一种基于模糊综合评价的绝缘废油评估与分类方法与流程

1.本发明属于绝缘废油评估和分类领域，具体涉及一种基于模糊综合评价的绝缘废油评估和分类方法。


背景技术：

2.矿物绝缘油具有良好的绝缘及散热特性，广泛地应用在油浸式电力变压器中。在变压器正运行过程中，绝缘油会因为老化或环境污染成为废油；此外，变压器故障时会产生大量废旧矿物油，泄露并储存在事故油池中。废油的品质良莠不齐，轻度污染的废油只需要经过简单过滤处理便可回收利用，重度劣化的废油将只能焚烧或掩埋处理。然而，由于缺乏科学合理的废油状态评估分级方法，目前我国电力系统对废油的处理存在盲目性，造成了一定的资源浪费，甚至引发环境污染并成为生产中的安全隐患。因此，亟需提出一种有效的废油评价分级方法为后续处理提供指导。
3.由于电力变压器的运行工况及应用环境的特点，变压器绝缘废油的特性参数与现有的研究中的废油存在一定差异，现有的评价分级方法不再适用，针对变压器绝缘废油的评估分级需要结合其基本特性参量进行。在众多的分类评价方法中，模糊综合评价由于具有多因子综合性、灵活性和适用性强并且能够减少人为主观因素影响的特点，在对绝缘介质状态评估中得到了广泛地应用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于基于模糊综合评价对绝缘废油评估和分类，进而对变压器绝缘废油的处理提供指导。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：油浸式变压器绝缘废油评估和分类方法，包括：
6.获取待评估的绝缘废油的5项评价指标的实际测量数据，其中，所述评价指标包括含水量、酸值、界面张力、击穿电压和介质损耗因数，所述评价指标构成因子集u＝{水含量、酸值、击穿电压、界面张力、介质损耗因数}；
7.建立评价集，其中，评价集v＝{ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、
ⅴ
}，评价集中各元素表示废油分类，即废油的老化程度，ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ和
ⅴ
分别表示未老化、轻老化、中老化、重老化和严重老化；
8.确定每个评价指标的隶属度函数，并根据所述隶属度函数，确定所述待评估的绝缘废油的每个评价指标对于每个废油分类的隶属度，得到所述绝缘废油的隶属度矩阵r；
9.确定每个评价指标的权重；
10.根据所述每个评价指标的权重和隶属度矩阵，确定待评估的绝缘废油的模糊综合评价；
11.根据最大隶属度准则，确定待评估的绝缘废油的老化程度，
12.其中，隶属度函数表示为：
13.第j个指标对第ⅰ类废油，
14.对数值越大污染越重的指标：
[0015][0016]
对数值越大污染越轻的指标：
[0017][0018]
第j个指标对第k类废油，k＝2,3,4，
[0019]
对数值越大污染越重的指标：
[0020][0021]
对数值越大污染越轻的指标：
[0022][0023]
第j个指标对第
ⅴ
类废油，
[0024]
对数值越大污染越重的指标：
[0025][0026]
对数值越大污染越轻的指标：
[0027]
[0028]
其中，x表示某一检测废油第j项评价指标的实测值，a
j,k
表示第j项评价指标对第k类油的标准限值。
[0029]
进一步地，所述确定每个评价指标的权重包括：
[0030]
对数值越大污染越重的指标，第i项评价指标的初始权重为：
[0031][0032]
对于数值越大污染越轻的指标，其初始权重为：
[0033][0034]
其中，ci表示第i项评价指标的实测值，si为第i项评价指标的标准限值；
[0035]
对每个评价指标的初始权重进行归一化，得到每个评价指标的权重ai，用公式表示为：
[0036][0037]
其中，n表示评价指标的总数量。
[0038]
本发明的有益效果在于：
[0039]
本发明采用模糊综合评价方法对绝缘废油进行评价分级，将变压器绝缘废油的主要特征参量作为评价因子，构建评价指标体系；分析各个指标的权重，建立相应的模糊综合评价。通过有针对性的对变压器绝缘废油进行分级处理，为不同级别的绝缘废油提供不同的处理方式，指导工程师和相关技术人员进行后续的处理和运用。通过对绝缘废油进行模糊综合评价，实现对不同等级的废油进行不同的处理，从而避免不必要的浪费，降低成本，提高资源利用效率。
