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基于色谱数据拆分的变压器混合型故障缺陷诊断法
【专利摘要】本发明涉及一种基于色谱数据拆分的变压器混合型故障缺陷诊断法，属于变压器故障诊断领域。本发明将两种及以上单一类型缺陷、且其中一种缺陷为火花放电构成的混合型缺陷的色谱数据进行科学拆分，拆分为几种单一类型缺陷的特征数据，从而逐一进行缺陷诊断，并将几种单一类型缺陷诊断结论进行综合分析，最终获得相对准确且全面的诊断结论。
【专利说明】基于色谱数据拆分的变压器混合型故障缺陷诊断法

【技术领域】
[0001] 本发明属于变压器内部故障诊断领域，尤其是指一种应用于电力系统变压器内部 故障诊断的方法。

【背景技术】
[0002] 气相色谱仪在电力系统内广泛应用已经几十年了，利用色谱分析方法能有效检测 充油设备存在的各类缺陷。诊断缺陷的方法主要有特征气体法、改良H比值法、大卫H角形 法等诊断方法，一般情况下都能十分有效地诊断出缺陷性质和部位，有利地指导了设备的 检修和试验工作。但上述各类缺陷的诊断方法主要对单一类型的缺陷性质确定有效，如单 一类型的放电或过热缺陷的诊断，然而对于两种或两种W上单一类型缺陷构成的混合型缺 陷的性质及部位诊断，上述方法的准确率将大大降低，甚至得出的结论不合常理，更无法为 缺陷性质和位置的确定提供科学的诊断意见。


【发明内容】

[0003] 本发明提供一种基于色谱数据拆分的变压器混合型故障缺陷诊断法，W解决目前 各类缺陷的诊断方法主要对单一类型的缺陷性质确定有效，而对于两种或两种W上单一类 型缺陷构成的混合型缺陷的性质及部位诊断的准确率大大降低，甚至得出的结论不合常 理，更无法为缺陷性质和位置的确定提供科学的诊断意见的问题。
[0004] GB/T 7252-2001《变压器油中溶解气体分析和判断导则》为电力系统行业内分析 判断变压器油中溶解气体组分及含量，评估变压器运行状态的标准。标准中所涉及到的变 压器油色谱数据包括氨气、甲焼、己焼、己帰、己快、一氧化碳、二氧化碳和总姪。其中H比值 编码涉及到的油色谱数据不包括一氧化碳和二氧化碳，因此本发明所述的色谱数据拆分法 涉及到的变压器色谱数据为氨气、甲焼、己焼、己帰、己快和总姪。
[0005] 本方法采取的技术方案是，包括下列步骤：
[0006] -、用色谱仪测得&的组分浓度为A U L/1，CHa的组分浓度为B U L/1，C2H4的组分 浓度为C U L/1，CsHe的组分浓度为D U L/1，C2H2的组分浓度为E U L/1，C1+C2的组分浓度为 Fy L/1，根据实际情况及色谱数据的数值确定变压器内部发生的故障缺陷为混合型缺陷， 其色谱数据为混合型缺陷的数据；
[0007] 二、对该混合型缺陷色谱数据应用常规色谱分析方法，如特征气体法、H比值法进 行初步诊断，分析该混合型缺陷其中之一是火花放电；
[0008] H、应用已经掌握的火花放电缺陷色谱数据的规律，对该混合型缺陷色谱数据进 行数学上的拆分，其中己快气体组分含量数值能被唯一确定，其余组分含量数值依据H比 值法的气体比值范围极限获得，获得一组对应火花放电的单一类型缺陷色谱数据其中火花 放电各组分浓度如下：
[000引 &的组分浓度为U L/L，邸4的组分浓度为U L/L，C2H4的组分浓度为U L/ L，CsHe的组分浓度为D火y L/L，C2H2的组分浓度为E火y L/L，CO+C02的组分浓度为F火y L/ L;
[0010] E火=E，A火=E火，B火=A火/6, C火=B火 XO. 8, D火=B火 XO. 05, F火=B火+C火+D 火巧火；
[0011] 各组分原始浓度与火花放电各组成浓度之差构成的未知缺陷各组分浓度，该未知 缺陷各组分浓度如下：
[001引 &的组分浓度为Ax y L/L，邸4的组分浓度为Bx y L/L，C2H4的组分浓度为Cx y L/L， CaHe的组分浓度为DxU L/L，C2H2的组分浓度为ExU L/L，CO+CO2的组分浓度为FxU L/L ;
[0013] 具体拆解方法如下：
[0014] Ax = A - A 火；
[00巧]Bx = B-B火；
[0016] Cx = C-C火；
[0017] Dx = D - D 火；
[001 引 Ex = O;
[001 引 Fx = F-F火；
[0020] 对上述数构成的色谱数据应用常规色谱分析方法进行诊断；
[0021] 四、再将所有单一类型缺陷诊断结论进行汇总，形成变压器混合型缺陷的综合诊 断结论。
[0022] 本发明优点是将两种及W上单一类型缺陷、且其中一种缺陷为火花放电构成的混 合型缺陷的色谱数据进行科学拆分，拆分为几种单一类型缺陷的特征数据，从而逐一进行 缺陷诊断，并将几种单一类型缺陷诊断结论进行综合分析，最终获得相对准确且全面的诊 断结论。

