变压器火灾风险的评估方法、处理器及可读存储介质与流程

1.本发明属于电力工程与火灾风险评估技术领域，尤其涉及一种变压器火灾风险的评估方法、处理器及可读存储介质。


背景技术：

2.火灾是变压器故障中最为严重的类型之一，变压器火灾不但会引起设备的严重损毁，而且会波及邻近的电气设备，对变电站造成严重的破坏，甚至严重威胁运维人员的人身安全。尽管变压器发生火灾的概率较低，但一旦发生将会造成严重的后果，而且随着电压等级的逐渐提高，变压器火灾引发的后果和损失将会愈发严重。
3.由于变压器的火灾多属于突发性的故障，电力行业采取了较多的消防预防措施，以减少变压器火灾所带来的损失。除此之外，尚无有效的手段可以根据变压器的运行状态，对潜在的火灾发生风险进行预测，并及时预警和采取预防措施，减少变压器火灾发生的概率。虽然目前国内外开展了一些关于变压器故障导致火灾的发生发展机理研究，但由于变压器状态数据与故障(如火灾)风险之间的关系非常复杂，尚缺乏相应的综合评价方法和火灾故障的分级算法。因此，亟需提供一种变压器火灾风险的评估方法，以能够科学地评估变压器发生火灾的概率，从而进行火灾预警，避免火灾的发生。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种变压器火灾风险的评估方法、处理器及可读存储介质，旨在解决现有技术中因缺乏对变压器发生火灾的概率进行评估的方法而导致无法进行火灾预警的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种变压器火灾风险的评估方法，其中，变压器火灾风险的评估方法包括：
6.获取变压器内的绝缘油的油质参数和温度；
7.根据油质参数和温度确定第一火灾概率；
8.获取绝缘油内的氧气浓度；
9.根据氧气浓度确定第二火灾概率；
10.根据第一火灾概率、第二火灾概率和火灾权重系数计算得到变压器的综合火灾概率；
11.根据综合火灾概率确定变压器的火灾风险等级。
12.在本发明实施例中，油质参数包括水分含量量化分数、酸值量化分数、介质损耗量化分数、界面张力量化分数和介电强度量化分数。
13.在本发明实施例中，根据油质参数和温度确定第一火灾概率包括：
14.获取油质权重系数；
15.根据水分含量量化分数、酸值量化分数、介质损耗量化分数、界面张力量化分数、介电强度量化分数和油质权重系数计算得到油质因子；
16.将油质因子和温度代入绝缘油火灾概率公式中计算得到第一火灾概率。
17.在本发明实施例中，油质因子的计算公式为：
[0018][0019]
其中，f
oil_water
为水分含量量化分数，单位为ppm；f
oil_acid
为酸值量化分数，单位为mg koh/g；f
oil_dielectric_loss
为介质损耗量化分数，单位为％；f
oil_tension
为界面张力量化分数，单位为mn/m；f
oil_dielectric_strengh
为介电强度量化分数，单位为kv；k1、k2、k3、k4和k5为油质权重系数，且k1 k2 k3 k4 k5＝1，k1、k2、k3、k4和k5均为正数。
[0020]
在本发明实施例中，绝缘油火灾概率公式为：
[0021][0022]
其中，t
oil
为油温，f
oil
为油质因子。
[0023]
在本发明实施例中，获取绝缘油内的氧气浓度包括：
[0024]
获取绝缘油内的可燃气体含量、惰性气体含量和氧气含量；
[0025]
根据可燃气体含量、惰性气体含量和氧气含量计算得到氧气浓度。
[0026]
在本发明实施例中，根据氧气浓度确定第二火灾概率包括：
[0027]
获取预设可燃区间；
[0028]
根据氧气浓度是否处于预设可燃区间确定第二火灾概率。
[0029]
在本发明实施例中，预设可燃区间包括预设可燃下限和预设可燃上限，预设可燃下限的计算公式为：
[0030][0031]
预设可燃上限的计算公式为：
[0032][0033]
其中，g
fuel
为变压器内的可燃气体浓度，lfl
mix
为变压器内的混合气体的可燃下限，ufl
mix
为变压器内的混合气体的可燃上限，c
st
为变压器内的混合气体的化学计量数之比，loc
mix
为变压器内的混合气体的极限氧浓度。
[0034]
为了实现上述目的，本发明第二方面提供一种处理器，被配置成执行根据以上所述的变压器火灾风险的评估方法。
[0035]
为了实现上述目的，本发明第三方面提供一种机器可读存储介质，机器可读存储介质上存储有指令，指令被处理器执行时实现根据以上所述的变压器火灾风险的评估方法。
[0036]
上述技术方案中，根据变压器内的绝缘油的油质参数和温度确定第一火灾概率，即是从变压器内的绝缘油自身的点燃特性对火灾发生概率进行评估，而根据氧气浓度确定
