一種基於PDC多特徵量權重的CVT絕緣老化狀態評估方法與流程

2024-04-12 14:19:05

一種基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法
技術領域
1.本發明涉及高壓電絕緣技術領域，具體涉及一種基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法。


背景技術：

2.電容式電壓互感器(cvt)老化時，其絕緣的直流導電率、介質損耗因數、去極化電荷量等各特徵量敏感程度不同，各單一特徵量獲取的cvt老化狀態也可能不同，採用某一特徵量難以保證老化狀態評估結果的準確性。為保證準確把握cvt絕緣老化狀態，在產生電力事故前及時更換嚴重老化的cvt設備，以預防電力事故的產生，海內外提出了多種檢測與診斷方法，如局放試驗、溫度檢測、頻域介電譜、極化-去極化電流法等。極化-去極化電流法(polarization and depolarization currents，pdc)作為一種優秀的無損診斷方式，通過對cvt外施電壓使其絕緣內部發生各種極化現象，通過提取極化與去極化電流中的特徵量，可直接獲得豐富的絕緣老化診斷信息，具備獲取信息快速、直接、無損等特點，引起海內外研究學者的廣泛關注，比如基於pdc法提出利用斯皮爾曼秩相關係數法建立a/q值與電纜信息的相關性用於表徵電纜絕緣的老化程度；或者基於pdc電流信號提取出三支路擴展debye模型極化用於變壓器絕緣老化狀態診斷；或者提出採用極化損耗因數不同極化電壓下的變化率來判斷電力電容器老化狀態等。
3.然而，統計已有方法，目前大多數基於pdc的cvt絕緣狀態評估方法大多僅研究某單一特徵量與絕緣老化程度之間的關係。但由於cvt老化對每種特徵量的敏感程度不同，從某一特徵量獲取的cvt老化程度可能與其他特徵量獲取的老化程度不同，即若採用某一特徵量進行評估，很難確保老化程度評估結果的準確性。
4.因此，如何基於pdc多特徵量對cvt絕緣老化狀態進行評估，以確保評估結果的準確性，對於預防電力事故具有十分重要的意義。


技術實現要素：

5.本發明的目的在於提供一種基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法，以pdc多特徵量為基礎，結合有序二元比較量化法、主成分分析法、ds證據理論與模糊綜合評估，實現對cvt絕緣狀態老化的有效、準確評估。
6.本發明通過下述技術方案實現：
7.一種基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法，包括步驟：
8.s1:對待測cvt進行極化-去極化測試，獲取多個用於表徵cvt老化程度的特徵量；
9.s2:構建用於模糊評估的隸屬度函數，對上述步驟s1中獲取的多個特徵量分別進行單因素評估，建立模糊關係矩陣；
10.s3:確定各個特徵量的組合權重，與模糊關係矩陣點乘輸出用於表徵老化評估等級的綜合評估矩陣；
11.s4:確定綜合評估矩陣中的可信度最大值，以可信度最大值對應的老化評估等級
作為最終評估等級。
12.作為一種可選方式，在上述步驟s1中，用於表徵cvt老化程度的特徵量包括直流電導率、去極化電荷量、介質損耗因素與擴展debye模型第三支路時間常數。
13.作為一種可選方式，在上述步驟s2中，構建用於模糊評估的隸屬度函數包括如下步驟：
14.確定待評估的特徵量的評估因素與評估等級，並確定任一特徵量與評估等級的隸屬度函數，然後對每一項特徵量進行單因素評估，建立模糊關係矩陣。
15.作為一種可選方式，在上述步驟s3中，組合權重的確定過程包括確定主觀權重與客觀權重，主觀權重的確定方法包括如下步驟：
16.構建由至少兩個特徵量組成的標準樣本集，並將其按照重要程度進行排序，根據三標度法，將各個特徵量的重要程度進行二元對比，構建比較矩陣；
17.根據比較矩陣的各行之和，按照從大到小的順序依次排列特徵量，並將排序第一的特徵量作為標準，分別與該行其他特徵量的重要程度進行對比，得到非歸一化的特徵權向量；
18.將特徵權向量進行歸一化處理，獲得各個特徵量的主觀權重。