附图说明
[0040]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
[0041]
图1是油浸式变压器绝缘废油评估和分类方法的示意性流程图。
具体实施方式
[0042]
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0043]
图1是根据本技术的一个实施例所示的油浸式变压器绝缘废油评估和分类方法的示意性流程图。该方法基于模糊综合评价方法。糊综合评价方法是一种基于模糊数学的多因素综合评价方法，其基本思想是将评价对象的各个指标或因素量化成模糊数，并将它们归纳为几个等级或程度。在这个过程中，模糊数的特点是可以用概率或隶属度来描述，可以更好地表达事物的不确定性和模糊性。然后，通过对各个因素权重的分配，计算出综合评价的模糊度，并对结果进行模糊分类，得出最终的综合评价结果。以下结合附图进行说明。如图1所示，该方法可以包括：
[0044]
s1：获取待评估的绝缘废油的5项评价指标的实际测量数据，其中，所述评价指标包括含水量、酸值、界面张力、击穿电压和介质损耗因数，所述评价指标构成因子集u＝{水含量、酸值、击穿电压、界面张力、介质损耗因数}。所述数据的获取方式可以按照国家标准《电力用油(变压器油、汽轮机油)取样方法(gb/t7597-2007)》收集。例如，可以通过国家标准《电力用油(变压器油、汽轮机油)取样方法(gb/t 7597-2007)》收集电网企业中油浸式变压器绝缘油样品的相关数据。
[0045]
模糊综合评价需要综合考虑多个因素，因此在设定指标和评价等级时需要进行科学合理的制定，以准确反映绝缘废油的质量和特点。
[0046]
绝缘油中的水分含量是判断其污染程度的重要指标之一。水分含量越高，说明绝缘油中的污染物质含量也会相应增加。
[0047]
酸度是判断绝缘油老化程度的重要参数之一。高酸值的绝缘废油需要进行严格的处理，以保证其安全使用。
[0048]
击穿电压是衡量绝缘油的绝缘性能的重要指标之一。如果绝缘废油的击穿电压低于一定标准，说明绝缘油的绝缘性能已经严重下降。
[0049]
界面张力是衡量绝缘油分子间相互作用力大小的重要参数之一。如果绝缘废油的界面张力较低，说明绝缘油中可能含有一些有害物质或污染物质。
[0050]
介质损耗因数是衡量绝缘油对电磁波传播的吸收程度的重要参数之一。如果绝缘废油的介质损耗因数高于一定标准，说明绝缘油可能含有一些电解质或有机杂质。
[0051]
因此，选择水含量、酸值、击穿电压、界面张力和介质损耗因数作为综合评价绝缘废油的指标，可以全面反映绝缘废油的污染程度、老化程度、绝缘性能和杂质含量等方面的信息，有助于根据不同的指标进行分级处理。
[0052]
s2：建立评价集，其中，评价集v＝{ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、
ⅴ
}，评价集中各元素表示废油分类，即废油的老化程度，ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ和
ⅴ
分别对应未老化、轻老化、中老化、重老化和严重老化。在一些实施例中，可以通过国家标准《电工流体变压器和开关用的未使用过的矿物绝缘油(gb 2536-2011)》建立相关评价集。
[0053]
s3：确定每个评价指标的隶属度函数，并根据所述隶属度函数，确定所述待评估的绝缘废油的每个评价指标对于每个废油分类的隶属度，得到所述绝缘废油的隶属度矩阵r。
[0054]
在一些实施例中，所述隶属度函数可以是梯形隶属度函数，所述隶属度函数可以表示为：
[0055]
第j个指标对第ⅰ类废油，
[0056]
对数值越大污染越重的指标：
[0057][0058]
对数值越大污染越轻的指标：
[0059][0060]
第j个指标对第k类废油，k＝2,3,4，
[0061]
对数值越大污染越重的指标：
[0062][0063]
对数值越大污染越轻的指标：
[0064][0065]
第j个指标对第
ⅴ
类废油，
[0066]
