[发明专利]一种多参数赋权组合下牵引变压器服役年限估算的方法

权利要求书

1.一种多参数赋权组合下牵引变压器服役年限估算的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：搭建平台

搭建冲击负荷综合试验平台，该试验平台主要由试验箱体(1)、第一隔板(2)、第二隔板(3)、绝缘油(4)、绝缘纸(5)、电热板(6)、冲击负荷模拟发生器(7)、频域介电谱测试仪(8)、液相色谱仪(9)、拉伸强度测试仪(10)、电脑(11)、恒温箱(12)、三电极系统(13)、阀门(14)、油流口(15)、输流管(16)组成，第一隔板(2)、第二隔板(3)将试验箱体(1)分为第一试验区域(17)、第二试验区域(18)、第三试验区域(19)，绝缘纸(5)夹在电热板(6)中，绝缘油(4)装在第一试验区域(17)中，绝缘油(4)的高度高于电热板(6)，恒温箱(12)、三电极系统(13)放置在第二试验区域(18)中，拉伸强度测试仪(10)放置在第三试验区域(19)中；

第二步：参数测量

启动所述冲击负荷模拟发生器(7)，以天为单位，设定总冲击时间为T天，将每一天冲击后的所述绝缘油(4)和所述绝缘纸(5)取出进行以下测试：

启动所述频域介电谱测试仪(8)，将每一天冲击后的所述绝缘纸(5)放置于三电极系统(13)中，设定所述恒温箱(12)温度为25℃，测试每一天冲击时间后所述绝缘纸(5)的工频介质损耗因数P次，记为tanδ(i,t)，最后将测试数据保存至所述电脑(11)；

打开所述油流口(15)，打开所述阀门(14)，取所述绝缘油(4)至所述液相色谱仪(9)中，测试每一天冲击后油中糠醛含量P次，记为WC(i,t)，最后将测试数据保存至所述电脑(11)；

启动所述拉伸强度测试仪(10)，将每一天冲击后的所述绝缘纸(5)放在所述拉伸强度测试仪(10)中，测试每一天冲击时间后所述绝缘纸(5)的拉伸强度P次，记为TS(i,t)，最后将测试数据保存至所述电脑(11)；

tanδ(i,t)、WC(i,t)、TS(i,t)中，i表示第i次测试，t表示第t天冲击时间；

第三步：异常值剔除处理

对同一冲击时间下测试的工频介质损耗因数tanδ(i,t)、拉伸强度TS(i,t)及油中糠醛含量WC(i,t)进行异常值剔除预处理，方法如下：

将同一冲击时间下的工频介质损耗因数tanδ(i,t)、拉伸强度TS(i,t)及油中糠醛含量WC(i,t)形成数据集合：x_1,n,t，x_2,n,t，x_3,n,t，…x_i,n,t，i表示第i次测试，n表示测试特征，n＝1表示工频介质损耗因数tanδ(i,t)特征，n＝2表示拉伸强度TS(i,t)特征，n＝3表示油中糠醛含量WC(i,t)特征；

计算每个特征在同一冲击时间下的均值u_n,t和方差σ²_n,t：

剔除不在u_n,t±3σ²_n,t范围内的数据点，记录每个特征在同一冲击时间下剔除数据点的数量分别为k_1,t、k_2,t、k_3,t，取k＝max{k_1,t，k_2,t，k_3,t}，若特征n剔除的数量k_n,t＜k，则再随机剔除掉k-k_n,t个该特征下的值，剔除异常点后形成新的数据集：x′_1,n,t，x′_2,n,t，x′_3,n,t，…x′_P-k,n,t，重新计算每个特征剩下的P-k个点在同一冲击时间下工频介质损耗因数、拉伸强度及油中糠醛含量的均值和方差u_n,t′,σ²_n,t′，表达式如下：

第四步：确定各参数权重

剔除异常数值后，利用变异系数法对每个特征在同一冲击时间下的工频介质损耗因数、拉伸强度及油中糠醛含量进行权重Q_n,t计算，方法如下：

计算变异系数V_n,t：

计算权重Q_n,t：

第五步：牵引变压器服役年限估算

首先将每个特征在同一冲击时间下u_n,t′进行标准化，得到归一化后的u_n,t″，获取牵引变压器服役年限的特征参量χ_t：

χ_t＝Q_1,t×u_1,t″+Q_2,t×u_2,t″+Q_3,t×u_3,t″ (7)

将不同冲击时间下牵引变压器服役年限的特征参量χ_t与冲击时间t进行拟合，拟合方法如下：

设定拟合多项式：

H(t)＝a₀+a₁t+a₂t²+a₃t³+a₄t⁴ (8)

式中，H(t)为拟合函数，a₀、a₁、a₂、a₃、a₄为拟合系数；

计算偏差平方和Loss：

对拟合系数a₀、a₁、a₂、a₃、a₄分别求其偏导数为0：

化简式(10)～(14)：

将所有只含有t的系数写成第一个矩阵B：

将所有只含有拟合系数写成第二个矩阵A：

将所有含有χ_t的系数写成第三个矩阵Y：

解矩阵方程BA＝Y，得到拟合系数a₀、a₁、a₂、a₃、a₄，将拟合系数代入到式(8)中，得到多参数赋权组合下关于冲击负荷对牵引变压器服役年限计算的表达式，则役龄Life表示为：

Life＝Γ(H(t)) (23)

式中，Γ(H(t))表示拟合多项式H(t)的反函数。