- 頭條學術簡報｜變壓器油紙絕緣狀態評估的新思路：模糊物元法+逼近理想解法2019-07-05 作者：張寧、蔡金錠 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語福州大學電氣工程與自動化學院的研究人員張寧、蔡金錠，在2018年第22期《電工技術學報》上撰文（論文標題為“基于的油紙絕緣狀態評估”），針對變壓器油紙絕緣狀態評估的指標參數具有不確定性和模糊性的特點，提出模糊物元-逼近理想點（TOPSIS）法的油紙絕緣狀態評估模型。首先，分別通過等效電路參數、回復電壓法和極化去極化電流法提取特征量，建立變壓器油紙絕緣狀態評估的指標體系；其次，對特征量通過從優隸屬度計算得到模糊量值，并用模糊物元表征；然后，通過層次分析法和熵權法，分別從主觀和客觀兩方面確定特征量的組合權重；最后，利用逼近理想解方法，通過評估變壓器與正理想解的貼近度對其油紙絕緣狀態進行評估。實例計算表明，采用該模型進行變壓器油紙絕緣狀態評估結果的客觀性和準確性。
變壓器是電力系統中電能傳輸、轉換的重要設備，它的可靠性直接關系到整個電網的安全穩定運行，而且隨著我國特高壓技術的應用及發展，變壓器價格更加昂貴。一旦電力變壓器由于絕緣擊穿而發生故障，將會對整個系統造成很大的沖擊，所以變壓器的油紙絕緣狀態評估對電網結構的可靠性分析具有十分重要的意義。
在變壓器的油紙絕緣狀態評估中，目前被國內外學者普遍采用的方法有：回復電壓法（Recovery Voltage Measurement, RVM）、極化去極化電流（Polarization/Depolarization Current, PDC）法、頻域介電譜（Frequency Domain Dielectric Spectroscopy, FDS）法]等絕緣檢測方法。
文獻[2]通過對油紙絕緣等效電路的仿真，分析得到絕緣電阻、幾何電容、主時間常數等特征量與絕緣狀態之間的相關性。文獻[4]通過建立實驗平臺，測試在不同溫度下油紙絕緣的極化電導率，驗證了極化電導率作為特征量進行油紙絕緣狀態診斷的有效性。文獻[6]通過FDS實驗，驗證了介質損耗因數可以反映絕緣介質的含水量及熱老化程度。
以上研究僅用特定少數幾個特征量，無法對油紙絕緣狀態進行合理的綜合評估。目前，有一些學者開始對變壓器油紙絕緣狀態進行綜合評估，主要方法有灰色關聯法[7,8]、模糊評估法[9]和灰色聚類[10]等方法。文獻[7,8]采用灰色關聯度建立了變壓器絕緣狀態的綜合評估模型，但是在確定權重時僅考慮了主觀權重，而主觀權重受專家的主觀偏好影響過于明顯，會造成不同專家得到的評估結果相差很大。
文獻[9,10]采用模糊粗糙集理論，通過對特征量模糊劃分的隸屬度，建立油紙絕緣狀態評估模型。而構造隸屬度函數通常是根據經驗來確定合理的隸屬度函數，這樣造成了油紙絕緣狀態的評估結果受到主觀因素的影響較為明顯。
針對以上的不足，本文提出了基于模糊物元和逼近理想點（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS）法相結合的評估模型。模糊物元通過層次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）和熵權法確定特征量的組合權重，同時考慮了主觀權重和客觀權重，避免了主觀權重對評估結果影響過于明顯。
將物元法與TOPSIS相結合進行綜合評估，使得不同絕緣狀態變壓器的TOPSIS貼近度具有較為明顯的差別，從而可以對變壓器的油紙絕緣狀態進行有效、準確的評估，提出了油紙絕緣狀態評估的一種新思路。
圖4 油紙絕緣狀態評估的指標體系
結論
本文提出了模糊物元-TOPSIS法的評估模型，對變壓器油紙絕緣狀態進行評估，并通過實例進行分析，得到以下幾個結論：
1）分別通過擴展德拜等效電路、回復電壓法和極化去極化電流法，建立變壓器油紙絕緣狀態評估的指標體系。
2）通過層次分析法和熵權法，結合了主觀權重和客觀權重的優點，既將專家經驗作為參考指導，又充分利用特征量的原始數據作為客觀依據。
3）通過模糊物元法和逼近理想解法相結合，可以對變壓器油紙絕緣狀態進行有效評估，提出了油紙絕緣狀態評估的一種新思路。