第二火灾概率，即是从绝缘油内的气体的点燃特性对火灾发生概率继续评估，根据第一火灾概率、第二火灾概率和火灾权重系数计算得到变压器的综合火灾概率，并通过计算得到的综合火灾概率可以确定变压器的火灾风险等级，则能够通过综合绝缘油自身和气体的点燃特性对变压器的综合火灾概率进行量化计算，以能够科学地评估变压器火灾发生的概率，保证根据综合火灾概率确定的火灾风险等级的可信度，达到可以真实有效地进行火灾预警，避免火灾发生的目的。
[0037]
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0038]
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
[0039]
图1示意性示出了根据本发明一实施例的变压器火灾风险的评估方法的流程图；
[0040]
图2示意性示出了根据本发明一实施例的变压器火灾风险的评估方法中的步骤200的流程图；
[0041]
图3示意性示出了根据本发明一实施例的变压器火灾风险的评估方法中步骤300的流程图；
[0042]
图4示意性示出了根据本发明一实施例的变压器火灾风险的评估方法中步骤400的流程图。
具体实施方式
[0043]
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
[0044]
需要说明，若本技术实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0045]
另外，若本技术实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
[0046]
图1示意性示出了根据本发明一实施例的变压器火灾风险的评估方法的流程图。如图1所示，在本发明一实施例中，提供了一种变压器火灾风险的评估方法，其中，变压器火灾风险的评估方法包括以下步骤：
[0047]
步骤100，获取变压器内的绝缘油的油质参数和温度。
[0048]
具体地，可以先从变压器的油箱内取出绝缘油，然后通过各类仪器检测得到绝缘油的油质参数和温度。
[0049]
步骤200，根据油质参数和温度确定第一火灾概率。
[0050]
具体地，将油质参数和温度代入预设的计算公式中可计算得到第一火灾概率。当然本发明并不限于此，还可以是预设有表格，根据油质参数和温度进行查表以获得对应的第一火灾概率。
[0051]
步骤300，获取绝缘油内的氧气浓度。
[0052]
具体地，可以通过仪器测量得到绝缘油内混合气体中的氧气浓度。
[0053]
步骤400，根据氧气浓度确定第二火灾概率。
[0054]
步骤500，根据第一火灾概率、第二火灾概率和火灾权重系数计算得到变压器的综合火灾概率。
[0055]
步骤600，根据综合火灾概率确定变压器的火灾风险等级。
[0056]
上述技术方案中，根据变压器内的绝缘油的油质参数和温度确定第一火灾概率，即是从变压器内的绝缘油自身的点燃特性对火灾发生概率进行评估，而根据氧气浓度确定第二火灾概率，即是从绝缘油内的气体的点燃特性对火灾发生概率继续评估，根据第一火灾概率、第二火灾概率和火灾权重系数计算得到变压器的综合火灾概率，并通过计算得到的综合火灾概率可以确定变压器的火灾风险等级，则能够通过综合绝缘油自身和气体的点燃特性对变压器的综合火灾概率进行量化计算，以能够科学地评估变压器火灾发生的概率，保证根据综合火灾概率确定的火灾风险等级的可信度，达到可以真实有效地进行火灾预警，避免火灾发生的目的。需要特别说明的是，本发明中并不限定步骤100和步骤300的先后顺序。
[0057]
在本发明实施例中，油质参数包括水分含量量化分数、酸值量化分数、介质损耗量化分数、界面张力量化分数和介电强度量化分数。具体地，水分含量量化参数可以由油气相色谱检测得到，酸值量化分数可以由酸值测定仪检测得到，介质损耗量化分数可以由介损仪检测得到，界面张力量化分数可以由表面张力仪检测得到，介电强度量化分数可以由介电强度仪检测得到，从而使得综合了多种油质参数，以进一步保证确定的第一火灾概率的可信度。
[0058]
图2示意性示出了根据本发明一实施例的变压器火灾风险的评估方法中的步骤200的流程图。如图2所示，在本发明实施例中，步骤200，根据油质参数和温度确定第一火灾概率包括：
[0059]
步骤201，获取油质权重系数。
[0060]
步骤202，根据水分含量量化分数、酸值量化分数、介质损耗量化分数、界面张力量化分数、介电强度量化分数和油质权重系数计算得到油质因子。
[0061]
步骤203，将油质因子和温度代入绝缘油火灾概率公式中计算得到第一火灾概率。
[0062]
具体地，对应水分含量量化分数、酸值量化分数、介质损耗量化分数、界面张力量化分数和介电强度量化分数这五个油质参数分别预设有油质权重系数k1、k2、k3、k4和k5，且k1 k2 k3 k4 k5＝1，k1、k2、k3、k4和k5均为正数，从而可以对不同的油质参数设定不同的油质权重系数，以能够准确地评估不同油质参数对火灾发生概率的影响程度。同时，通过采用绝缘油火灾概率公式计算第一火灾概率使得第一火灾概率的确定更方便和快捷。
