摘要 本文以层次分析法为基础，首先对影响电力变压器绝缘状态的因素进行分析并分类，然后对状态等级进行划分，通过获取指标权重并与健康度结合确定评估状态等级。最后通过实例分析证明此方法能有效辨别电力变压器绝缘健康状态等级。
关键词：层次分析；电力变压器；绝缘状态； 健康度
中图分类号：TM712
0 引言
随着国民经济的发展，电力的需求越来越大，对电力系统的要求也越来越高，电力变压器作为电力系统中的核心部件之一，对于电力系统的稳定有着至关重要的作用。目前，我国在运营的电力变压器有一部分已经是运行十几年的老变压器，对于这部分变压器绝缘健康状态的精准评估，对于提高电网的稳定性、国民用电的经济性以及降低由盲目检修造成对人力物力的浪费有着较大的改善[1]。影响电力变压器绝缘健康状态的因素多而繁杂，本文主要从三个方面来对电力变压器绝缘健康状态进行评估，分别是油色谱分析、电气试验、油化试验，借助层次分析相方法来分析变压器绝缘健康状态因素并获取权重，结合健康度获取评估等级[2]。
1 电力变压器绝缘健康状态评估模型的建立
电力变压器由于自身工作的性质，在电场和热场的环境下，使其内部结构存在老化的现象，在数年的运行过程中，绝缘油会慢慢存在一些烃类、一氧化碳、氢气、二氧化碳这些特征气体，也体现这电力变压器的绝缘状态在慢慢的变恶劣。对于绝缘状态的检测可以通过电气试验和油化试验来进行，通过对绕组直流电阻、绕组介损、绕组吸收比、微水含量、油中糠醛等指标的检验完成对绝缘状态的的监测，进而完成对电力变压器绝缘状态的评估[3]。图1是电力变压器绝缘状态的评估模型。
电力变压器的绝缘状态的健康评估最终是通过健康状态值来体现的。根据相关专家与有关文献和论文，构建状绝缘态的健康等级，如表1所示。
电力变压器绝缘状态的指标由于是不同的量纲组成的因此对于不同的量纲的隶属度函数是不同的，定义论域R中的子集A，假设R中的任一元素,,则称为元素p对A的隶属函数，其数值越接近1，代表隶属度越高[5]。当指标越小越好时，对应的公式为：
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当指标越大越好时，对应公式如下式：
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利用改进欧式贴近度的改进公式，定义健康状态，HI越大代表绝缘状态的健康程度越，如公式3所示：
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2层次分析法确定权重模型
层次分析法简称AHP法，是一种将具有复杂联系的问题进行层次划分，由人们的主观判断对其作出决策，此方法借助判断矩阵将定性与定量的问题综合起来，然后进行计算，使其达到一致性检验的标准，使结论更具说服性，同时还将主观的意识通过具体化的形式表现出来，使抽象的主观意识变更更加条理化和科学化[6]。从而可有效的减小由人的主观判断所造成与真实情况的之间的误差，也有益于决策人与分析者之间的商讨，减小决策者的个人偏好导致决策失误，提高了决策的准确性，在多目标规划领域具有广泛的应用价值。层次分析法步骤：
（１）建立模型。将需要决策的问题划分为三个层次，层与层之间是属于所属关系，依次为为目标层、决策层和指标层。
（２）标度量化。对所属同一层的任意两个指标进行两两对比，通过询问相关专家的意见确定其重要程度，并进行量化。
（３）构建判断矩阵。由第二步完成的量化，依据重要性的原则通过两两对比，完成构造判断矩阵A。
（４）获得指标权重。通过对判断矩阵计算获得权重。
其中，判断矩阵中的数值的确定采用常规的九标度法，定权标度如表3所示
表2 Pi与Pj的重要性比较
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由于判断矩阵是人们通过主观决策出来的，并不一定符合要求，因此要进行一致性检验，只有一致性的系数YR小于0.1时，通常认为判断矩阵A符合要求，否则将要重新进行矩阵A的评判[7]。YR的计算公式如下：
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式中的RI为随机指标，如表4所示，CI代表一致性指标，其计算公式如下：
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3实例分析
选取的某地区某变电所某型号为SFPSZ9-120000/220的电力变压器，工作环境为室外，在2001年投入使用，设计的寿命为30年。通过在2018年6月20日测得的数据对评估模型进行检验，对数据进行整理后，如表3所示。
表3 电力变压器绝缘状态实验数据
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在图1的基础上，邀请专家对H2含量、C2H2含量、CxHx的含量、CO相对产气速率、CO2的相对产气速率这五个指标依据重要性原则进行评价，建立判断矩阵A1。
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再对直流电阻不平衡系数、吸收比、绕组介损、套管介损、漏电电流、铁芯接地电流这六个指标进行评价，得到判断矩阵A2。
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最后通过对微水含量、油介损、击穿电压、糠醛含量四个指标进行评价得到判断矩阵A3
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通过MATLAB仿真软件的编程来计算各个指标在对应层次的权重，得到a11=0.2360，a12=0.0408, a13=0.2435, a14=0.1923, a15=0.2869；a21=0.3356，a22=0.0562，a23=0.0221，a24=0.1655，a25=0.3356，a26=0.0849；a31=0.0431，a32=0.3891，a33=0.4104，a34=0.1574。
对于油色谱分析、电气试验、油化试验三个项目层进行分析。
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得到其对应的权重为0.4436、0.3876、0.1688，通过阅读相关文献和咨询有关专家对其修正，最终为b1=0.4078，b2=0.3718，b3=0.2204。
通过公式3计算最终得到HI=0.506，与表1的评估等级表相对比，可知此变压器的绝缘状态健康程度属于正常范围，通过现场实际勘测，由于运行年限较长，绝缘油中的H2、C2H2含量较高，但尚未达到严重影响绝缘健康的程度，因此变压还是处于正常运行状态。此变压器是2001年投入使用的，在截止测量数据前并没有发生重大事故，与实际的结果相符合。
4 结论
文中在对变压器绝缘状态分层的基础上，根据专家打分确定各个指标权重，对绝缘状态健康值(HI)的计算采用的是模糊数学与欧式贴近度的方法，最终获得变压器绝缘状态的评估。同时以实际运行的变压器为案例对模型进行计算，证明该模型的实用性与有效性。
参考文献
[1]张晗,常安,王奇,等.基于多源信息的变压器状态评价方案研究与应用[J].高压电器,2016,52(2):19.27.
[2]范辉,高树国,王学磊,等.多指标加权分析的变压器故障油色谱诊断方法可靠性评估[J].高压电器.2016,52(6):178.182.
[3]张镱议,廖瑞金,杨丽君,等.基于云理论的电力变压器绝缘状态评估方法[J].电工技术学报,2012,27(5):13.20.
[4]郭永基.中小容量电力变压器寿命评估的新方法[J].电力系统自化,2001,25(21):
38-41.
[5] 朱永利,申涛,李强.基于支持向量机和DGA的变压器状态评估方法[J].电力系统及其自动化学报,2008,20( 6) : 111-115.
[6] 廖瑞金,王谦,骆思佳.等.基于模糊综合评判的电力变压器运行状态评估模型[J]电力系统自动化,2008,32 (3) :70-74．
[7] 张松,王晓虎,浦知新.智能变电站状态监测系统工程应用[J]江苏科技信息,2012(2)：27-30.
作者简介：王智越，男，1993年生，硕士研究生，研究方向为电力电子与电气传动.