【具体实施方式】
[0023] 本发明所述的色谱数据拆分法的主要理论依据是基于单纯火花放电的产气特征 的几个规律；1)变压器内发生火花放电时相当于针板电极发生长间隙（距离3mm及W上）、 短间隙（Imm及W下）火花放电；2)单纯火花放电发生时，氨气/甲焼=3?11，统计后比 值可W取6,己帰/甲焼=0. 5?1. 1，统计后比值取0.8,己焼/甲焼=0.01?0. 1，统计 后比值取0. 05,氨气/己快=0. 8?1. 4,统计后比值取1。
[0024] 包括下列步骤：
[0025] -、用色谱仪测得&的组分浓度为A U L/L，C&的组分浓度为B U L/L，C2H4的组分 浓度为C y L/1，CsHe的组分浓度为D y L/1，C2H2的组分浓度为E y L/1，C1+C2的组分浓度为 Fy L/1，根据实际情况及色谱数据的数值确定变压器内部发生的故障缺陷为混合型缺陷， 其色谱数据为混合型缺陷的数据；
[0026] 二、对该混合型缺陷色谱数据应用常规色谱分析方法，如特征气体法、H比值法进 行初步诊断，分析该混合型缺陷其中之一是火花放电；
[0027] H、应用已经掌握的火花放电缺陷色谱数据的规律，对该混合型缺陷色谱数据进 行数学上的拆分，其中己快气体组分含量数值能被唯一确定，其余组分含量数值依据H比 值法的气体比值范围极限获得，获得一组对应火花放电的单一类型缺陷色谱数据其中火花 放电各组分浓度如下：
[002引 &的组分浓度为A火y L/L，邸4的组分浓度为B火y L/L，C2H4的组分浓度为C火y L/ L，CsHe的组分浓度为D火y L/L，C2H2的组分浓度为E火y L/L，CO+CO2的组分浓度为F火y L/ L；
[0029] E火=E，即所有C2H2均由火花放电产生，A火=E火，B火=A火/6, C火=B火XO. 8, D 火=B火XO. 05, F火=B火+C火+D火巧火（根据GB/T 7252 - 2001《变压器油中溶解气体分析 和判断导则》）
[0030] 各组分原始浓度与火花放电各组成浓度之差构成的未知缺陷各组分浓度，该未知 缺陷各组分浓度如下：
[0031] &的组分浓度为Ax U L/L，邸4的组分浓度为Bx U L/L，C2H4的组分浓度为Cx U L/L， CaHe的组分浓度为DxU L/L，C2H2的组分浓度为ExU L/L，CO+C〇2的组分浓度为FxU L/L ;
[0032] 具体拆解方法如下：
[0033] Ax = A-A火；
[0034] Bx = B - B 火；
[00巧]Cx = C-C火；
[0036] Dx = D - D 火；
[0037] Ex = 0 ;
[0038] Fx = F - F 火；
[0039] 对上述数构成的色谱数据应用常规色谱分析方法进行诊断；
[0040] 四、再将所有单一类型缺陷诊断结论进行汇总，形成变压器混合型缺陷的综合诊 断结论。
[0041] 为了研究单纯火花放电的产气特征，我们做了充油变压器放电模型，通过针板电 极和板板电极两种放电模型模拟了裸金属时长、短间隙（模拟长间隙规定电极距离在Imm W上，模拟短间隙规定电极距离在Imm及W下）的放电情况，并通过针板电极和板板电极两 种放电模型模拟了电极覆有电缆纸时长、短间隙的放电情况，综合实验数据获得单纯火花 放电的产气特征，具体实验数据如下：
[0042] 表1 ;针板电极第一类型火花放电模拟试验产气结果
[0043]

