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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 利用人工神经网络ANN 猜测变压器油中呋喃含量阿联酋沙迦,美国沙迦高校,电气工程系,邮政信箱26666输阿联酋阿布扎比, 阿布扎比水电和阿布扎比电力传输治理局和迪斯派奇公司电, 173 信箱,摘要- 在变压器中, 变压器油中对油浸渍纸的老化状态评估的 呋喃化合物浓度能有效的测量, 呋喃含量浓度变化率对纤维素绝缘材料恶化率及其严峻性的评估至关重要, 这促进了变压器油中呋喃含量作为变压器状态评估及相应的资产治理的有效参数,在本文中,利用人工神经网络 ANN 对油参数和呋喃含量之间联系的争论,神经网络依据不同输入参数的组合已知纤维素纸降解相关的变压器
2、来猜测呋喃含量,这些输入参数是 一氧化碳 CO、二氧化碳 CO2,水含量,酸度,击穿电压 BDV ;四十台变压器的真实数据结果显示,提议的模型能够猜测呋喃含量,平均有 90%的精确性;因此, 这个模型提高了油化学试验分析和溶解气体分析况的才能;DGA 效率和评估变压器固体绝缘状I 简介作为电力系统网络反常的结果, 公用事业已通过很好的发达资产治理方案争取优化他们的经营成本;接近发达的资产治理方案,有限条件评估和牢靠的电力基础设施的剩余寿命的估量方法是主要的,电力变压器在电力系统网络是 影响网络牢靠性;最重要的部分由于其高资金成本和直接运行中的电力变压器常遭受某些电的、热的、机械的、环境压力 以
3、至于严峻影响它的绝缘完整; 这降低了变压器在运行中的才能和它名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的使用周期; 因此,已开发的几种状态监测与诊断的方法实现精确的变压器状态评估;最重要和最牢靠的监测技术是绝缘监测方法;这是由于变压器运行牢靠性主要依靠它的绝缘系统去承担外部和内部压力的才能; 此外,电力变压器剩余的使用期限等于它的纤维素纸绝缘的使用期限; 因此,高效的变压器生存治理是通过接近牢靠的诊断 和它的纸绝缘状态评估来实现的;浸过油的纤维素分解由于三个主要机制:水解,氧化降解高温 分解机制,热降解【 1-3】;在变压器
4、油中,通过加速老化试验和实 地观看 已经提出了假设干参数来评估退化纤维素绝缘纸,如拉伸强 度,聚合程度 DP和呋喃含量;变压器中呋喃含量浓度能有期望间接测量变压器纸绝缘老化;呋喃含量的测量包括测量变压器油中溶解的5 个糠醛,其稳固性不同;糠醛有 2-呋喃甲醛, 5-羟甲基 -2-呋喃甲醛, 2糠辑酸, 呋喃甲醇, 5-甲 基-2-呋喃甲醛和 2-乙酰基呋喃化合物组成; 2-呋喃甲醛是最稳固的测量 化合物;然而,除 2-呋喃甲醛之外的全部的呋喃化合物检测绝缘油可达 140在有用程序,呋喃含量作为降解测量变压器固体绝缘中得到广泛接 受,由于它是更实际的在线油采样,而不需要有一个变压器停电;变 压器
5、油中的呋喃含量的优势, 油品质量测量和溶解气体分析,在变压 器固体绝缘诊断方面; 变压器油中糠醛含量和聚合度之间的直接关系 已经发觉在支持呋喃含量的有效性纤维素纸作为间接监测技术抱负名师归纳总结 试验中 2.评估电力变压器固体绝缘材料聚合度和糠醛之间的联系已被发觉3.第 2 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 糠醛的增加已经联系到拉伸强度的削减 正式这种关系 4;然而,进一步的工作是需要测量呋喃含量作为变压器状态评估和其生命周期的估量一种高效 和有用工具已被调查; 在一个庞大的矿物油浸式变压器群里中实施一 项大规模调查, 说明某些变压器油中
6、呋喃含量浓度的临界值,表示变压器从正常到故障的工作状态5;余下的变压器寿命以变压器群体分布为基础使用统计方法来运算;另外,同意被提议的呋喃含量与纤维素纸水分含量有关 1.争论证明,在变压器油中总的呋喃浓度是对纸退化的一个更牢靠的指示比每个特殊的呋喃;尽管每个特殊的呋喃化合物可以在溶解气体分析中说明不同类型的故障和严峻程度 6;一个全面的诊断方法是依据变压器内部气体和油的质量参数和糠醛,以及与关联糠醛与聚合程度之间的统计相关性 的糠醛诊断变压器老化之间的相关性;6 ;趋势分析 7 利用 DGA人工神经网络已经提出了糠醛作为突出的投入使用,以评估电力 变压器老化;电力变压器相对老化程度RAD运算使
7、用纸和油的质量参数,如糠醛,一氧化碳 CO浓度,界面张力和酸度作为输入 8. 后来争论提出三个输入,它们是CO浓度, CO2浓度和 糠醛,自它们是纸老化的产物【9】;然而,这些方法在利用中几乎不考虑成本效益,这是由于有呋喃含量作为输入模型相当的增加了模型成本,在本文中利用人工神经网络变压器油中呋喃含量的猜测模型已经成熟,这个使用模型在争论中利用油分解电压,含水量,酸度和CO,CO2的浓度作为输入模名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 型;比较而言,在花费方面,获得这些参数不认为是一个大的负担;因此,在这争论中被提议的模型
