【正文】 ⑸建議在現(xiàn)有的變壓器油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)中使用故障預(yù)測模型，以構(gòu)成變壓器內(nèi)部故障在線預(yù)測系統(tǒng)。⑶本文變壓器故障預(yù)測是通過監(jiān)測油中溶解氣體含量，依據(jù)三比值法對變壓器進(jìn)行診斷和事例簡單決策的，但對三比值之外的變壓器其它一些故障難以診斷。 此外，也要感謝那些在課題研究過程中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)。⑹灰色預(yù)測可方便地進(jìn)行變壓器潛伏性故障預(yù)測，對變壓器的運(yùn)行和檢修具有指導(dǎo)意義，可使變工作人員提前做好防范工作，防止故障擴(kuò)大，降低工作量，具有一定實(shí)用價值。⑷結(jié)合變壓器油中氣體三比值故障診斷法，進(jìn)行變壓器故障預(yù)測，從兩種不同情況下的變壓器故障診斷實(shí)例結(jié)果看，采用基于灰色理論的變壓器內(nèi)部故障預(yù)測模型能夠有效地預(yù)測出處于正常運(yùn)行狀態(tài)或發(fā)生潛伏性故障的大型電力變壓器油中溶解氣體含量的變化趨勢，并對故障進(jìn)行預(yù)測。 結(jié)論通過本文的工作得到以下結(jié)論：⑴將灰色理論應(yīng)用于變壓器故障預(yù)測，可以有效簡化數(shù)據(jù)處理復(fù)雜度。 本章小結(jié)本章利用非等間隔GM(1,1)灰色模型預(yù)測方法，對變壓器故障狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，取得了良好的效果，具有工程實(shí)際意義。 油中溶解氣體含量的實(shí)測值 106氣體含量取樣日期77101141341079108191428688810109987901213212101128131451014114113137111341371315411非等間隔GM(1,1)模型如上表，根據(jù)IEC三比值法，預(yù)測出3月5日各溶解氣體的預(yù)測值的三對比值為：，可預(yù)測出3月5日前后該變壓器發(fā)生的故障性質(zhì)為：700℃以上的高溫過熱故障，與運(yùn)行部門發(fā)現(xiàn)的實(shí)際故障：A、B相圍屏、襯條、角環(huán)都有過熱、放電燒傷情況一致。 基于油中溶解氣體數(shù)據(jù)的變壓器故障預(yù)測 實(shí)例1下表是柳州來賓站1主變（500kV）從1993年8月15日起到1993年11月27日時間段內(nèi)采集的6組色譜數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)，對12月20日的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測。endende_ess_bestw_bestx3_best 本章小結(jié)本章內(nèi)容主要介紹了灰色理論的特點(diǎn),GM(1,1)算法的基本原理、主要特點(diǎn)、建模實(shí)質(zhì)，并基于GM(1,1)等時間間隔算法，推導(dǎo)出GM(1,1)不等時間間隔序列預(yù)測算法，最后編寫了GM(1,1)不等時間間隔序列預(yù)測算法的maltalb程序代碼，使計算得到很大的簡化。ende_ess=mean(ess)。x3(1)=x0(1)。%求出數(shù)列x1的預(yù)測值數(shù)列x2。*D。 C(i)=x0(i+1)。 B(i)=(x1(i)*w+x1(i+1))*(1w)。for i=1:n t0(i+1)=t(i+1)t(i)。e_ess_best=1。for i=1:(n+1) t(i)=t1(i)/t1_mean。殘差檢驗(yàn)是常用的精度檢驗(yàn)方式殘差檢驗(yàn)，其定義如下：設(shè)原始序列為 相應(yīng)模型模擬序列為一般時模型能滿足工程要求，若殘差合格，則使用該模型進(jìn)行預(yù)測。