色譜分析法判 斷故障，必須和電氣試驗(yàn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行綜合分析判斷，才能準(zhǔn)確地對(duì)故障做定性和定量的識(shí)別。 在變壓器故障的診斷檢測(cè)技術(shù)中， 用油中可燃性特征氣體的成分和含量來(lái)分析診斷變壓器內(nèi)部故障方法，由于其靈敏有效，在供電生產(chǎn)實(shí)際中愈加受到關(guān)注和應(yīng)用。 在變壓器全部項(xiàng)預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目中，首先把油中溶解氣體色譜分析放在了第一位。 電力變壓器是電力系統(tǒng)的樞紐設(shè)備 ,在變電站中 ,主變壓器能否安全可靠運(yùn)行 ,直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行。我國(guó)從 20世紀(jì) 90年代初開(kāi)始研制在線色譜監(jiān)測(cè)裝置，經(jīng)過(guò)多年的探索與實(shí)踐，已逐步走向應(yīng)用化階段。 概述 變壓器油中溶解氣體監(jiān)測(cè)包括單組分氣體（ H2 ）、總可燃?xì)怏w（ TCG）、多組分氣體以及對(duì)故障診斷有利的全組分氣體的監(jiān)測(cè)。 neural work 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了 三比值 方法的可行性 。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 題 目： 電力變壓器油色譜分析軟件的設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 電 氣工程及其自動(dòng)化 日期： 2020 年 3 月 17 日 至 2020 年 6 月 20 日 摘 要 對(duì)變壓器故障診斷的油色譜分析方法進(jìn)行了綜述 ,首先分析了電力變壓器的常見(jiàn)故障 ,給出了變壓器運(yùn)行狀態(tài)的主要測(cè)試與監(jiān)測(cè)手段 ,然后著重介紹了一種變壓器故障的綜合監(jiān)測(cè)判斷方法 — 油色譜分析法。 本次課題 使用 VC軟件設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)了通過(guò)三比值法實(shí)現(xiàn)變壓器的油色譜分析。 fault diagnosis 。采用故障特征氣體在線監(jiān)測(cè)手段可以克服傳統(tǒng)離線試驗(yàn)周期長(zhǎng)，從取樣、運(yùn)送到測(cè)量環(huán)節(jié)多，操