19.作為一種可選方式，客觀權重的確定過程包括如下步驟：
20.對直流電導率、去極化電荷量、介質損耗因數、擴展debye模型第三支路時間常數的樣本數據進行主成分分析，獲得主成分矩陣及方差貢獻率；
21.將主成分矩陣與方差貢獻率相乘後，對同一類特徵量的數據進行求和，直到獲得沒一個特徵量的得分係數矩陣；
22.對得分係數矩陣進行歸一化處理，獲得各個特徵量的客觀權重。
23.作為一種可選方式，客觀權重的確定過程還包括：
24.對由各個特徵量樣本數據構成的數據集進行去中心化處理後，計算協方差矩陣；
25.對協方差矩陣進行特徵值分解，獲得對應的特徵值與特徵向量，對特徵值從大到小排序，提取累計貢獻率超過預設值的特徵值，將其對應的特徵向量構建形成主成分矩陣，由各特徵值除以特徵值綜合得到方差貢獻率矩陣。
26.作為一種可選方式，在上述步驟s3中，確定組合權重包括如下步驟：
27.通過ds證據理論將主觀權重與客觀權重作為待融合的不同方法的輸入，獲得組合權重的歸一化常數後，計算權重函數。
28.作為一種可選方式，在上述步驟s4中，在綜合評估矩陣中，每一項特徵量的評估等級對應一個可信度值，其可信度值最大的評估等級視為該特徵向量的最終評估等級。
29.為實現上述步驟，本發明還提供了一種電子設備，包括存儲器和處理器，存儲器存儲有可在處理器上運行的電腦程式，處理器執行電腦程式時實現上述的基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法的步驟。
30.為實現上述步驟，本發明還提供了一種存儲介質，其上存儲有電腦程式，電腦程式被處理器執行時實現上述的基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法中的步驟。
31.本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：
32.1、本發明基於pdc測試，提取出多個反映cvt絕緣老化狀態的特徵量，用於構建絕
緣老化評估指標體系，能夠彌補單一特徵評估信息的不足。
33.2、本發明採用有序二元比較量化法與主成分分析法，分別從主觀和客觀兩方面確定特徵量的權重，以彌補單一賦權法的不足；同時基於ds證據理論將主觀權重和客觀權重進行有效融合得到組合權重，保證對不同老化狀態特徵相對重要性的有效評估。
附圖說明
34.此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本技術的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：
35.圖1為本發明實施例1提供的cvt絕緣老化狀態評估方法流程示意圖；
36.圖2為本發明實施例1提供的極化-去極化電流測量示意圖；
37.圖3為本發明實施例1提供的三支路擴展debye模型等效電路圖；
38.圖4為本發明實施例2提供的cvt絕緣老化狀態評估方法階段流程示意圖。
具體實施方式
39.為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。
40.因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
41.實施例1
42.電容式電壓互感器(cvt)不同老化等級的界限具有模糊性與不確定性，採用某一特徵量難以保證老化狀態評估結果的準確性因此需要一種能夠解決這些問題的評估方法。模糊綜合評估常用來將一些邊界不清晰、定量困難的因素進行量化，是一種採用多個因素對被評估事物隸屬等級情況實現綜合評估的方法。本實施例中首先基於pdc測試，提取出多個體現絕緣狀態的老化特徵量；其次，採用有序二元比較量化法與主成分分析法，分別從主觀和客觀兩方面確定特徵量的權重；再次，基於ds證據理論將主、客觀權重進行有效融合獲得組合權重。最後，基於模糊綜合評估，結合獲得的組合權重共同實現cvt絕緣老化狀態的有效評估。本實施例是這樣實現的：
43.請參閱圖1-圖3，本實施例提供了一種基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法，包括步驟：