在實(shí)際工作中，由于受到實(shí)驗(yàn)條件的限制，油色譜采樣往往呈現(xiàn)非等時間間隔性，這時必須根據(jù)時間間隔的性質(zhì)，對原算法進(jìn)行改進(jìn)，得到適合于非等時間間隔序列數(shù)據(jù)預(yù)測的GM(1,1)算法。一般將原始數(shù)據(jù)序列記為，將一階累加生成序列記為建立GM(1,1)模型的步驟如下：⑴設(shè)原始數(shù)據(jù)序列為，式中n為樣本數(shù)。①累加生成把某一數(shù)列的各個時刻數(shù)據(jù)一次累加的過程叫做累加過程，累加所得的數(shù)列被稱為累加生成數(shù)列?；疑A(yù)測方法，已經(jīng)推廣到社會各個領(lǐng)域，收到了良好的效果，概括起來有以下幾個特點(diǎn)：①灰色預(yù)測需要的原始數(shù)據(jù)少；②灰色預(yù)測方法計算簡單；③灰色預(yù)測一般不需要多因素數(shù)據(jù)；④灰色預(yù)測可用于近期、短期預(yù)測、也可用于中長期預(yù)測，應(yīng)用范圍較廣；⑤灰色預(yù)測精度較高。 小結(jié)⑴本章詳細(xì)分析了變壓器油中氣體的產(chǎn)生和溶解機(jī)理；分析了變壓器過熱、放電、受潮等主要故障類型及其油中氣體的特征，各種故障狀態(tài)與特征氣體之間的關(guān)系；⑵在詳細(xì)分析變壓器內(nèi)部故障與油中溶解氣體關(guān)系的基礎(chǔ)上得出了：油中溶解氣體的組分和含量可以作為變壓器故障診斷的特征量，不同性質(zhì)的變壓器故障所產(chǎn)生的油中溶解氣體組分不相同的重要結(jié)論；⑶詳細(xì)介紹了我國目前推薦采用的變壓器故障類型判斷的改良三比值診斷法。改良三比值法是用不同的編碼表示三對比值，其編碼規(guī)則，故障類型判斷方法， 如下表所示[[26] [D].山東大學(xué)，2009.]。 變壓器內(nèi)部絕緣故障的三比值法從以上分析可以看出：不同性質(zhì)的故障所產(chǎn)生的油中溶解氣體組分時不同的，據(jù)此可以判斷故障的類型。部頒及國標(biāo)《導(dǎo)則》及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》，當(dāng)油中氣體含量任一項(xiàng)超過表中所列的數(shù)值時應(yīng)引起注意[[22] 張媛,[J].能源研究與管理,2011,(1).]。 受潮在變壓器內(nèi)部進(jìn)水受潮時，油中水分和帶濕雜質(zhì)易形成“小橋”，或者固體絕緣中含有的水分加上內(nèi)部氣隙孔洞在局部放電作用下放出氫氣。其特征氣體為乙炔和氫氣，其次為乙烯、甲烷，如果涉及固體絕緣，瓦斯氣和油中氣的CO含量高。當(dāng)固體材料局部過熱時，會產(chǎn)生大量CO和CO2，且CO/ CO210；當(dāng)油局部過熱時，會產(chǎn)生大量乙烯和甲烷，隨著溫度升高，乙烷和氫氣的含量增加：當(dāng)變壓器油嚴(yán)重過熱對，才產(chǎn)生少量乙炔。 變壓器油中溶解氣體的來源運(yùn)行中的變壓器，由于受到電場、熱、濕度、氧的作用，油和有機(jī)絕緣材料將隨運(yùn)行時間而發(fā)生速度緩慢的老化和分解，除產(chǎn)生一些非氣態(tài)的劣化產(chǎn)物外，還會產(chǎn)生少量的氫、低分子烴類氣體以及碳的氧化物。第3章 變壓器油中溶解氣體與故障的關(guān)系目前，絕大多數(shù)大型電力變壓器選用油紙或油和紙板組成的絕緣結(jié)構(gòu)。 ⑶結(jié)語：近年來國內(nèi)外一些電力部門開始采用電力設(shè)備絕緣在線監(jiān)測技術(shù)，不需要外接高壓電源，在電力設(shè)備照常運(yùn)行的條件下隨讀取試驗(yàn)結(jié)果，因此可以及時計劃和安排電力設(shè)備的維護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)狀態(tài)維修。