变压器油纸绝缘电热老化试验及局部放电一体化检测装置

摘要

本发明为油浸式电力变压器油纸绝缘电热老化研究提供一种用于局部放电检测的一体化试验装置，包括电热老化箱、试品电极系统和高压交流电源系统，试品电极系统设置于电热老化箱内并与高压交流电源系统连接，还包括局部放电信号采集系统，所述局部放电信号采集系统包括局部放电信号传感器、信号传输电缆和数据采集处理装置，局部放电信号传感器的输入端与试品电极系统连接，输出端通过信号传输电缆和数据采集处理装置连接；本发明的试验装置能采集油纸绝缘电热老化过程中的局部放电参量，为变压器油纸绝缘电热老化研究提供数据，在此研究基础上可进而实现对变压器油纸绝缘电热老化状态的在线监测。

主权项

1.变压器油纸绝缘电热老化试验及局部放电一体化检测装置，包括电热老化箱、试品电极系统和高压交流电源系统，试品电极系统设置于电热老化箱内并与高压交流电源系统连接，其特征在于：还包括局部放电信号采集系统，所述局部放电信号采集系统包括局部放电信号传感器、信号传输电缆和数据采集处理装置，局部放电信号传感器的输入端与试品电极系统连接，输出端通过信号传输电缆和数据采集处理装置连接；所述高压交流电源系统包括试验变压器和电压控制装置，所述试品电极系统包括一密闭容器，所述密闭容器内盛装绝缘油，并设置有接地电极、高压电极和压紧装置，所述压紧装置用于将绝缘油纸试品与电极压紧；所述高压电极为球形电极，接地电极为板状电极，所述板状电极接地，球形电极通过铜导杆与高压引线连接，高压引线通过高压套管与试验变压器的输出端连接；所述压紧装置包括通过调节螺栓连接的两块压板，所述板状电极和球形电极分别设置于两块压板的内侧；所述局部放电信号传感器采集油纸绝缘的局部放电信号并传输到数据处理装置；数据处理装置对局部放电信号进行分析，获取局部放电特征参量，并对获取的局部放电特征参量提取主成分因子，利用主成分因子，通过人工神经网络构建油纸绝缘老化评估模型，获得油纸绝缘的老化状态，所述评估模型采用三层反向传播神经网络，输入为提取的局部放电主成分因子，输出为表示油纸绝缘老化状态的Ag，网络训练采用L-M算法，输入数据之前首先对数据进行归一化预处理，隐含层传递函数选择双曲正切S型函数，输出层激活函数选择对数S型函数，输入神经元数n₁为提取的主成分因子的个数，输出层神经元数为1，隐含层神经元数n₂根据公式n₂＝2n₁+1确定；其中，所述数据处理装置获取局部放电特征参量的步骤包括：21)数据处理装置根据局部放电信号中的局部放电发生的工频相位放电量幅值q和放电次数n，以相位为横坐标的放电谱图，按照设定的相位窗个数将相位分窗，以相位分窗为单位统计测量所得到的多个工频周期的各种局部放电参数，获得三种重要的基于相位分窗的放电谱图：最大放电量相位分布图谱平均放电量相位分布图谱放电次数相位分布图谱除了三种以相位为横坐标的图谱以外，还获得了一种以放电量q为横坐标的放电次数放电量图谱H_n(q)；22)数据处理装置提取最大放电量相位分布图谱平均放电量相位分布图谱和放电次数相位分布图谱中的正负半周的偏斜度sk、陡峭度ku、峰值个数peaks、不对称度Asy和相关系数cc，放电次数放电量图谱H_n(q)的偏斜度sk、陡峭度ku和峰值个数peaks作为局部放电特征参量；并组成原始特征量数据矩阵X，变量X_i(i＝1，2，...，p)顺序按照从图谱图谱的特征量的顺序从sk+→sk-→ku+→ku-→peaks+→peaks-→Asy→cc；H_n(q)图谱特征量的顺序从sk→ku→peaks；所述数据处理装置从局部放电特征参量中提取主成分因子的步骤包括：31)数据处理装置对局部放电特征参量组成的原始特征量数据矩阵进行标准化变化；具体的变换式如下所示：$Z_{\mathrm{ij}}=\frac{X_{\mathrm{ij}}-\overline{X_i}}{S_i}$式中：X_ij为局部放电特征量原始数据，Z_ij为标准化后的数据，和S_i分别表示第i个特征量的平均值和标准差；32)数据处理装置对局部放电特征参量标准化数据进行相关性的KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)检验，若KMO检验值大于0.5，则进行下一步处理，否则直接将此局部放电特征参量标准化变化前的原始变量作为主成分因子直接输出；33)数据处理装置对步骤32)筛选过的局部放电特征参量标准化数据求解协方差，获得协方差矩阵；协方差矩阵和原始变量的相关矩阵R相等；34)数据处理装置对原始变量的相关矩阵R，进行主成分分析：相关矩阵R的特征根为λ₁≥λ₂≥λ₃≥...≥λ_p＞0，对应的特征向量矩阵U＝[u₁u₂...u_p]，根据Y＝U^T×Z即得到了另外一组不相关的变量所组成的数据矩阵Y，选择特征根值大于1的特征根对应的变量进行分析，并计算各主成分的贡献率及累计贡献率，主成分的贡献率按照计算，取累计贡献率超过90％所对应的m个变量作为主成分因子。