[0063]
在本发明实施例中，油质因子的计算公式为：
[0064][0065]
其中，f
oil_water
为水分含量量化分数，单位为ppm；f
oil_acid
为酸值量化分数，单位为mg koh/g；f
oil_dielectric_loss
为介质损耗量化分数，单位为％；f
oil_tension
为界面张力量化分数，单位为mn/m；f
oil_dielectric_strengh
为介电强度量化分数，单位为kv；k1、k2、k3、k4和k5为油质权重系数，且k1 k2 k3 k4 k5＝1，k1、k2、k3、k4和k5均为正数。
[0066]
具体地，k1＝0.4，k2＝0.2，k3＝0.15，k4＝0.15，k5＝0.1，则油质因子的计算公式更具体可以为：
[0067][0068]
在本发明实施例中，绝缘油火灾概率公式为：
[0069][0070]
其中，t
oil
为油温，f
oil
为油质因子。则可以将油质因子和温度代入绝缘油火灾概率公式中，计算得到第一火灾概率。需要特别说明的是，本发明实施例中的绝缘油火灾概率公式是经过重复推导论证和多次试验验证确定的，能够很好地保证第一火灾概率的可信度。
[0071]
图3示意性示出了根据本发明一实施例的变压器火灾风险的评估方法中步骤300的流程图。如图3所示，在本发明实施例中，步骤300，获取绝缘油内的氧气浓度包括：
[0072]
步骤301，获取绝缘油内的可燃气体含量、惰性气体含量和氧气含量。
[0073]
具体地，变压器内的可燃气体含量、惰性气体含量和氧气含量可以由油气相色谱检测得到。
[0074]
步骤302，根据可燃气体含量、惰性气体含量和氧气含量计算得到氧气浓度。
[0075]
具体地，氧气浓度可以为氧气含量与可燃气体含量、惰性气体含量和氧气含量之和的比值百分比，此外，可燃气体浓度可以为可燃气体含量与可燃气体含量、惰性气体含量和氧气含量之和的比值百分比，惰性气体浓度可以为惰性气体含量与可燃气体含量、惰性气体含量和氧气含量之和的比值百分比。同时，可燃气体浓度、惰性气体浓度和氧气浓度可以分别以g
fuel
、g
nitrogen
和g
oxygen
表示。
[0076]
图4示意性示出了根据本发明一实施例的变压器火灾风险的评估方法中步骤400的流程图.如图4所示，在本发明实施例中，步骤400，根据氧气浓度确定第二火灾概率包括：
[0077]
步骤401，获取预设可燃区间。
[0078]
步骤402，根据氧气浓度是否处于预设可燃区间确定第二火灾概率。
[0079]
具体地，若氧气浓度处于预设可燃区间内，则可以确定第二火灾概率可以为80％；若氧气浓度未处于预设可燃区间内，则可以确定第二火灾概率可以为30％。当然本发明并不限于此，第二火灾概率也可以其他合适的数值，主要是要通过判断氧气浓度是否达到了容易发生火灾的可燃区间内，若达到了则火灾发生的概率比较大，从而可以确定一个较高的第二火灾概率，若未达到则火灾发生的概率比较小，从而可以确定一个较低的第二火灾概率。
[0080]
在本发明实施例中，预设可燃区间包括预设可燃下限和预设可燃上限，预设可燃下限的计算公式为：
[0081][0082]
预设可燃上限的计算公式为：
[0083][0084]
其中，g
fuel
为变压器内的可燃气体浓度，lfl
mix
为变压器内的混合气体的可燃下限，ufl
mix
为变压器内的混合气体的可燃上限，c
st
为变压器内的混合气体的化学计量数之比，loc
mix
为变压器内的混合气体的极限氧浓度。
[0085]
具体地，lfl
mix
的计算公式为：
[0086]
ufl
mix
的计算公式为：
[0087]cst
的计算公式为：z代表o2的当量摩尔数除以燃料的摩尔数；
[0088]
loc
mix
的计算公式为：loc
mix
＝∑yizi/∑yizi/loci，loci表示单个化合物的loc。
[0089]
以上各式中涉及的lfli代表某种可燃气体的燃烧下限，ufli代表某种可燃气体的燃烧上限，yi代表组分i在气相中的摩尔分数(％)，zi代表o2的当量摩尔数除以气相中化合物i的燃料摩尔数。
[0090]
在本发明实施例中，步骤500，根据第一火灾概率、第二火灾概率和火灾权重系数计算得到变压器的综合火灾概率包括：
[0091]
步骤501，获取综合火灾概率公式。
[0092]
步骤502，将第一火灾概率、第二火灾概率和火灾权重系数代入综合火灾概率公式中计算得到变压器的综合火灾概率。
[0093]
具体地，综合火灾概率公式可以为：
[0094]
risk
fire
＝t1×
risk
air
(t
oil
,f
oil
) t2×
risk
lean oxygen
；
[0095]
其中，t1和t2为火灾权重系数，具体地，t1可以为30％，t2可以为70％，则综合火灾概率公式还可以为：
[0096]
risk
fire
＝30％
×
risk