在以后的建設(shè)運(yùn)行中我們可制訂一個整體的維護(hù)、檢查和試驗(yàn)的規(guī)劃；良好的維護(hù)制度將有助于變壓器獲得最大的使用壽命，不但可以降低變壓器故障的發(fā)生，減輕電力中斷造成的不良影響，還可以節(jié)約大量的時間和經(jīng)費(fèi)，減少社會成本的支出[[16] [D].華北電力大學(xué)（河北）,2009.]。但由干其受雷擊過電壓、絕緣老化、絕緣油劣化等多種因素的影響，變壓器的事故率仍然很高，惡性事故和重大損失也時有發(fā)生。變壓器(除小型配電變壓器)的油樣應(yīng)經(jīng)常作擊穿試驗(yàn)，以確保正確地檢測水分并通過過濾將其去除。 變壓器受潮故障受潮是不可避免的，由于種種外部自然原因，常常使管道滲漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及絕緣油中存在水分等。主要是由于保養(yǎng)不夠、未裝控制或控制裝的裝的不正確、冷卻劑泄漏、污垢堆積和自然界的電氣化學(xué)腐蝕[[13] [J].城市建設(shè)研究理論，2011,(35):142144.]。 變壓器質(zhì)量疏漏故障一般情況下，變壓器往往在這方面的問題并不是很大，僅有很小比例的故障歸咎于質(zhì)量疏漏缺陷。線路涌流包括：合閘過電壓、電壓峰值疊加、線路短路故障、閃絡(luò)以及震蕩方面的大電流、電壓的不正?，F(xiàn)象。雷擊故障主要有兩種，一種是因?yàn)楸芾灼鹘拥仉娮柽^高，當(dāng)雷電流流經(jīng)時引發(fā)變壓器外殼電位增高，達(dá)到一定數(shù)值，就會擊穿變壓器絕緣，導(dǎo)致其損壞。套管閃絡(luò)放電也是變壓器常見的外表異常之一。另一方面，絕緣油也可能因與空氣接觸而吸收空氣中所含的水分，因水在變壓器電場的作用下容易電離分解，從而增加了絕緣油的導(dǎo)電性能，不利于變壓器的安全運(yùn)行。確保負(fù)荷在變壓器的額定運(yùn)行條件下，不要長時間的過負(fù)荷運(yùn)行，否則得不償失。直接導(dǎo)致越來越多的變壓器超負(fù)荷運(yùn)行。 過電壓引起的故障電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過工作電壓的電壓異常升高，屬于電力系統(tǒng)中的一種電磁擾動現(xiàn)象。分接頭接觸不良會導(dǎo)致局部溫度過高、防爆器失效、氣體繼電器誤動作、閃絡(luò)或放電等[[12] [J].科技資訊，2010,(14):131132.]。 放電故障根據(jù)放電的能量密度的大小，變壓器的放電故障常分為局部放電、火花放電和高能量放電三種類型。 絕緣老化絕緣老化導(dǎo)致大部分的變壓器都嚴(yán)重的縮短了服役時間。發(fā)現(xiàn)鐵芯多點(diǎn)接地后，要立即停電，檢查及處理吊芯。表明遠(yuǎn)裝置測溫系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可安排時間進(jìn)行檢查[[10] [J].科技與企業(yè),2011,(7):8990.]。⑴若運(yùn)行儀表指示超過變壓器最大負(fù)荷，而單相變壓器組三相溫度計指示基本一致，冷卻裝置指示正常，變壓器也正常時，油溫升高就是由超負(fù)荷引起的，要對變壓器加強(qiáng)監(jiān)視，并及時向上級調(diào)度部門匯報，可轉(zhuǎn)移負(fù)荷或縮短負(fù)荷時間。應(yīng)立即停運(yùn)并進(jìn)行維修；⑸變壓器部分零件振動，造成機(jī)械接觸或靜電放電引起的有規(guī)律、連續(xù)的摩擦或撞擊聲，沒有太大危險，不必立即停止運(yùn)行，可在計劃檢修時再排查。絕緣系統(tǒng)發(fā)生故障，主要指絕緣油故障和主絕緣中發(fā)生故障，一般指相間發(fā)生短路、絕緣系統(tǒng)有受潮現(xiàn)象、絕緣油出現(xiàn)異常、出現(xiàn)圍屏樹枝狀放電等[[9] 王萬春. 