年4月19日畢業(yè)設(shè)計(jì)翻譯文檔僅供參考利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)預(yù)測(cè)變壓器油中呋喃含量阿聯(lián)酋沙迦，美國(guó)沙迦大學(xué)，電氣工程系，郵政信箱26666阿聯(lián)酋阿布扎比，阿布扎比水電和阿布扎比電力傳輸管理局和迪斯派奇公司（輸電），173信箱，摘要-在變壓器中，變壓器油中對(duì)油浸漬紙的老化狀態(tài)評(píng)估的呋喃化合物濃度能有效的測(cè)量，呋喃含量濃度變化率對(duì)纖維素絕緣材料惡化率及其嚴(yán)重性的評(píng)估至關(guān)重要，這促進(jìn)了變壓器油中呋喃含量作為變壓器狀態(tài)評(píng)估及相應(yīng)的資產(chǎn)管理的有效參數(shù)，在本文中，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)對(duì)油參數(shù)和呋喃含量之間聯(lián)系的研究，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同輸入?yún)?shù)的組合已知纖維素紙降解相關(guān)的變壓器來(lái)預(yù)測(cè)呋喃含量，這些輸入?yún)?shù)是一氧化碳（CO）、二氧化碳(CO2)，水含量，酸度，擊穿電壓(BDV)。四十臺(tái)變壓器的真實(shí)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，提議的模型能夠預(yù)測(cè)呋喃含量，平均有90%的準(zhǔn)確性。因此，這個(gè)模型提高了油化學(xué)試驗(yàn)分析和溶解氣體分析（DGA）效率和評(píng)估變壓器固體絕緣狀況的能力。I簡(jiǎn)介

作為電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)反常的結(jié)果，公用事業(yè)已經(jīng)過(guò)很好的發(fā)達(dá)資產(chǎn)管理計(jì)劃爭(zhēng)取優(yōu)化她們的經(jīng)營(yíng)成本。接近發(fā)達(dá)的資產(chǎn)管理計(jì)劃，有限條件評(píng)估和可靠的電力基礎(chǔ)設(shè)施的剩余壽命的估計(jì)方法是主要的，電力變壓器在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是最重要的部分由于其高資金成本和直接影響網(wǎng)絡(luò)可靠性。運(yùn)行中的電力變壓器常遭受某些電的、熱的、機(jī)械的、環(huán)境壓力以至于嚴(yán)重影響它的絕緣完整。這降低了變壓器在運(yùn)行中的能力和它的使用周期。因此，已開(kāi)發(fā)的幾種狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷的方法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的變壓器狀態(tài)評(píng)估。 最重要和最可靠的監(jiān)測(cè)技術(shù)是絕緣監(jiān)測(cè)方法。這是因?yàn)樽儔浩鬟\(yùn)行可靠性主要依靠它的絕緣系統(tǒng)去承受外部和內(nèi)部壓力的能力。另外，電力變壓器剩余的使用期限等于它的纖維素紙絕緣的使用期限。因此，高效的變壓器生存管理是經(jīng)過(guò)接近可靠的診斷和它的紙絕緣狀態(tài)評(píng)估來(lái)實(shí)現(xiàn)的。浸過(guò)油的纖維素分解由于三個(gè)主要機(jī)制：水解，氧化降解（高溫分解機(jī)制），熱降解【1-3】。在變壓器油中，經(jīng)過(guò)加速老化試驗(yàn)和實(shí)地觀察已經(jīng)提出了若干參數(shù)來(lái)評(píng)估退化纖維素絕緣紙，如拉伸強(qiáng)度，聚合程度（DP）和呋喃含量。變壓器中呋喃含量濃度能有希望間接測(cè)量變壓器紙絕緣老化。呋喃含量的測(cè)量包括測(cè)量變壓器油中溶解的5個(gè)糠醛，其穩(wěn)定性不同?？啡┯?-呋喃甲醛，5-羥甲基-2-呋喃甲醛，2—糠輯酸，呋喃甲醇，5-甲基-2-呋喃甲醛和2-乙?；秽衔锝M成。2-呋喃甲醛是最穩(wěn)定的測(cè)量化合物；然而，除2-呋喃甲醛之外的所有的呋喃化合物檢測(cè)絕緣油可達(dá)140℃在實(shí)用程序，呋喃含量作為降解測(cè)量變壓器固體絕緣中得到廣泛接受，因?yàn)樗歉鼘?shí)際的在線油采樣，而不需要有一個(gè)變壓器停電。變壓器油中的呋喃含量的優(yōu)勢(shì)，油品質(zhì)量測(cè)量和溶解氣體分析，在變壓器固體絕緣診斷方面。