[发明专利]一种改进灰色预测模型的变压器油色谱气体预测方法

说明书

本发明公开了一种改进的灰色预测模型的变压器油色谱气体预测方法，其步骤主要是：A、数据采集通得到当前采集时刻k的气体含量值g_i(k)；B、初步预测用灰色预测模型方法得到气体含量预测值序列；C、计算预测值的一阶误差；D、计算一阶修正误差预测值；E、计算一阶修正预测值得到气体含量数据预测值g_i^*(k)的一阶修正值；F、计算二阶误差计算二阶误差G、计算二阶修正误差预测值得到二阶修正误差预测值；H、计算修正预测值得出变压器油色谱气体下的修正预测值；该方法预测出的变压器油色谱下一时刻的数据的精度高和准确性强，从而更有效地降低或排除变压器故障的发生，保障供电系统的安全可靠运行。

技术领域

本发明涉及一种油浸式变压器故障预测方法，尤其涉及一种通过变压器油气体色谱的预测来预测变压器故障的方法。

背景技术

一直以来，我国电力系统对变压器的维修采用的多是定期维修。这种方式会产生两种截然相反的情况：一是对运行状态良好的设备“过度维修”，造成人力、物力、财力的浪费；二是对已经出现故障征兆和存在潜伏性故障的设备“维修不足”，让设备继续带病运行，最终导致故障的发生。因此，近年来发展一种预知性的维修又称为状态维修即“当修必修”。它是通过对变压器的状态评估和风险分析来制定设备检修计划，达到设备运行可靠、检修成本合理的一种设备维修策略。参见《实用变压器维修技术》(金盾出版社2005)P96-99。

对于电力变压器，目前几乎都是用油来绝缘和散热。2007100491107号中国专利申请，《牵引变压器油中溶解气体的自适应监测方法及其装置》指出：变压器油与油中的固体有机绝缘材料(纸和纸板等)在高压运行过程中，因电、热、氧化和局部电弧等多种因素作用会逐渐变质，裂解成低分子气体；变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障又会加快产气的速率。随着故障的缓慢发展，裂解出来的气体形成气泡在油中经过流动、扩散作用，就会不断地溶解在油中。同一类性质的故障，其产生的气体的组分和含量相似，从而变压器油的气体色谱能够反映出变压器的绝缘老化或故障的类型和程度，可以作为反映电气设备异常的特征量。

变压器油气体色谱的灰色预测方法的原理是，根据变压器油色谱已有的历史数据，预测出变压器油色谱下一时刻的数据，进而预测出变压器近期是否会发生故障以及发生故障的类型；从而及时发现“带病运行”的变压器，以便针对这些“带病运行”的变压器进行及时的维修，避免其发生故障后维修,使得电力系统安全、稳定、可靠的工作；并可以大幅度降低变压器的检修成本，延长其使用寿命，具有很好的经济性。

现有的变压器油气体色谱普遍采用的是一阶的、一变量的灰色系统模型GM(1,1)预测方法，其具体做法是，将每种气体含量各时刻的数据构成时间序列，再将时间序列按照时间顺序进行一次加(即将时间序列中的任一数值与前面的数值累加)得到气体含量的累加序列，再将累加序列与时间序列的逐项相加，再除以2得到近邻均值序列；最后根据近邻均值序列，得到一阶白化微分方程微分方程中α为发展灰数，μ为内生控制灰数；将近邻均值序列的相邻两个值的差作为微分值代入微分方程，用最小二乘法估计出发展灰数α和内生控制灰数μ(估计出的两个参数使得用微分方程算出的所有的近邻均值与对应的实际近邻均值的误差的平方的和最小)；求解出的两个参数的值代入原微分方程中，用离散变量k来代替微分方程中的t，将求解出的值进行累减计算，即可得到预测值。

但现有的灰色预测方法中的GM(1,1)模型，其白化微分方程只考虑了泰勒方程中的一阶微分项，没考虑二阶及更高阶项，其拟合出的曲线与实际值的误差偏大，其预测出的变压器油色谱下一时刻的数据的精度和准确性有待提高，不能为变压器近期是否会发生故障以及发生故障的类型；从而及时发现“带病运行”的变压器的故障的预测和维护提供可靠的依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于改进的灰色模型的变压器故障预测的方法，该方法预测出的变压器油色谱下一时刻的数据的精度高和准确性强，能够更准确的预测出变压器的故障发生时刻及类型，使系统检修人员能够采取更有针对性的维护措施，更有效地降低或排除变压器故障的发生，保障供电系统的安全可靠运行。