44.s1:對待測cvt進行極化-去極化測試，獲取多個用於表徵cvt老化程度的特徵量。
45.pdc是基於介電響應原理的電介質性能檢測方式之一，其基本原理為給絕緣介質施加一極化電壓u0，使其內部發生各種極化現象，期間測試其極化電流i
pol
極化電流穩定後，將絕緣介質兩端短接，期間測試其去極化電流i
depol
。極化-去極化電流如圖1所示。
46.基於上述過程提取的電流信號，包含大量表徵絕緣老化的特徵量數據。因此，本實施例利用pdc測試獲得的電流信號進行如下特徵量的提取：
47.直流電導率σ：
48.絕緣介質的σ與老化程度聯繫密切，常用來表徵絕緣老化狀態。根據i
pol
和i
depol
，有：
[0049][0050]
去極化電荷量qn：
[0051]
去極化電量作為判斷絕緣狀態的參數之一也常被應用到電力設備的絕緣評估當中，其表示為：
[0052][0053]
式中：td為去極化時間。
[0054]
0.1hz介質損耗因數tanδ
0.1
：
[0055]
利用傅立葉變換將pdc法測量出的電流信號通過轉換到頻域上，有：
[0056][0057]
其中：
[0058][0059]
式中，為電流頻域表達，為電壓頻域表達，ε
∞
為光頻介電常數，x
′
(ω)為絕緣介質復極化率實部，x
″
(ω)為絕緣介質復極化率虛部，f(t)為介質響應函數。
[0060]
作用於本實施例中，用來計算介損的電流中包含有電導電流，介質損耗因數可由下式表示：
[0061][0062]
式中，第一項和第二項分別為電導損耗因數和極化損耗因數。ir(ω)為阻性電流的頻域表達，ic(ω)為容性電流的頻域表達，c
′
為復電容的實部，c
″
為復電容的虛部；ε
′
為復介電常數的實部，ε
″
為復介電常數的虛部。電導率可以反應絕緣材料電導特性的變化，本實施例僅分析極化損耗因數(即公式(7)第二項)。通過對cvt絕緣材料在0.1～50hz的tanδ進行頻譜分析，發現0.1hz下的tanδ明顯大於50hz下的tanδ，即0.1hz下測量的tanδ更易於評估絕緣的老化水平。為此本實施例取0.1hz下tanδ作為頻率特徵，記為tanδ
0.1
。
[0063]
擴展debye模型第三支路時間常數τ3:
[0064]
cvt絕緣普遍使用三支路擴展debye模型進行等效，其等效電路請再次參閱圖2所示。其中r0、c0分別代表cvt的絕緣電阻與幾何電容，ri與ci為第i條支路的絕緣電阻和幾何電容。三條支路分別表示不同的極化時間極化類型。按時間從小到大順序，三條支路分別代表短時間極化、中時間極化、長時間極化。
[0065]
當cvt中存在局部缺陷時，將為cvt帶來持續時間較長、幅值較大的極化/去極化電流樣本，第三個支路充電時間將顯著增長。因此，對於存在絕緣缺陷的cvt，針對性地檢測識別第三支路電流時間常數能有效判斷cvt缺陷導致的介電特性變化。選擇第三支路的時間常數τ3作為所需特徵之一。因此，在上述電路中，i
pol
和i
depol
可表達為：
[0066][0067][0068]
式中：a
i-pol
、τ
i-pol
表示極化過程中第i支路的電流幅值及其時間常數；a
i-depol
、τ
i-depol
表示去極化過程中第i支路的電流幅值及其時間常數；a0表示極化過程電導電流分量幅值。
[0069]
其中ai和τi可表示為：
[0070][0071]
τi＝r
ici
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0072]
利用上式，即可辨識出所需第三支路時間常數τ3。
[0073]
s2:構建用於模糊評估的隸屬度函數，對上述步驟s1中獲取的多個特徵量分別進行單因素評估，建立模糊關係矩陣。
[0074]
不同老化等級的界限具有模糊性與不確定性，因此需要一種能夠解決這些問題的評估方法。模糊綜合評估常用來將一些邊界不清晰、定量困難的因素進行量化，是一種採用多個因素對被評估事物隸屬等級情況實現綜合評估的方法。基本步驟如下：
[0075]
