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摘要：采用Visual Basic编程，将变压器故障诊断的三比值法和灰色关联度法集成到软件系统中，运用面向对象计算机技术，编制成方便易用的变压器绝缘油智能化故障诊断系统。
关键词：变压器；故障诊断；色谱分析；三比值法；关联度法
引言
变压器是电力系统的重要设备之一，它的可靠运行对输电系统的安全、经济运行具有重大意义。变压器出现故障，维修和更换时间长；机组的隔离变压器发生故障，严重时可引起发电机组跳机，危机整个电网，有可能造成油田大面积停电事故。因此，能够及时准确检测出变压器早期潜伏性故障，提早发现这些故障隐患，判断故障部位，有针对性的进行检修，能够避免故障扩大，缩短检修时间。因此，能够及时准确检测出变压器早期潜伏性故障，是电力系统安全、可靠供电的重要保障。
在电力变压器故障诊断中，油中溶解气体分析方法是目前广泛使用的技术之一[1]。文献[2]中推荐了基于气体比值的多种方法。关联度分析法是灰色系统理论的一种新的分析方法，它是用关联度大小来描述事物之间、因素之间关联程度的一种定量化的方法。
系统将变压器各种运行状态下绝缘油中溶解气体的色谱参数录入数据库中，建立的标准状态模式，组成表征变压特征的向量矩阵，作为数据库。程序采用灰色关联度法通过对油样色谱数据和矩阵的分析和计算确定变压器可能存在的故障点和故障原因。
系统通过对变压器绝缘油的色谱检测结果，得到表征变压器运行状态的气体组分，根据计算气体组分是否达到含量注意值和增长率注意值，判断变压器内部是否存在某种故障隐患。若存在异常，应缩短绝缘油检测周期进行追踪分析，系统将依据国内外公认的故障数据作为标准故障模式，通过灰色关联法模拟故障原因和类型，分析变压器的故障产生原因和可能产生的结果。
1变压器故障诊断
色谱分析主要分析油中可溶解性气体的含量，包括有总烃（总烃： 烃类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量的总和）、乙炔C2H2、甲烷CH4、乙烯C2H2、乙烷C2H6、氢气H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2 等气体成分。
1.1 IEC三比值法
根据充油电气设备内油、绝缘在故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从5种特征气体中选取两种溶解度和扩散系数相近的气体组成三对比值，以不同的编码表示。本程序采用改良三比值判断故障，通过计算C2H2/C2H4、CH4/H2和C2H4/C2H6的值，构成三对比值，对应不同的编码，分别对应经统计得出的不同故障类型。
1.2 灰色关联度法
目前变压器故障诊断的关联方法为相对关联度法诊断法[3]，方法和过程如下。
设变压器具有一组典型的由变压器各种运行状态的油色谱分析求得的标准状态模式，如m类故障，每类故障有n个特征元素，这些标准状态组成m×n特征向量矩阵：
灰色关联度可理解为各被比较数列构成的点与参考数列确定的点之间的相对空间距离，但会色关联度越大，它们之间相对距离越小，反之亦然。ri正负反映了Xi与X两个变量间的相关性质。Ri>0表示正相关，即Xi的增（减）将直接导致X的增（减）；ri<0表示负相关，Xi的增（减）将直接导致X的减（增）。并且，由此计算的ri不再是一个相对值，而是一个绝对值。ri的这些新的特征为它在实际中取得广泛应用提供了可靠保证。
2 软件开发
软件开发采用Microsoft Visual Basic 6.0（简称VB）软件开发系统编写。VB采用了面向对象设计思想，它基本思路是把复杂的设计问题分解为多个能够完成独立功能且相对简单的对象集合。
软件的开发主要有以下几个过程
（1）新建VB，把已知参数用工具栏中的控件插入窗体，建立对象窗体。
（2）编写三比值法和灰色关联度程序，录入三比值法和关联度分析法基本参数，根据这两种方法调用基本参数完成分析判断
（3）系统调试，把对象窗体的数据载入代码，调试代码是否能正确运行，否则调试，直到正确运行。編制登陆、提示和注意等辅助窗口。
3软件应用
某35KV主变[4] 绝缘油色谱分析发现异常，测得H2=977uL/L，CH4=543uL/L，C2H6=198uL/L，C2H4=170uL/L，C2H2=85uL/L。经本系统灰色关联度分析，该变压器的分接开关发生故障引起高温过热的可能性最大，经吊芯检查发现该变压器三相分接开关因接触不良而过热，与本系统分析结果一致。
4结束语
充分利用技术人员的知识积累，通过编写可视化的程序，简单操作便可确定变压器可能存在的故障点和故障原因，从而达到减少工作量，提高工作效率的目的。三比值法在计算分析时存在参数为零时比值不存在的缺陷，灰色关联度分析法克服了这个缺陷，提高了判断变压器故障的效率，保障了电网的安全稳定运行。
参考文献：
[1]Kelly J.Transformer fault diagnosis by dissolved gas analysis [J].IEEE Trans.onIndustry Application，1980，16（6）：777-782，
[2]Transformers Committee of IEEE Power Engieering Society，USA.IEE std C 57.104-1991，1992.IEEE guide for the interpretation of gases generated in oil-immersedd transformers [S].1992.
