王曉巖

（江蘇寶亨新電氣有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

0 引言

物元理論是指用于研究物元及其相關(guān)變化規(guī)律的理論，同時(shí)也是物元分析的理論基礎(chǔ)，主要用于研究事物的變化情況，包括事物的變化條件、變化規(guī)律以及變化途徑等，是探索事物轉(zhuǎn)化的過(guò)程[1]。電力變壓器作為配電網(wǎng)電力系統(tǒng)中的核心設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)的好壞直接影響到電力系統(tǒng)運(yùn)行的水平。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的快速發(fā)展，超高壓、特高壓輸變電技術(shù)逐漸被普及，電網(wǎng)的容量更大、覆蓋面積更廣，同時(shí)變壓器的故障也會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)用戶造成更加嚴(yán)重的影響。因此，對(duì)電力變壓器狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)具有十分重要的意義[2]。由于受到自然環(huán)境及電力變壓器內(nèi)部老化等因素對(duì)電力變壓器狀態(tài)評(píng)估造成的隨機(jī)性約束，使得在對(duì)其評(píng)價(jià)的過(guò)程中理論建模難度較高，進(jìn)而影響評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法通常選用模糊理論、灰色理論等數(shù)學(xué)方法，但這些方法存在評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的不相容問(wèn)題，對(duì)此本文結(jié)合物元理論的優(yōu)勢(shì)，對(duì)電力變壓器狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行研究。

1 基于物元理論的電力變壓器狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)方法設(shè)計(jì)

1.1 構(gòu)建電力變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與量化

在對(duì)電力變壓器狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)前，首先要根據(jù)影響變壓器狀態(tài)的各個(gè)因素進(jìn)行考量，從而構(gòu)建電力變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。由于各個(gè)影響因素的程度不同，因此指標(biāo)的選擇應(yīng)遵循挑選能夠精準(zhǔn)反映電力變壓器狀態(tài)的因素為原則，同時(shí)該影響因素應(yīng)當(dāng)更易于進(jìn)行量化[3]。因此，通過(guò)分析得出本文構(gòu)建的電力變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括一級(jí)指標(biāo)三類，分別為：電力變壓器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)A1，變壓器檢修指標(biāo)A2 以及電力變壓器實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)A3。三類評(píng)價(jià)指標(biāo)又可細(xì)分為多個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，A1 又可分為電力變壓器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)B1、變壓器內(nèi)部油中溶解氣體分析指標(biāo)B2、油中微水量指標(biāo)B3、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)B4、三相不平衡率指標(biāo)B5、變壓器吸收比指標(biāo)B6、油介損指標(biāo)B7、變壓器泄漏電流B8、變壓器絕緣電阻指標(biāo)B9；A2 又可分為同型號(hào)變壓器檢修情況指標(biāo)B10、變壓器歷史維修記錄指標(biāo)B11；A3 又可分為變壓器過(guò)負(fù)荷程度指標(biāo)B12、變壓器過(guò)負(fù)荷時(shí)間指標(biāo)B13、變壓器短路指標(biāo)B14、變壓器操作過(guò)電壓B15、變壓器峰值次數(shù)指標(biāo)B16、變壓器運(yùn)行中異常噪音指標(biāo)B17。

確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)后，再對(duì)各個(gè)指標(biāo)內(nèi)容進(jìn)行量化處理。本文選用相對(duì)劣化度對(duì)電力變壓器狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化，將其定義設(shè)置為電力變壓器的工作狀態(tài)偏離正常狀態(tài)時(shí)向故障狀態(tài)發(fā)展的程度M，M 的取值范圍為[0，1]，當(dāng)M 的取值為0 時(shí)，表示電力變壓器設(shè)備此時(shí)處于最佳的工作狀態(tài)；當(dāng)M 的取值為1 時(shí)，表示電力變壓器設(shè)備此時(shí)處于故障狀態(tài)。根據(jù)越小越優(yōu)化及越大越優(yōu)化將各個(gè)指標(biāo)的計(jì)算公式進(jìn)行劃分[4]。變壓器運(yùn)行中異常噪音指標(biāo)、變壓器泄漏電流等屬于越小越優(yōu)化指標(biāo)，其計(jì)算公式為：