步驟1：確定評估對象的因素論域u＝{u1,u2,u3,..,um}，m表示評估特徵數。
[0076]
步驟2：確定評估等級論域v＝{v1,v2,v3,..,vq}，q表示評估等級數。
[0077]
步驟3：根據u決定各特徵與評估等級的隸屬度函數，常用隸屬度函數包括正餘弦函數形、三角函數形、高斯函數型等；然後對待測樣本各特徵進行單因素評估，建立模糊關係矩陣g。
[0078][0079]
式中：g
mq
表示第m個特徵um對第q個評估等級vq的評估結果。
[0080]
s3:確定各個特徵量的組合權重，與模糊關係矩陣點乘輸出用於表徵老化評估等級的綜合評估矩陣。在本實施例中，考慮到各特徵量對cvt老化程度的影響不同，經過發明人多年的研究與實際工作體驗，為每一特徵量賦予相應的權重，為使不同特徵量的權重兼顧一定意義上主、客觀上的統一，進而使決策結果更加真實、可靠，本實施例在確定主觀權
重和客觀權重的基礎上，進一步利用ds證據理論對兩類權重進行融合得到組合權重。
[0081]
主觀權重本實施例採用有序二元比較量化法進行確定，由於專家調查法與層次分析法需要根據專家經驗確定確切的初始權重集，而cvt絕緣老化評估的相關研究尚不夠深入，難以建立確切的初始權重。為次，本實施例選用有序二元比較量化法確定主觀權重，相比前兩種方法，該方法僅需根據專家經驗獲得不同特徵量的重要性排序即可，更據普適性。包括如下步驟：
[0082]
步驟1：設標準樣本集由m個特徵量構成，並將各特徵量按重要性進行排序。可以由專家經驗得到不同特徵量的重要性排序，例如設x1＞x2＝x3＞..＞xm，其中x1＞x2代表特徵1比特徵2重要，x2＝x3代表特徵2與特徵3的重要程度一樣。
[0083]
步驟2：根據三標度法，對各特徵量重要程度進行二元對比，構建比較矩陣r：
[0084][0085]
基於公式11，對於任意i：r
ii
′
為特徵i和特徵i』的特徵重要程度對比值，i∈[1,m],i
′
∈[1,m]，取值0、0.5、1，當等於1時表示xi＞xi′
，等於0時表示xi＜xi′
，等於0.5時表示xi＝xi′
。
[0086]
步驟3：根據比較矩陣各行之和，按大到小排序中排序第一的特徵量作為標準，與其他特徵量進行重要性程度比較，得到非歸一化的特徵權向量w1,w2,w3,...,wm。
[0087]
步驟4：特徵權向量歸一化，獲得各特徵量的主觀權重：
[0088][0089]
在客觀權重的確立過程中，本實施例採用主成分分析法進行確定。主成分分析源於統計分析方法，該方法能夠直接客觀計算出數據集中各特徵的貢獻度，而這個貢獻度即表徵著數據的重要程度。本實施例基於對實驗樣本cvt進行pdc測試，得到的直流電導率、去極化電荷量、介質損耗因數、擴展debye模型第三支路時間常數這四個特徵量樣本數據，利用主成分分析法確定各特徵量的客戶權重的步驟如下：
[0090]
步驟1：對各特徵量樣本數據進行主成分分析，獲得主成分矩陣及其方差貢獻率；具體操作如下：
[0091]
①
對由各樣本特徵構成的數據集x＝{x1,x2,x3,..,xm}進行去中心化，得到x
′
＝{x1′
,x2′
,x3′
,..m,x。
[0092]
②
計算協方差矩陣c：
[0093][0094]
式中，n為樣本個數。
[0095]
③
對c進行特徵值分解，獲得對應的特徵值與特徵向量，對特徵值從大到小排序，按照累計貢獻率大於99％，提取前k個特徵值對應的特徵向量構建主成分矩陣，由各特徵值除以特徵值總和得到方差貢獻率矩陣。
[0096]
具體是對c進行正交分解可得：
[0097]
c＝pλp
t
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)
[0098]
式中，λ＝diag(λ1,l,λn)，λi(i＝1,l,n)為c的特徵值，從λ1到λn為降序排列；p＝[p1,l,pn]，pi為λi對應的特徵向量。
[0099]
按照累計貢獻率大於99％，提取前k個特徵值對應的特徵向量構建主成分矩陣，由各特徵值除以特徵值總和得到方差貢獻率矩陣。
[0100]
這裡，得到的主成分矩陣為p'＝[p1,p2,l,pk]