对数值越大污染越重的指标：
[0067][0068]
对数值越大污染越轻的指标：
[0069][0070]
其中，x表示某一检测废油第j项评价指标的实测值，a
j,k
表示第j项评价指标对第k类油的标准限值。
[0071]
对各级废油的隶属程度样本是用隶属度来刻画的，隶属度用隶属函数表述，只能在[0,1]之间进行取值，也即是：0≤u(x)≤1。按照各指标隶属度的废油等级,确定出不同的隶属函数。按照公式(1)-(6)分别建立各因子的隶属函数，然后将相应的实测值代入，即可得到各废油监测的隶属度矩阵r。
[0072]
其中，
[0073][0074]ri
＝{u
i1
,u
i2
,...,u
im
}，m表示评价集中元素的个数。
[0075]
s4：确定每个评价指标的权重。
[0076]
在模糊综合评价方法中，不同评价因素或指标对评价结果的贡献是不同的，因此需要对这些因素或指标进行权重分配。权重w是表示各因素或指标在评价中所占比重的系数，它的大小与该因素或指标对评价结果的影响程度成正比。
[0077]
对数值越大污染越重的指标，第i项评价指标的初始权重为：
[0078][0079]
对于数值越大污染越轻的指标，其初始权重为：
[0080][0081]
其中，ci表示第i项评价指标的实测值，si为第i项评价指标的标准限值。使用上述公式计算出来的权重值可能会大于1，也因此需要使用归一化公式对各项指标进行归一化处理。
[0082]
对每个评价指标的初始权重进行归一化，得到每个评价指标的权重ai，用公式表示为：
[0083][0084]
其中，n表示评价指标的总数量。
[0085]
该权重a＝{a1,a2,a3,...,an}，其为v上的模糊子集。一般情况下，
[0086]
s5：根据所述每个评价指标的权重和隶属度矩阵r，确定待评估的绝缘废油的模糊综合评价b。
[0087]
其中，其中，为算子符。
[0088]
s6：根据最大隶属度准则，确定待评估的绝缘废油的老化程度。
[0089]
确定了绝缘废油的老化程度之后，对变压器绝缘废油进行分级处理，为不同级别的绝缘废油提供不同的处理方式，指导工程师和相关技术人员进行后续的处理和运用。
[0090]
下面通过具体的实例说明以上过程。
[0091]
以国家电网公司武汉高压研究所从大亚湾核电站、珠海电力建设工程公司新堂变电站和清选电力局百佳变电站采集的6种变压器绝缘油样品的5个理化性能指标数据为例如表1所示。
[0092]
表1六种废油的实际测量值
[0093][0094]
具体选择了废油检测的5个评价指标：水含量、酸值、击穿电压、界面张力和介质损耗因数。通过这些数据，以此建立了因子集u＝{水含量、酸值、击穿电压、界面张力、介质损耗因数}；确定相应的评价集v＝{ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、
ⅴ
}，废油的老化程度因此分为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、
ⅴ
五类，相应的老化程度为未老化、轻老化、中老化、重老化、严重老化。表2是废油质量标准限值表。
[0095]
表2废油质量标准限值
[0096][0097]
对各级废油的隶属程度样本是用隶属度来刻画的，隶属度用隶属函数u(x)表述，u(x)只能在[0,1]之间进行取值，也即是：0≤u(x)≤1。按照各指标隶属度的废油等级，确定出不同的隶属函数如公式(1)-(6)：
[0098]
以实测值“废油1”为例，根据相应的实测数据得到其隶属度矩阵为：
[0099][0100]
在模糊综合评价方法中，不同评价因素或指标对评价结果的贡献是不同的，因此需要对这些因素或指标进行权重分配。权重w是表示各因素或指标在评价中所占比重的系数，它的大小与该因素或指标对评价结果的影响程度成正比。以实测值“废油1”为例，根据相应的实测数据得到其权重结果如表3所示。
[0101]
表3废油1各参数的权重
[0102][0103]
各废油的模糊综合评价结果如表4所示。在确定最终废油类别时，采用最大隶属度原则，即隶属度最大值所在的级别为最终的废油类别，也是该模糊综合评价的最终结果。在废油1的模糊综合评价结果中，其最大的隶属度为0.4669，则废油1的最终油质类别为