變壓器油中糠醛含量和聚合度之間的直接關(guān)系已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在支持呋喃含量的有效性纖維素紙作為間接監(jiān)測(cè)技術(shù)理想實(shí)驗(yàn)中[2].評(píng)估電力變壓器固體絕緣材料聚合度和糠醛之間的聯(lián)系已被發(fā)現(xiàn)[3].糠醛的增加已經(jīng)聯(lián)系到拉伸強(qiáng)度的減少；然而，進(jìn)一步的工作是需要正式這種關(guān)系[4]。測(cè)量呋喃含量作為變壓器狀態(tài)評(píng)估和其生命周期的估計(jì)一種高效和實(shí)用工具已被調(diào)查。在一個(gè)巨大的礦物油浸式變壓器群里中實(shí)施一項(xiàng)大規(guī)模調(diào)查，解釋某些變壓器油中呋喃含量濃度的臨界值，表示變壓器從正常到故障的工作狀態(tài)[5]。余下的變壓器壽命以變壓器群體分布為基礎(chǔ)使用統(tǒng)計(jì)方法來(lái)計(jì)算。另外，同意被提議的呋喃含量與纖維素紙水分含量有關(guān)[1].研究證明，在變壓器油中總的呋喃濃度是對(duì)紙退化的一個(gè)更可靠的指示比每個(gè)特別的呋喃。盡管每個(gè)特別的呋喃化合物能夠在溶解氣體分析中說(shuō)明不同類型的故障和嚴(yán)重程度[6]。一個(gè)全面的診斷方法是根據(jù)變壓器內(nèi)部氣體和油的質(zhì)量參數(shù)和糠醛，以及與關(guān)聯(lián)糠醛與聚合程度之間的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性[6]。趨勢(shì)分析[7]利用DGA的糠醛診斷變壓器老化之間的相關(guān)性。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)提出了糠醛作為突出的投入使用，以評(píng)估電力變壓器老化。電力變壓器相對(duì)老化程度（RAD）計(jì)算使用紙和油的質(zhì)量參數(shù)，如糠醛，一氧化碳（CO）濃度，界面張力和酸度作為輸入[8].后來(lái)研究提出三個(gè)輸入，它們是CO濃度，CO2濃度和糠醛，自它們是紙老化的產(chǎn)物【9】。然而，這些方法在利用中幾乎不考慮成本效益，這是因?yàn)橛羞秽孔鳛檩斎肽Ｐ拖喈?dāng)?shù)脑黾恿四Ｐ统杀?，在本文中利用人工神?jīng)網(wǎng)絡(luò)變壓器油中呋喃含量的預(yù)測(cè)模型已經(jīng)成熟，這個(gè)使用模型在研究中利用油分解電壓，含水量，酸度和CO,CO2的濃度作為輸入模型。比較而言，在花費(fèi)方面，獲得這些參數(shù)不認(rèn)為是一個(gè)大的負(fù)擔(dān)；因此，在這研究中被提議的模型在實(shí)踐中能有效的實(shí)施.II材料和方法變壓器單元在研究中使用的四十臺(tái)變壓器屬于阿布扎比傳輸和迪斯派奇公司（特蘭斯科）在模型中使用的培訓(xùn)和測(cè)試數(shù)據(jù)收集從變壓器額定電壓220/33千伏，132/11千伏，380/15千伏和33/11千伏及不同年齡的變壓器的維修記錄。在測(cè)試變壓器所用的油是礦物環(huán)烷油。油化學(xué)試驗(yàn)，溶解氣體和呋喃含量擊穿電壓是一個(gè)變壓器油中雜質(zhì)的測(cè)量，如氧化和水含量。根據(jù)IEC60156方法進(jìn)行介電強(qiáng)度耐壓試驗(yàn)。纖維素老化過(guò)程是在變壓器油中的含水量增加的主要來(lái)源之一。在變壓器油中，這介紹在油擊穿電壓和呋喃含量之間的關(guān)系。由于紙和油降解產(chǎn)生水。它減少了介電強(qiáng)度，絕緣材料加速老化過(guò)程中形成的高應(yīng)力區(qū)域。因此，水，既促進(jìn)又造成絕緣紙降解[1]化學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用IEC60814方法測(cè)定含水量。變壓器油中的酸性，有助于促進(jìn)水解纖維素紙絕緣紙降解。這個(gè)過(guò)程最終產(chǎn)生葡萄糖變?yōu)樽儔浩饔瓦秽幕衔铩Ｋ岫仁腔瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)ASTMD974衡量標(biāo)準(zhǔn)CO和CO2濃度是經(jīng)過(guò)進(jìn)行溶解氣體分析來(lái)測(cè)量的。超過(guò)一定閾值的一氧化碳和二氧化碳高濃度氣體的存在是一個(gè)熱降解纖維素紙的指示。因此，在實(shí)用工具中，CO2/CO比作為檢測(cè)變壓器紙絕緣故障的參數(shù)。然而，變壓器油中CO和CO2的產(chǎn)生由于變壓器油的惡化和不但僅纖維素紙，減少這些氣體對(duì)電力變壓器固體絕緣油的評(píng)估。變壓器中呋喃含量的測(cè)量是根據(jù)ASTMD-1533標(biāo)準(zhǔn)采用高性能的液體色層分析技術(shù)。