[0101]
得到主成分的方差貢獻率矩陣表示為e＝[e1,e2,l,ek]。
[0102][0103]
步驟2：將主成分矩陣中數據乘以對應的方差貢獻率，然後同一特徵量對應數據進行求和，獲得各個特徵量的得分係數矩陣:f＝[f1,f2,l,fn]
t
。
[0104]
步驟3：對上述得分係數矩陣進行歸一化處理，獲得各特徵量的客觀權重。
[0105]
ds證據理論建立在辨識框架θ上，由一系列的基本命題組成。本實施例中，以特徵量
[0106]
x(x1,x2,x3,k,xm)作為框架θ中的命題，因各特徵量互斥，ds證據僅為一層，此時以前述主觀權重和客觀權重作為待融合的不同方法的輸入。設特徵量x(x1,x2,x3,k,xm)的主觀權重為b(b1,b2,b3,k,bm)；特徵量x(x1,x2,x3,k,xm)的客觀權重為
[0107]
c(c1,c2,c3,k,cm)。根據ds理論，首先求取組合權重歸一化常數m：
[0108][0109]
隨後，計算各權重mass函數m(m1,m2,m3,k,mn)，其計算方式為：
[0110][0111]
通過上述步驟獲得組合權重與模糊關係矩陣後，將其點乘輸出：
[0112]
設特徵量的組合權重為a＝[a1,a2,...,am]，可得綜合評估向量b為：
[0113]
b＝aog
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(18)
[0114]
式中：b＝{b1，b2，
…
，bn}＝{評估等級v1可信度，評估等級v2可信度，
…
，評估等級vn可信度}，可信度最大的即作為最終評估等級。
[0115]
綜合上述步驟，本實施例基於pdc測試提取出多個反映cvt絕緣老化狀態的特徵量，採用有序二元比較量化法與主成分分析法，分別從主觀和客觀兩方面確定特徵量的權重，再經ds證據理論對主觀權重和客戶權重進行有效融合，然後結合模糊綜合評估方法，彌補單一賦權法的不足的同時實現cvt絕緣老化狀態的有效評估。
[0116]
此外，為實現上述目的，本實施例還提供了一種電子設備，包括存儲器和處理器，存儲器存儲有可在處理器上運行的電腦程式，處理器執行電腦程式時實現上述的基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法的步驟。
[0117]
此外，為實現上述目的，本實施例還提供了一種存儲介質，其上存儲有電腦程式，電腦程式被處理器執行時實現上述的基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法中的步驟。
[0118]
實施例2
[0119]
請參閱圖4，本實施例提供一項帶參實例用於驗證、補充及說明上述實施例所述基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法。包括兩個部分，第一部分是基於標準樣本特徵資料庫，確定組合權重及構建模糊綜合評估隸屬度函數，也即標準樣本建模階段；第二部分是基於確定的組合權重及構建模糊綜合評估隸屬度函數，利用上述實施例提供的基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法對待測樣本的絕緣老化情況進行評估，並證明其有效性，即待測樣本評估階段。
[0120]
第一階段，本實施例確定組合權重及構建模糊綜合評估隸屬度函數，包括如下步驟:
[0121]
步驟一，獲取標準樣本數據
[0122]
本實施例通過多個樣本進行加速老化實驗，然後對各老化等級cvt試樣進行pdc測試，然後按照前面給出的關於直流電導率、去極化電荷量、介質損耗因數、擴展debye模型第三支路時間常數獲取方法得到了各老化等級下的標準樣本特徵量，如表1所示。
[0123]
表1標準樣本的特徵量
[0124]
老化程度σ(s/m)tanδ
0.1
(％)τ3(s)qn(c/m3)早期老化9.13e-170.21129.231.51e-04中期老化1.92e-160.35141.382.26e-04後期老化2.34e-160.39167.082.77e-04晚期老化4.34e-160.44182.322.89e-04