air
(t
oil
,f
oil
) 70％
×
risk
lean oxygen
。
[0097]
在本发明实施例中，火灾风险等级可以分为a、b和c三个级别，c等级为低风险等级，对应的综合火灾概率在30％以下；b等级为中风险等级，对应的综合火灾概率在30％以
上并60％以下；a等级为高风险等级，对应的综合火灾概率在60％以上。
[0098]
具体地，以下将代入具体的数值对变压器的综合火灾概率进行计算说明。
[0099]
(1)当根据变压器绝缘油利用表中的油质参数以及油质因子的计算公式计算得到油质因子为40，并且通过温度检测仪器检测得到变压器内的绝缘油的温度为85℃，则根据绝缘油火灾概率公式可以计算得到第一火灾概率：
[0100][0101]
从而可以说明变压器在正常运行，不易发生火灾。
[0102]
若此时绝缘油内部发生过热，过热点的绝缘油的温度为130℃，则该过热点的第一火灾概率为：
[0103][0104]
说明过热点的绝缘油若发生泄漏，配合其余不确定外界条件下(电弧放电)，则有较大可能发生火灾。
[0105]
(2)当某绝缘油中溶解气体中可燃含量为14.04ppm，其中甲烷2.07ppm(占14.72％)、甲醇2.09ppm(占14.87％)、乙烷0.68ppm(4.85％)、乙烯1.10ppm(7.85％)、乙炔3.11(22.17％)、丙烷4.32ppm(30.77％)、丙烯0.67ppm(4.77％)，通过查阅每种组分对应的可燃上下限，则该混合气体的可燃上下限为：
[0106][0107][0108]
从而可以计算出的混合气体的可燃下限为2.79％，可燃上限为17.19％。
[0109]
同理，还可以计算出混合气体的loc
example
为10.49％，c
st-example
为0.31％。
[0110]
此时，知道变压器内的绝缘油中氧气、氮气测试量，分别2ppm和10ppm，则g
fuel
＝53.92％，g
oxygen
＝7.68％。根据预设可燃下限和预设可燃上限的的计算公式可得：
[0111][0112][0113]
则则根据risk
lean oxygen
＝30％，说明此时不易发生火灾。
[0114]
若变压器出现故障导致空气渗入，使变压器内油中氧气、氮气测试量变为10ppm和20ppm，则g
fuel
＝31％，g
oxygen
＝22.7％。根据预设可燃下限和预设可燃上限的的计算公式重新计算可得：
[0115][0116][0117]
此时，g
oxygen
＝22.7％∈[g
lfl
,g
ufl
]，则risk
lean oxygen
＝80％，有较大可能发生火灾。
[0118]
(3)计算变压器综合火灾概率，确定变压器的火灾风险等级
[0119]
综上，若第一火灾概率为77.75％，第二火灾概率为80％，则根据综合火灾概率的计算公式可以得到有：
[0120]
risk
fire
＝30％
×
risk
air
(t
oil
,f
oil
) 70％
×
risk
lean oxygen
[0121]
＝77.75％
×
30％ 70％
×
80％
[0122]
＝79.325％
[0123]
由于综合火灾概率计算得到为79.325％，处于60％以上，则确定为高风险等级a等级，此时可以控制报警器进行预警，从而使得可以及时进行人工干预，以避免火灾的发生。
[0124]
本发明的另一实施例中提供一种处理器，被配置成执行根据以上所述的变压器火灾风险的评估方法。
[0125]
本发明的又一实施例中提供一种机器可读存储介质，机器可读存储介质上存储有指令，指令被处理器执行时实现根据以上所述的变压器火灾风险的评估方法。
[0126]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0127]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0128]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或
多个方框中指定的功能。
[0129]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0130]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0131]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0132]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。
[0133]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0134]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。