[3]郑海平.诊断电力变压器故障的一种灰色关联度分析模式及方法.中国电机工程学报.2001.21（10）：106-109
作者简介：
1、李 杰 1987年2月 男 河南新安 本科 工程师 中石化西北油田分公司油田供电管理中心 新疆轮台 841600
2、李继洋 1988年4月 男 山东鄄城 本科 工程师 中石化西北油田分公司油田供电管理中心 新疆轮台 841600
关键词：变压器；故障诊断；色谱分析；三比值法；关联度法
引言
变压器是电力系统的重要设备之一，它的可靠运行对输电系统的安全、经济运行具有重大意义。变压器出现故障，维修和更换时间长；机组的隔离变压器发生故障，严重时可引起发电机组跳机，危机整个电网，有可能造成油田大面积停电事故。因此，能够及时准确检测出变压器早期潜伏性故障，提早发现这些故障隐患，判断故障部位，有针对性的进行检修，能够避免故障扩大，缩短检修时间。因此，能够及时准确检测出变压器早期潜伏性故障，是电力系统安全、可靠供电的重要保障。
在电力变压器故障诊断中，油中溶解气体分析方法是目前广泛使用的技术之一[1]。文献[2]中推荐了基于气体比值的多种方法。关联度分析法是灰色系统理论的一种新的分析方法，它是用关联度大小来描述事物之间、因素之间关联程度的一种定量化的方法。
系统将变压器各种运行状态下绝缘油中溶解气体的色谱参数录入数据库中，建立的标准状态模式，组成表征变压特征的向量矩阵，作为数据库。程序采用灰色关联度法通过对油样色谱数据和矩阵的分析和计算确定变压器可能存在的故障点和故障原因。
系统通过对变压器绝缘油的色谱检测结果，得到表征变压器运行状态的气体组分，根据计算气体组分是否达到含量注意值和增长率注意值，判断变压器内部是否存在某种故障隐患。若存在异常，应缩短绝缘油检测周期进行追踪分析，系统将依据国内外公认的故障数据作为标准故障模式，通过灰色关联法模拟故障原因和类型，分析变压器的故障产生原因和可能产生的结果。
1变压器故障诊断
色谱分析主要分析油中可溶解性气体的含量，包括有总烃（总烃： 烃类气体含量的总和，即甲烷、乙烷、乙烯和乙炔含量的总和）、乙炔C2H2、甲烷CH4、乙烯C2H2、乙烷C2H6、氢气H2、一氧化碳CO、二氧化碳CO2 等气体成分。
1.1 IEC三比值法
根据充油电气设备内油、绝缘在故障下裂解产生气体组分含量的相对浓度与温度的相互依赖关系，从5种特征气体中选取两种溶解度和扩散系数相近的气体组成三对比值，以不同的编码表示。本程序采用改良三比值判断故障，通过计算C2H2/C2H4、CH4/H2和C2H4/C2H6的值，构成三对比值，对应不同的编码，分别对应经统计得出的不同故障类型。
1.2 灰色关联度法
目前变压器故障诊断的关联方法为相对关联度法诊断法[3]，方法和过程如下。
设变压器具有一组典型的由变压器各种运行状态的油色谱分析求得的标准状态模式，如m类故障，每类故障有n个特征元素，这些标准状态组成m×n特征向量矩阵：
灰色关联度可理解为各被比较数列构成的点与参考数列确定的点之间的相对空间距离，但会色关联度越大，它们之间相对距离越小，反之亦然。ri正负反映了Xi与X两个变量间的相关性质。Ri>0表示正相关，即Xi的增（减）将直接导致X的增（减）；ri<0表示负相关，Xi的增（减）将直接导致X的减（增）。并且，由此计算的ri不再是一个相对值，而是一个绝对值。ri的这些新的特征为它在实际中取得广泛应用提供了可靠保证。
2 软件开发
软件开发采用Microsoft Visual Basic 6.0（简称VB）软件开发系统编写。VB采用了面向对象设计思想，它基本思路是把复杂的设计问题分解为多个能够完成独立功能且相对简单的对象集合。
软件的开发主要有以下几个过程
（1）新建VB，把已知参数用工具栏中的控件插入窗体，建立对象窗体。
（2）编写三比值法和灰色关联度程序，录入三比值法和关联度分析法基本参数，根据这两种方法调用基本参数完成分析判断
（3）系统调试，把对象窗体的数据载入代码，调试代码是否能正确运行，否则调试，直到正确运行。編制登陆、提示和注意等辅助窗口。
3软件应用
某35KV主变[4] 绝缘油色谱分析发现异常，测得H2=977uL/L，CH4=543uL/L，C2H6=198uL/L，C2H4=170uL/L，C2H2=85uL/L。经本系统灰色关联度分析，该变压器的分接开关发生故障引起高温过热的可能性最大，经吊芯检查发现该变压器三相分接开关因接触不良而过热，与本系统分析结果一致。
4结束语
充分利用技术人员的知识积累，通过编写可视化的程序，简单操作便可确定变压器可能存在的故障点和故障原因，从而达到减少工作量，提高工作效率的目的。三比值法在计算分析时存在参数为零时比值不存在的缺陷，灰色关联度分析法克服了这个缺陷，提高了判断变压器故障的效率，保障了电网的安全稳定运行。
参考文献：
[1]Kelly J.Transformer fault diagnosis by dissolved gas analysis [J].IEEE Trans.onIndustry Application，1980，16（6）：777-782，
[2]Transformers Committee of IEEE Power Engieering Society，USA.IEE std C 57.104-1991，1992.IEEE guide for the interpretation of gases generated in oil-immersedd transformers [S].1992.
[3]郑海平.诊断电力变压器故障的一种灰色关联度分析模式及方法.中国电机工程学报.2001.21（10）：106-109
作者简介：
1、李 杰 1987年2月 男 河南新安 本科 工程师 中石化西北油田分公司油田供电管理中心 新疆轮台 841600
2、李继洋 1988年4月 男 山东鄄城 本科 工程师 中石化西北油田分公司油田供电管理中心 新疆轮台 841600