大型變壓器狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)[R].安徽省: 安徽省電力公司阜陽供電公司,2009.]。電力系統(tǒng)根據(jù)引起故障的原因，一般將電力變壓器故障分為內(nèi)部故障和外部故障兩種情況：⑴內(nèi)部故障包括：繞組和鐵芯壓緊的松動；繞組諧振；繞組的相間短路、接地短路和繞組的匝間短路；過熱；絕緣退化；氧化；受潮；絕緣油的固態(tài)污染；局部放電；設(shè)計和制造缺陷；磁路故障，鐵芯多點(diǎn)接地；由于鐵芯、開關(guān)、引出線絕緣損傷，導(dǎo)致局部溫度過高。為防水浸，變壓器底部基座要高出最大洪水的高度。②臺墩式，地臺式變臺用磚石砌成高 ～2m 的臺墩，把變壓器安放在上面。結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、用料和占地都比較少。變臺是指變壓器和它的附屬設(shè)備的總稱。需要建筑專用的變壓器室。變壓器安裝方式有多種。不浸絕緣油的器身, 直接配置附件裝置的變壓器稱為干式變壓器。⑻按照導(dǎo)線材料分類為：銅導(dǎo)線變壓器、鋁導(dǎo)線變壓器。⑷按照冷卻方式分類為：以空氣為冷卻介質(zhì)的干式變壓器、以油為冷卻介質(zhì)的油浸式變壓器。 變壓器分類變壓器可以按照用途、繞組數(shù)目、相數(shù)、冷卻方式分別進(jìn)行如下分類。本章介紹各種變壓器類型以及故障類型，并著重分析目前應(yīng)用最為廣泛的油浸式變壓器的缺陷數(shù)據(jù)及其故障預(yù)測對應(yīng)關(guān)系。 本文主要展開以下幾個方面的研究工作： ⑴總結(jié)并深入學(xué)習(xí)變壓器類型、變壓器各類故障及其診斷技術(shù)相關(guān)知識； ⑵學(xué)習(xí)變壓器故障預(yù)測技術(shù)； ⑶對灰色系統(tǒng)預(yù)測方法做深入的研究； ⑷建立變壓器故障灰色預(yù)測模型。馬爾可夫預(yù)測法在地理、天氣、市場預(yù)測中被廣泛應(yīng)用。 支持向量機(jī)支持向量機(jī)是數(shù)據(jù)挖掘的一種新方法，能對回歸問題和模式識別等諸多問題進(jìn)行處理，并可應(yīng)用于預(yù)測和綜合評價等領(lǐng)域；它有著深厚的理論基礎(chǔ)和廣闊的應(yīng)用前景，目前已取得了一定的成績。優(yōu)選組合預(yù)測有兩類概念，一是指將幾種預(yù)測方法所得的預(yù)測結(jié)果，選取適當(dāng)?shù)臋?quán)重進(jìn)行加權(quán)平均的一種預(yù)測方法；二是指在幾種預(yù)測方法中進(jìn)行比較，選擇擬合度最佳或標(biāo)準(zhǔn)離差最小的預(yù)測模型作為最優(yōu)模型進(jìn)行預(yù)測。自建立以來，灰色理論在社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等領(lǐng)域得到了迅速發(fā)展[[6] [D].華北電力大學(xué)（河北）,2007.]。 基于灰色系統(tǒng)理論的預(yù)測技術(shù)灰色系統(tǒng)理論是中國學(xué)者鄧聚龍教授1982年3月在國際上首先提出來的。針對電氣設(shè)備故障診斷中需要處理大量的模糊信息，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)理論較為有效地解決了某些不確定性問題。且針對某電力變壓器設(shè)計的性能良好的ANN模型如果直接應(yīng)用于另一臺電力變壓器，預(yù)測性能就可能很差。一般來說，若影響預(yù)測對象變化各因素不發(fā)生突變，利用時間序列方法能得到較好的預(yù)測結(jié)果；若這些因素發(fā)生突變，時間序列法的預(yù)測結(jié)果將受到一定的影響?；貧w分析法一般適用于中期預(yù)測。目前運(yùn)用于各個領(lǐng)域的預(yù)測方法有很多，主要采用的方法有：回歸分析法、時間序列分