8、在实践中能有效的实施 . II 材料和方法A 变压器单元在争论中使用的四十台变压器属于阿布扎比传输和迪斯派奇公司 特兰斯科在模型中使用的培训和测试数据收集从变压器额定电压 220/33 千伏, 132/11 千伏,380/15 千伏和 33/11 千伏及不同年龄的 变压器的修理记录;在测试变压器所用的油是矿物环烷油;B 油化学试验,溶解气体和呋喃含量 击穿电压是一个变压器油中杂质的测量,如氧化和水含量;依据 IEC60156 方法进行介电强度耐压试验;纤维素老化过程是在变压器油中的含水量增加的主要来源之一;在变压器油中, 这介绍在油击穿电压和呋喃含量之间的关系; 由于纸和油降解产生水; 它削减
9、了介电 强度,绝缘材料加速老化过程中形成的高应力区域;因此,水,既促进又造成绝缘纸降解1化学试验室使用IEC60814 方法测定含水量;变压器油中的酸性,有助于促进水解纤维素纸绝缘纸降解;这个过程最终产生葡萄糖变为变压器油呋喃的化合物;依据 ASTM D974衡量标准酸度是化学试验室 CO和 CO2浓度是通过进行溶解气体分析来测量的;超过肯定阈值的一氧化碳和二氧化碳高浓度气体的存在是一个热降解纤维素纸的指示;因此,在有用工具中,参数;然而,变压器油中CO2/CO比作为检测变压器纸绝缘故障的 CO和 CO2的产生由于变压器油的恶化和不名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页
10、精选学习资料 - - - - - - - - - 仅仅纤维素纸, 削减这些气体对电力变压器固体绝缘油的评估;变压器中呋喃含量的测量是依据ASTM D-1533 标准采纳高性能的液体色层分析技术; 表 1 显示了在争论中使用的油测试数据样本;从表中显而易见的,变压器油结果涵盖了广泛的变压器油的条件;表 1:油测试数据样本TRCOCO2ppm含水量酸度击穿呋喃含ppm KOH/g 电压量# ppm kvppm T1 393 4559 39 28 T3 193 9128 35 23 T9 298 2710 21 54 T15 347 1816 7 57 T16 229 1230 13 60 T26
11、374 2836 12 89 C 人工神经网络模型变压器油中的呋喃含量利用人工神经网络猜测通过呋喃含量与油参数的关联绝缘纸降解的作用;在本文中, 三种不同方案研究依靠人工神经网络输入特点矢量;在第一个方案中输入产品是CO和CO2;油质量测试,其次种方案是以击穿电压,含水量和酸度为 输入产品, 第三种方案输入产品是第一二种的组合,因此第三种方案 输入是 CO,CO2,击穿电压,含水量和酸度;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在这项争论中用于多层前馈神经网络模型的变压器油中参数之 间的关系; 图 1 显示了典型的人工神经
12、网络与三层架构:输入层, 隐 藏层和输出层 在第一层的每个输入样本被送到通过隐匿层加权连接链接;隐匿 层运算其净激活以下公式:netjd1xiwjiwj01 i隐匿层的输出是一个其净激活的非线性函数;输出层运算其净激活以下公式:net kNhyjwkjwk02 i1图 1.典型的神经网络结构 其中 d 是产品数,N 是隐匿层中神经细胞数,w 表示 i 输入单元和 j th隐匿单元之间的重量,w 是 k 输出单元和 j 隐匿单元之间的重量,输出层产生输出作为其净激活的非线性函数;反向传播 BP是利用人工神经网络提出的训练方法;方向传名师归纳总结 播的重量值 w ,w ,以尽量削减的猜测和实际产出
13、访用梯度下第 6 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 降学术之间的距离;因此,非线性连续棕黄 输出神经元的激活函数;S 型函数被用作隐匿和明白到这是该模型的训练误差最小化均方误差的最优权重w ,w ;两个隐层人工神经网络,供应最正确性能的相关性模型;在研究中使用的测量样品标准化, 标准标准化的最大价值, 提高建议的人工神经网络模型的性能, 并提高其猜测的精确性; 许可-1 策略是用于培训和测试人工神经网络建议有时机猜测全部测量样本;争论人工神经网络猜测精度测量使用肯定百分比误差APE和平均肯定百分比误差 MAPE 值的标准方程分别为3 和
14、4 所示;34APE|yi acyyi pr|100nacMAPEN1|yi acyyi|100priNnacy 是i 网络实际输出,yi是i 网络估量输出, N 是变压器样本数prIII 结果与争论图 2 描画了变压器油中呋喃含量的实测值,连同他们的猜测值作为输入功能使用 CO 和 CO2 ;在这种情形下,平均猜测精确度准备为 65%;这些结果证明了 CO 和 CO2 与变压器油中呋喃含量之间的相关性依 照在7中提到的; 然而,呋喃含量预报精度相对较低,可以说明由于 实际情形, CO 和 CO2 都的生产不但是绝缘纸,而且是变压器油的降解;由于呋喃是唯独的绝缘纸降解的结果,只有CO 和 CO
15、2 作为名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 输入功能猜测呋喃含量可能不足够充分;图 2:变压器油呋喃含量的实际和猜测值CO 和 CO2 作为输入特性为了调查变压器油常规试验击穿电压、含水量、酸度和呋喃含量之间相关性;前者已被用作输入功能来猜测后者;平均猜测率已经提高到 相对较高的精度,80,已经到达一个名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - . 总结. 致谢作者想感谢阿布扎比水电和迪斯派奇公司 供了试验测试结果. 参考文献输电为这项争论提名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页