[0125]
由表1可知，σ、tanδ
0.1
、τ3和qn均隨老化時間的增加而增加，根據式(19)對得到的標準樣本特徵量進行歸一化操作，處理結果如表2所示。
[0126]
表2歸一化後的標準樣本特徵量
[0127]
老化程度σ(x1)tanδ
0.1
(x2)τ3(x3)qn(x4)早期老化0000中期老化0.29380.60870.22890.5435後期老化0.41640.78260.71290.9130晚期老化1111
[0128]
步驟二，基於有序二元比較量化法獲取主觀權重，包括以下分步驟：
[0129]
步驟1：對各特徵量重要度進行排序。
[0130]
利用有序二元比較量化法求解主觀權重時需先對各特徵量的重要度進行排序。
[0131]
介質劣化程度越深或雜質含量越多，其內部本徵載流子及雜質載流子濃度越大，由此導致介質直流電導率越大。由此可見，直流電導率可直接表徵介質劣化受損程度，故而在評估cvt絕緣時最為重要；介質損耗因數可表徵電介質內部電能損失程度，其值與介質內容性電流(電壓)及阻性電流(電壓)夾角呈正相關關係。當電介質處於劣化初期時，其內部尚未產生自由載流子，但可能出現少量極性分解產物，該產物引起的能量損耗宏觀表現為材料介質損耗因數增大而電導率不變，因此介質損耗因數可作為直流電導率的有效補充，重要程度次之；擴展debye模型第三支路時間常數τ3與cvt內部界面極化程度相關，相比介質損耗因數，τ3對cvt內部極化類型的反映更為具體，可作為判斷樣本老化的參數，重要程度再次之；cvt內部膜紙材料發生劣化後，其能量陷阱密度分布將發生顯著改變，因此還可
採用去極化電荷量qn進一步反映cvt絕緣結構破壞引起的陷阱能級增大及陷阱數量增多，進而從量子層面建立材料結構破壞與電氣性能劣化的數值關係。
[0132]
綜上，按照重要性依次降低的順序，各特徵量重要度排序為：σ、tanδ
0.1
、τ3和qn。
[0133]
步驟2：根據三標度法，對各特徵量重要程度進行二元對比，構建比較矩陣r。
[0134]
本步驟採用三標度法對各特徵重要程度進行二元對比，構建4x4階定性排序比較矩陣r，結果見表3。
[0135]
表3特徵比較矩陣
[0136]
特徵σtanδ
0.1
τ3qn總計排序σ111141tanδ
0.1
011132τ3001123qn000114
[0137]
分析表3可知，根據比較矩陣得到的排序結果與上述重要性排序一致，結果合理。
[0138]
步驟3：計算比較矩陣各行之和，得到非歸一化的特徵權向量w1,w2,w3,w4為：2.0833、1.08333、0.5833、0.25。
[0139]
步驟4：對步驟3得到的特徵權向量進行歸一化得到各特徵量的主觀權重。
[0140]
本實施例中，對特徵權向量w1,w2,w3,w4進行歸一化處理，得到σ、tanδ
0.1
、τ3和qn主觀權重依次為：0.5208、0.2708、0.1458、0.0625。
[0141]
步驟三，基於主成分分析法獲取客觀權重，包括以下分步驟：
[0142]
步驟1：對各特徵量樣本數據進行主成分分析，獲得主成分矩陣及其方差貢獻率；具體操作如下：
[0143]
①
對由各樣本特徵構成的數據集x＝{x1,x2,x3,x4}進行去中心化，得到x
′
＝{x1′
,x2′
,x3′
,x4。
[0144]
具體按照以下公式處理：
[0145][0146]
式中，x
ij
′
為數據x中第i個樣本第j個特徵量歸一化結果；x
ij
″
為數據x
′
中第i個樣本第j個特徵量去中心化結果。
[0147]
進而，得到去中心化後的標準樣本數據集x
′
＝{x1′
,x2′
,x3′
,x4′
}。
[0148]
②
計算x
′
的協方差矩陣c：
[0149][0150]
③
對c進行正交分解可得：
[0151]
c＝pλp
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)
[0152]
式中，λ＝diag(λ1,λ2,λ3,λ4)，λi(i＝1,2,3,4)為c的特徵值，從λ1到λ4為降序排列；p＝[p1,p2,p3,p4]，pi為λi對應的特徵向量。