【权利要求】
1. 一种基于色谱数据拆分的变压器混合型故障缺陷诊断法，其特征在于包括下列步 骤： 一、 用色谱仪测得H2的组分浓度为Α μ L/L，CH4的组分浓度为Β μ L/L，C2H4的组分浓度 为C μ L/L，C2H6的组分浓度为D μ L/L，C2H2的组分浓度为Ε μ L/L，C1+C2的组分浓度为F μ L/ L，根据实际情况及色谱数据的数值确定变压器内部发生的故障缺陷为混合型缺陷，其色谱 数据为混合型缺陷的数据； 二、 对该混合型缺陷色谱数据应用常规色谱分析方法，如特征气体法、三比值法进行初 步诊断，分析该混合型缺陷其中之一是火花放电； 三、 应用已经掌握的火花放电缺陷色谱数据的规律，对该混合型缺陷色谱数据进行数 学上的拆分，其中乙炔气体组分含量数值能被唯一确定，其余组分含量数值依据三比值法 的气体比值范围极限获得，获得一组对应火花放电的单一类型缺陷色谱数据其中火花放电 各组分浓度如下： Η2的组分浓度为Α火μ L/L，CH4的组分浓度为Β火μ L/L，C2H4的组分浓度为C火μ L/L， C2H6的组分浓度为D火μ L/L，C2H2的组分浓度为Ε火μ L/L，C0+C02的组分浓度为F火μ L/L ; Ε火=Ε, Α火=Ε火，Β火=Α火/6, C火=Β火 Χ0·8, D火=Β火 Χ0·05, F火=Β火+C火+D火+Ε 火； 各组分原始浓度与火花放电各组成浓度之差构成的未知缺陷各组分浓度，该未知缺陷 各组分浓度如下： Η2的组分浓度为Αχμ L/L，CH4的组分浓度为Βχμ L/L，C2H4的组分浓度为Cxy L/L，C2H6 的组分浓度为Dxy L/L，C2H2的组分浓度为Εχμ L/L，C0+C02的组分浓度为Fxy L/L ; 具体拆解方法如下： Ax = A - A 火； Bx = Β - B 火； cx = c-c火； Dx = D - D 火； Ex = 〇 ; Fx = F - F 火； 对上述数构成的色谱数据应用常规色谱分析方法进行诊断； 四、 再将所有单一类型缺陷诊断结论进行汇总，形成变压器混合型缺陷的综合诊断结 论。
【文档编号】G01N30/02GK104237413SQ201410478714
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】李守学, 林海丹, 孙友群, 闫浩 申请人:吉林省电力科学研究院有限公司, 国网吉林省电力有限公司电力科学研究院, 国家电网公司