變壓器絕緣電阻指標(biāo)、變壓器吸收比指標(biāo)等屬于越大越優(yōu)化指標(biāo)，其計(jì)算公式為：

其中，n表示為變壓器某一狀態(tài)指標(biāo)；M表示為第n個(gè)狀態(tài)指標(biāo)的相對(duì)劣化度；B0表示為該指標(biāo)的允許值；Bmax表示為該指標(biāo)的上限；Bmin表示為該指標(biāo)的下限，Bn表示為評(píng)價(jià)過(guò)程中實(shí)際測(cè)量值；x表示為各項(xiàng)參數(shù)變化對(duì)電壓器狀態(tài)的影響程度。其中，各個(gè)指標(biāo)的上限值或下限值參考《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》中的詳細(xì)參數(shù)范圍[5]。通過(guò)各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算得出的相對(duì)劣化度可以有效反應(yīng)電力變壓器工作狀態(tài)的變化趨勢(shì)，并將電力變壓器的狀態(tài)劃分為故障狀態(tài)、劣化狀態(tài)、普通狀態(tài)以及最佳狀態(tài)。

1.2 基于物元理論的電力變壓器狀態(tài)評(píng)估計(jì)算

根據(jù)本文評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可以得出，基于物元理論的電力變壓器狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)應(yīng)劃分為兩個(gè)不同的物元層次，分別為上層的電力變壓器狀態(tài)物元，下層的電力變壓器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目物元、變壓器檢修物元以及電力變壓器實(shí)際運(yùn)行物元。根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)建立基于物元理論的物元模型，本文將以電力變壓器實(shí)際運(yùn)行物元為例進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明。

首先確定電力變壓器實(shí)際運(yùn)行物元模型的經(jīng)典域，其表達(dá)式為：

其中，Pn表示為物元模型經(jīng)典域；V1m表示為電力變壓器實(shí)際運(yùn)行物元中所有劃分的第m個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)；B1n表示為電力變壓器實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)中的第n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)；F1mn表示為V1m關(guān)于指標(biāo)B1n所規(guī)定的量值范圍，即為經(jīng)典域。電力變壓器實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目指標(biāo)、變壓器檢修指標(biāo)的物元模型經(jīng)典域與電力變壓器實(shí)際運(yùn)行物元模型經(jīng)典域的構(gòu)建方法相同。根據(jù)經(jīng)典域再計(jì)算各個(gè)物元模型的節(jié)域，最后將待評(píng)價(jià)的物元利用數(shù)據(jù)及分析結(jié)果表示，其得出的結(jié)果即為電力變壓器狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，如表1 所示。

表1 評(píng)價(jià)結(jié)果取值范圍及對(duì)應(yīng)的電力變壓器狀態(tài)描述

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

選擇某電力企業(yè)電力變壓器作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，設(shè)置其電力變壓器總烴為5.94×10-6；微水含量為15 mg/L；絕緣電阻為35℃環(huán)境下7 000 MΩ；油介損為3%；直流電阻不平衡系數(shù)為35℃環(huán)境下0.8%。實(shí)驗(yàn)共設(shè)置20 臺(tái)變壓器裝置，并分為兩組。在保證電力變壓器的運(yùn)行工況良好，未遭受操作過(guò)電壓作用的條件下，隨機(jī)向兩組電力變壓器組中添加已知最佳狀態(tài)、普通狀態(tài)、劣化狀態(tài)以及故障狀態(tài)的變壓器運(yùn)行參數(shù)。分別利用本文評(píng)價(jià)方法和傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法對(duì)該電力變壓器的狀態(tài)進(jìn)行5 次評(píng)價(jià)，設(shè)置本文評(píng)價(jià)方法為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法為對(duì)照組，比較兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，完成實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，并將兩組所得結(jié)果繪制成如圖1 所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及圖1中的兩條對(duì)比曲線可以看出，實(shí)驗(yàn)組的評(píng)價(jià)結(jié)果正確率明顯高于對(duì)照組，且最高可達(dá)95%以上。因此通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的基于物元理論的電力變壓器狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)方法可以有效提高對(duì)電力變壓器的評(píng)估準(zhǔn)確性。同時(shí)，在評(píng)價(jià)過(guò)程中物元理論可以為電力變壓器狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)提供有效途徑，對(duì)影響電力變壓器評(píng)估的多種因素可以通過(guò)多維物元對(duì)其進(jìn)行定性和定量計(jì)算，并且關(guān)聯(lián)函數(shù)也可以定量地表征待評(píng)價(jià)的變壓器與其他各個(gè)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)變壓器之間的差別，進(jìn)一步降低各影響因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的干擾，具有更高的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)論

本文針對(duì)傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法中的不足，利用針對(duì)解決各影響因素干擾對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果干擾的物元理論，對(duì)電力變壓器的狀態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而有效地提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確率和精度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)影響因素的定性和定量分析。