ⅴ
级，其老化程度为严重老化。同理，可得到其它废油的油质类别评价结果见表4。
[0104]
表4模糊综合评价结果
[0105][0106]
根据表4中各指标的权重和各废油的评价值，得出各废油的油质类别和老化程度评价结果。采用最大隶属度原则，即隶属度最大值所在的级别为最终的废油类别，也是该模糊综合评价的最终结果，可以得出以下结论：
[0107]
废油1和废油5的综合评价等级均为
ⅴ
级，且其老化程度均为严重老化，说明这些废油的质量较差，无法满足再利用的要求，需要采取相应的处理措施，例如进行深度脱水、脱酸、脱色、脱臭等处理方式，以达到再利用的要求。
[0108]
相反，废油2、废油4和废油6的综合评价等级均为ⅰ级，且其老化程度均为未老化，说明这些废油的质量相对较好，可以选择重新利用或储存处理。重新利用废油可以有效节约能源资源，同时也可以减少对环境的污染，具有重要的经济和环保意义。而储存处理则可以采用密闭、通风良好的容器将其存放在阴凉、干燥处，以避免油品的进一步老化和污染。
[0109]
对于不同老化程度的废油，需要采取不同的处理措施，以达到再利用或储存的目的。同时，也需要加强对废油的管理和监测，以保障环境和人类健康的安全。
[0110]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种基于模糊综合评价的绝缘废油评估和分类方法，其特征在于，包括：获取待评估的绝缘废油的5项评价指标的实际测量数据，其中，所述评价指标包括含水量、酸值、界面张力、击穿电压和介质损耗因数，所述评价指标构成因子集u＝{水含量、酸值、击穿电压、界面张力、介质损耗因数}；建立评价集，其中，评价集v＝{ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、
ⅴ
}，评价集中各元素表示废油分类，即废油的老化程度，ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ和
ⅴ
分别表示未老化、轻老化、中老化、重老化和严重老化；确定每个评价指标的隶属度函数，并根据所述隶属度函数，确定所述待评估的绝缘废油的每个评价指标对于每个废油分类的隶属度，得到所述绝缘废油的隶属度矩阵r；确定每个评价指标的权重；根据所述每个评价指标的权重和隶属度矩阵，确定待评估的绝缘废油的模糊综合评价；根据最大隶属度准则，确定待评估的绝缘废油的老化程度，其中，隶属度函数表示为：第j个指标对第ⅰ类废油，对数值越大污染越重的指标：对数值越大污染越轻的指标：第j个指标对第k类废油，k＝2,3,4，对数值越大污染越重的指标：对数值越大污染越轻的指标：
第j个指标对第
ⅴ
类废油，对数值越大污染越重的指标：对数值越大污染越轻的指标：其中，x表示某一检测废油第j项评价指标的实测值，a
j,k
表示第j项评价指标对第k类油的标准限值。2.根据权利要求1所述的基于模糊综合评价的绝缘废油评估和分类方法，其特征在于，所述确定每个评价指标的权重包括：对数值越大污染越重的指标，第i项评价指标的初始权重为：对于数值越大污染越轻的指标，其初始权重为：其中，c
i
表示第i项评价指标的实测值，s
i
为第i项评价指标的标准限值；对每个评价指标的初始权重进行归一化，得到每个评价指标的权重a
i
，用公式表示为：其中，n表示评价指标的总数量。

技术总结
本发明涉及一种基于模糊综合评价的绝缘废油评估和分类方法，该方法包括：获取待评估的绝缘废油的5项评价指标的实际测量数据，确定因子集；建立评价集；确定每个评价指标的隶属度函数并确定绝缘废油的隶属度矩阵；确定每个评价指标的权重；确定待评估的绝缘废油的模糊综合评价；根据最大隶属度准则，确定待评估的绝缘废油的老化程度。该方法可以有效地对绝缘废油进行评估分级，并可为后续处理方法提供指导，从而减少资源消耗和污染问题。从而减少资源消耗和污染问题。从而减少资源消耗和污染问题。


技术研发人员：刘航 陈俊 向飞雪 唐跃林 杨华忠 谢希 邓旭东 何昱燊 辛国昕 孔维禅 张茂 莫洋 魏钢 罗尧
受保护的技术使用者：国网重庆市电力公司超高压分公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/20