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电力变压器油纸绝缘寿命预测模型和可靠度评估方法研究

作　者: 龚森廉
导　师: 王有元
学　校: 重庆大学
专　业: 电气工程
关键词: 油纸绝缘电热联合加速寿命试验寿命模型 BP神经网络可靠度
分类号: TM855
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

电力变压器是电网中变配电能量传输和转换的核心，其安全可靠运行是电网运行的重要保障。油纸绝缘作为电力变压器内绝缘的重要组成形式，在长期的运行过程中受到以电-热应力为主的多因子老化影响，其绝缘性能下降，直接威胁到变压器的安全运行。因此，及时准确地评估油纸绝缘的可靠度水平，有利于避免绝缘故障发生，保证变压器的可靠运行，最大限度地提高其设备利用率。本文首先对油纸绝缘样品的电热联合加速寿命试验方案进行了优化，对油纸绝缘样品寿命进行了威布尔分布检验，得到了油纸绝缘寿命样品威布尔分布参数；然后建立了油纸绝缘威布尔分布特征寿命的BP神经网络预测模型，并与传统的FALLOU模型和RAMU模型进行了对比分析；最后提出了一种基于电压、温度和时间的油纸绝缘可靠度的曲线簇评估方法。取得的主要成果有：基于格子点法构作均匀试验设计方法，优化选取油纸绝缘电热联合加速寿命试验点，从而降低试验数据的分散性，缩短试验周期，节省试验成本。对加速寿命试验数据的分析结果表明：油纸绝缘样品的寿命分布满足威布尔分布的所有假定条件，服从威布尔分布。以试验温度和试验电压为输入层向量、样品的威布尔特征寿命值为输出层向量，建立了油纸绝缘威布尔特征寿命值的BP神经网络预测模型，并给出了预测模型的结构参数。与传统FALLOU模型和RAMU模型相比：RAMU模型的预测精度较低，FALLOU模型的预测精度较高，而BP神经网络模型的预测精度最高。绘制出不同试验电压和试验温度下油纸绝缘可靠度与时间的关系曲线簇，得出了不同试验条件下可靠度随着时间的变化规律，提出一种以电压、温度和时间为特征参量的油纸绝缘可靠度的曲线簇评估方法，并在已知威布尔分布参数和未知威布尔分布参数两种情况下验证了该方法的有效性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 研究电力变压器油纸绝缘可靠度评估方法的意义  8-9
  1.2 电力变压器油纸绝缘老化及寿命评估的国内外研究现状  9-13
    1.2.1 油纸绝缘老化形式的研究现状  9-11
    1.2.2 油纸绝缘老化判据的研究现状  11-12
    1.2.3 油纸绝缘寿命评估的研究现状  12-13
  1.3 可靠性加速寿命试验的研究现状  13-16
    1.3.1 加速寿命试验的定义和分类  13-14
    1.3.2 加速寿命试验常用的分布  14-15
    1.3.3 加速寿命试验常用的模型  15-16
  1.4 BP 神经网络概述  16-17
  1.5 本文的主要研究内容  17-18
2 电力变压器油纸绝缘电热联合加速寿命试验及数据分析  18-33
  2.1 电力变压器油纸绝缘电热联合加速寿命试验方案  18-24
    2.1.1 试验电路原理及布置  18-19
    2.1.2 试验电极及样品  19-20
    2.1.3 试验样品的制备  20-21
    2.1.4 试验电压与温度选取  21-22
    2.1.5 基于格子点法构作均匀试验设计的试验点优化  22-23
    2.1.6 试验步骤及内容  23-24
  2.2 油纸绝缘电热联合加速寿命试验数据分析  24-32
    2.2.1 油纸绝缘样品的加速寿命试验数据  24-26
    2.2.2 油纸绝缘样品寿命数据的威布尔分布检验  26-30
    2.2.3 油纸绝缘样品寿命数据的威布尔分布参数估计  30-32
  2.3 小结  32-33
3 油纸绝缘样品威布尔分布特征寿命的预测方法  33-44
  3.1 油纸绝缘样品特征寿命预测的 FALLOU 模型和 RAMU 模型  34-38
    3.1.1 FALLOU 模型和 RAMU 模型  35
    3.1.2 FALLOU 和 RAMU 模型的多元回归参数估计  35-38
  3.2 油纸绝缘样品特征寿命预测的 BP 神经网络模型  38-40
    3.2.1 BP 神经网络结构的确定  38-39
    3.2.2 BP 神经网络的建模  39-40
  3.3 FALLOU、RAMU 和 BP 神经网络寿命预测模型的对比分析  40-43
    3.3.1 模型检验数据  40
    3.3.2 FALLOU、RAMU 和 BP 神经网络模型的预测精度分析  40-43
  3.4 小结  43-44
4 油纸绝缘可靠度的曲线簇评估方法及试验验证  44-52
  4.1 可靠度曲线簇评估方法的提出  44-45
  4.2 已知威布尔分布参数时可靠度曲线簇评估方法的试验验证  45-49
    4.2.1 单一因子变化时的试验验证  45-48
    4.2.2 温度和电压共同变化时的试验验证  48-49
  4.3 未知威布尔分布参数时可靠度曲线簇评估方法的试验验证  49-51
    4.3.1 油纸绝缘样品寿命威布尔分布参数的确定  49
    4.3.2 温度和电压共同变化时的试验验证  49-51
  4.4 小结  51-52
5 结论  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-59
附录  59
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  59
  B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目  59

电力变压器油纸绝缘寿命预测模型和可靠度评估方法研究

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