基于金属配位和气体比值漂移的变压器DGA误判识别方法

本发明涉及变压器故障诊断，具体为基于金属配位和气体比值漂移的变压器dga误判识别方法。

背景技术：

1、油浸式电力变压器是电网系统中的核心设备，其运行状态直接关系到电网的安全与稳定。变压器油中溶解气体分析（dga）是目前监测变压器内部潜伏性故障最常用的技术手段。变压器内部发生放电或过热故障时，绝缘油和绝缘纸会发生热裂解，产生氢气及各类特征烃类气体。通过检测这些气体的含量及相对比值，能够评估设备的运行状态。

2、然而，在变压器的实际运行过程中，内部的铜、铁、铝等金属构件在长期热应力与油液老化的作用下，其表面的微量金属元素会游离进入绝缘油中。这些游离的金属元素会与油中的溶解氧或裂解小分子结合，形成不同价态和结构的金属配位物种。这些金属配位物种在特定温度下表现出明显的催化活性，能够明显降低绝缘油分子发生热裂解的活化能，从而在设备尚未达到严重故障温度的条件下，提前诱发特征烃类气体的异常产生。

3、现有的溶解气体分析方法主要依赖于设定的静态气体浓度阈值或固定比值范围进行状态判定，通常忽略了油液中游离金属的催化干扰因素。这种评估方式导致当金属配位物种引发特征气体异常增长时，系统易将这种非故障性气体释放错误诊断为真实的电热故障，从而产生误报警。这种误判不仅增加了现场运维人员不必要的停电检修负担，还影响了状态评估体系的可靠性。因此，需要一种能够量化金属催化干扰并有效分离真实故障风险与误判风险的方法。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题在于传统变压器溶解气体分析在评估设备运行状态时，因变压器内部游离金属的催化作用干扰而产生判断偏差，导致难以分离真实的电热故障风险与金属催化引发的误判问题。

2、为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供一种基于金属配位和气体比值漂移的变压器dga误判识别方法，包括：

4、获取变压器油样并测定变压器油样中的溶解气体含量，根据溶解气体含量计算对应的气体特征比值；

5、根据前后检测周期的气体特征比值，计算提取气体比值漂移率；

6、对变压器油样进行处理与检测，获取目标金属组分的各金属配位物种及金属态物质的相对含量与对应金属的总含量，并将相对含量与总含量进行折算，获取各金属配位物种及金属态物质的等效绝对含量；

7、将气体比值漂移率与对应的等效绝对含量作为联合因子进行运算，生成多维度的误判风险指数；

8、将气体比值漂移率、等效绝对含量、相对含量以及误判风险指数与预设的判定阈值进行逻辑比对，根据比对结果输出对应故障类型的误判风险识别结论与分级预警指令。

9、进一步地，根据溶解气体含量计算对应的气体特征比值，以及根据前后检测周期的气体特征比值，计算提取气体比值漂移率，分别包括：分别计算低能放电相关气体比值、放电相关气体比值以及过热相关气体比值；根据前后检测周期的气体特征比值数据进行差值归一化运算，分别提取低能放电比值漂移率、放电比值漂移率以及过热比值漂移率；在缺乏历史周期的比值数据时，通过对变压器油样执行加速恒温模拟试验，获取等效的比值漂移率。

10、进一步地，对变压器油样进行处理与检测，获取目标金属组分的各金属配位物种及金属态物质的相对含量与对应金属的总含量，并将相对含量与总含量进行折算，获取各金属配位物种及金属态物质的等效绝对含量，包括：将变压器油样在恒温条件下均质化后加入低极性稀释剂进行稀释；通过图谱扫描与组分识别，获取铜、铁、铝金属的各项组分的相对含量，各项组分包括：铜碳配位物种、金属态铜、铜氧配位物种、铁氧配位物种、金属态铁、铝氧配位物种以及金属态铝；测定变压器油样中的总铜含量、总铁含量和总铝含量；将各项相对含量与对应的总含量进行乘积运算折算，分别获取铜碳配位物种等效绝对含量、金属态铜等效绝对含量、铜氧配位物种等效绝对含量、铁氧配位物种等效绝对含量、金属态铁等效绝对含量、铝氧配位物种等效绝对含量以及金属态铝等效绝对含量。

11、基于变压器内部金属催化机理，生成多维度的误判风险指数包括构建低能放电误判风险指数、过热误判风险指数以及复合交叉风险指数：在构建低能放电误判风险指数时，获取预设的金属态铜权重系数与修正项；由于铜碳配位物种与金属态铜对烃类气体的析出具有正向催化作用，而铜氧配位物种表现出背景抑制作用，计算时将低能放电比值漂移率乘以铜碳配位物种等效绝对含量与乘以金属态铜权重系数后的金属态铜等效绝对含量的加和值，再除以铜氧配位物种等效绝对含量与修正项的加和值，生成低能放电误判风险指数。