表1顯示了在研究中使用的油測(cè)試數(shù)據(jù)樣本。從表中顯而易見(jiàn)的，變壓器油結(jié)果涵蓋了廣泛的變壓器油的條件。表1：油測(cè)試數(shù)據(jù)樣本TR#CO（ppm）CO2(ppm)含水量（ppm）酸度（KOH/g）擊穿電壓（kv）呋喃含量（ppm）542817.96T31939128350.142314.11T92982710210.19544.231573.06T162291230130.11602.81T263742836120.03891.57C人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型變壓器油中的呋喃含量利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)經(jīng)過(guò)呋喃含量與油參數(shù)的關(guān)聯(lián)絕緣紙降解的作用。在本文中，三種不同方案研究依靠人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入特征矢量。在第一個(gè)方案中輸入產(chǎn)品是CO和CO2。油質(zhì)量測(cè)試，第二種方案是以擊穿電壓，含水量和酸度為輸入產(chǎn)品，第三種方案輸入產(chǎn)品是第一二種的組合，因此第三種方案輸入是CO，CO2，擊穿電壓，含水量和酸度。在這項(xiàng)研究中用于多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的變壓器油中參數(shù)之間的關(guān)系。圖1顯示了典型的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與三層架構(gòu)：輸入層，隱藏層和輸出層在第一層的每個(gè)輸入樣本被送到經(jīng)過(guò)隱藏層加權(quán)連接鏈接。隱藏層計(jì)算其凈激活下列公式：(1)隱藏層的輸出是一個(gè)其凈激活的非線性函數(shù)。輸出層計(jì)算其凈激活下列公式：(2)圖1.典型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)其中d是產(chǎn)品數(shù)，是隱藏層中神經(jīng)細(xì)胞數(shù)，表示輸入單元和隱藏單元之間的重量，是輸出單元和隱藏單元之間的重量，輸出層產(chǎn)生輸出作為其凈激活的非線性函數(shù)。反向傳播（BP）是利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提出的訓(xùn)練方法。方向傳播的重量值（，），以盡量減少的預(yù)測(cè)和實(shí)際產(chǎn)出使用梯度下降學(xué)術(shù)之間的距離。因此，非線性連續(xù)棕黃S型函數(shù)被用作隱藏和輸出神經(jīng)元的激活函數(shù)。了解到這是該模型的訓(xùn)練誤差最小化均方誤差的最優(yōu)權(quán)重（，）。兩個(gè)隱層人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，提供最佳性能的相關(guān)性模型。在研究中使用的測(cè)量樣品標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化的最大價(jià)值，提高建議的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的性能，并提高其預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。許可-1策略是用于培訓(xùn)和測(cè)試人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建議有機(jī)會(huì)預(yù)測(cè)所有測(cè)量樣本。研究人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)精度測(cè)量使用絕對(duì)百分比誤差（APE）和平均絕對(duì)百分比誤差（MAPE值）的標(biāo)準(zhǔn)方程分別為3和4所示。（3）（4）是網(wǎng)絡(luò)實(shí)際輸出，是網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)輸出，N是變壓器樣本數(shù)III結(jié)果與討論圖2描繪了變壓器油中呋喃含量的實(shí)測(cè)值，連同她們的預(yù)測(cè)值作為輸入功能使用CO和CO2。在這種情況下，平均預(yù)測(cè)精確度打算為65%。這些結(jié)果證實(shí)了CO和CO2與變壓器油中呋喃含量之間的相關(guān)性依照在[7]中提到的。然而，呋喃含量預(yù)報(bào)精度相對(duì)較低，能夠解釋由于實(shí)際情況，CO和CO2都的生產(chǎn)不可是絕緣紙，而且是變壓器油的降解。由