12、在构建过热误判风险指数时，获取预设的铁氧配位物种权重系数、铝氧配位物种权重系数以及归一化参考含量；结合多重金属氧配位物种在高温环境下的协同催化效应，将过热比值漂移率乘以铜氧配位物种等效绝对含量、乘以铁氧配位物种权重系数后的铁氧配位物种等效绝对含量以及乘以铝氧配位物种权重系数后的铝氧配位物种等效绝对含量的加和值，再除以归一化参考含量，生成过热误判风险指数。

13、在构建低能放电伴过热交叉风险指数与高能放电伴过热交叉风险指数时，获取预设的铁氧配位物种权重系数、金属态铁物种权重系数、修正项以及归一化参考含量；在计算低能放电伴过热交叉风险指数时，将低能放电比值漂移率与过热比值漂移率进行代数叠加，乘以铜碳配位物种等效绝对含量、铜氧配位物种等效绝对含量以及乘以铁氧配位物种权重系数后的铁氧配位物种等效绝对含量的加和值，再除以归一化参考含量；计算高能放电伴过热交叉风险指数时，将放电比值漂移率与过热比值漂移率进行代数叠加，乘以金属态铜等效绝对含量、铜氧配位物种等效绝对含量、乘以铁氧配位物种权重系数后的铁氧配位物种等效绝对含量以及乘以金属态铁物种权重系数后的金属态铁等效绝对含量的加和值，再除以铜碳配位物种等效绝对含量与修正项的加和值。

14、为提高风险指数计算在不同工况下的适应性，在生成多维度的误判风险指数之前，还包括：通过引入基准响应因子与实测响应因子比值对获取的相对含量进行等比例修正，执行跨设备类型检测数据的统一换算；依据目标设备的投运年限，确定呈阶梯式动态赋值的权重系数及基础修正项，并将权重系数及基础修正项引入生成多维度的误判风险指数的运算中，执行基于役龄的全系数分工况自适应修正。

15、为消除极端环境和绝缘劣化对检测数据的掩蔽干扰，生成多维度的误判风险指数还包括执行基于糠醛含量的油纸深度老化干扰扣除：当判定变压器油样中的糠醛含量大于预设的糠醛含量阈值时，采用指数衰减模型计算老化修正系数，将计算所得的各项误判风险指数乘以老化修正系数获得最终修正后的风险指数；在生成多维度的误判风险指数之前，还包括执行水分与杂质抗掩蔽校正：当判定变压器油样中的油中水分含量或颗粒度等级大于预设的油中水分含量启动阈值或预设的颗粒度等级启动阈值时，通过引入水分校正系数与颗粒物校正系数并结合取最大值函数计算补偿项，获取校正后的等效绝对含量，替换实测的等效绝对含量带入对应的风险指数运算中。

16、在风险识别与输出环节，根据比对结果输出对应故障类型的误判风险识别结论与分级预警指令，包括：构建涵盖气体特征与金属配位特征的多条件联合触发逻辑门，当气体比值漂移率、等效绝对含量、相对含量以及对应计算得出的误判风险指数的数值组合同时满足预设的多维参数组合边界时，输出对应的低能放电误判风险、过热误判风险或复合交叉风险的识别结论；针对低油载或紧凑型变压器体系，下调气体比值漂移率的基础判定阈值进行动态阈值补偿；依据误判风险指数的数值分布区间，分别输出轻度风险、中度风险或重度风险的分级预警指令并生成对应运维指导策略。

17、本发明通过引入气体比值漂移率反映气体当前的动态增长特征，结合微量金属的不同价态与配位结构量化其催化能力，利用多维联合公式排除金属催化干扰，实现了复杂工况下变压器电热故障风险与金属催化误判风险的分离，提升了溶解气体分析结果在现场运维评价中的可靠性。

18、本发明提供了基于金属配位和气体比值漂移的变压器dga误判识别方法。具备以下有益效果：

19、1、本发明通过将气体比值漂移率与对应金属配位物种的等效绝对含量作为联合因子进行运算，生成多维度的误判风险指数，该技术特征改变了传统仅依靠静态气体含量进行评估的方式，量化了不同金属配位物种在放电或过热工况下的实际催化能力，这种联合评估方式有效排除了变压器内部游离金属引发的气体异常增长干扰，实现了电热真实故障与催化误判的准确分离，提高了溶解气体分析的判断精度。

20、2、本发明通过引入基于役龄的全系数自适应修正、基于糠醛含量的老化干扰扣除以及水分与杂质抗掩蔽校正机制，对获取的基础参量进行补偿，上述校正特征解决了设备绝缘劣化背景以及受潮、高污染等非理想工况对微量金属检测数据造成的影响，该校正机制保证了底层参量在复杂现场环境下的可靠性，增强了风险评估方法在不同投运年限设备上的普适性。

21、3、本发明通过构建涵盖气体特征与金属配位特征的多条件联合触发逻辑门，并结合风险指数的数值分布区间输出分级预警指令，多条件逻辑判定要求多维参数同时满足设定边界，避免了单一指标偶然波动引发的误报警，同时，分级预警机制将运算所得的风险指数转化为相应的设备运维指导策略，为现场状态复核与停电检修提供了明确的量化决策依据。