[0153]
按照累計貢獻率大於99％，提取前k＝3個特徵值對應的特徵向量構建主成分矩陣，由各特徵值除以特徵值總和得到方差貢獻率矩陣。
[0154]
這裡，得到的主成分矩陣為p'＝[p1,p2,p3]
[0155]
得到主成分的方差貢獻率矩陣表示為e＝[e1,e2,e3]。
[0156][0157]
所得主成分、方差貢獻率、累計貢獻率及主成分矩陣見表4和表5所示。
[0158]
表4主成分及其方差貢獻率
[0159]
主成分特徵值λ方差百分比％累計％10.728594.190194.190120.03234.171198.361230.01271.6388100
[0160]
表5主成分矩陣
[0161] 123σ0.46470.7161-0.4246tanδ
0.1
0.4923-0.3754-0.5153τ30.52030.24900.7322qn0.5205-0.53320.1344
[0162]
步驟2：將主成分矩陣中數據乘以對應的方差貢獻率，然後同一特徵量對應數據進行求和，獲得各個特徵量的得分係數矩陣。
[0163]
這裡，得分係數矩陣為f＝[f1,f2,f3,f4]
t
＝p'ge
t
[0164]
步驟3：對上述得分係數矩陣進行歸一化處理，獲得各特徵量的客觀權重。
[0165]
對上述得分係數矩陣f各元素進行歸一化處理，得到σ、tanδ
0.1
、τ3和qn的客觀權重分別為0.2446、0.2335、0.2722、0.2497。
[0166]
步驟四，基於ds證據理論，將主觀權重和客觀權重進行融合得到組合權重
[0167]
本實施例中，所得各特徵量的組合權重見表6所示，也即a＝[0.5181,0.2571,0.1614,0.0635]。由表6可知，通過ds證據理論可在一定程度上保證每個特徵量的相對重要性。
[0168]
表6組合權重
[0169]
權重σtanδ
0.1
τ3qn主觀權重0.52080.27080.14580.0625客觀權重0.24460.23350.27220.2497組合權重0.51810.25710.16140.0635
[0170]
然後，構建模糊綜合評估隸屬度函數：
[0171]
步驟1，基於樣本集中評估特徵及相應的評估等級，構建評估標準表；
[0172]
本實施例中，所構建的評估標準表即如表1所示。
[0173]
步驟2，基於構建的評估標準表，給出各評估等級的隸屬度函數。
[0174]
本實施例選用的隸屬度函數為三角隸屬度函數。基於構建的評估標準表，得到各評估等級的三角隸屬度函數如下：
[0175]
①
電導率對應的4個等級隸屬度函數為：
[0176][0177][0178][0179][0180]
②
去極化電荷量對應的4個等級隸屬度函數為：
[0181][0182][0183][0184][0185]
③
介損正切值對應的4個等級隸屬度函數為：
[0186]
[0187][0188][0189][0190]
④
最大時間常數對應的4個等級隸屬度函數為：
[0191][0192][0193][0194][0195]
將待測樣本各特徵值帶入式(5.12-5.15)，如特徵在對應區間裡，則輸出相應的隸屬度，若沒在區間裡，則輸出值為0，得到單因素評判矩陣。結合組合權重，根據式(5.8)即可求出所述熱老化等級。
[0196]
第二階段，對待測樣本進行評估：
[0197]
本實施例以一臺熱老化1000小時左右的cvt設備作為待測樣本，對本發明提供的基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法進行解釋。
[0198]
本實施例提供的基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法，包括以下步驟：
[0199]
s1：對待測cvt進行pdc測試，分別獲取兩個以上表徵cvt老化的特徵量。
[0200]
本實施例中按照前面給出的pdc測試方法，對待測樣本進行pdc測試，得到直流電導率σ、去極化電荷量qn、介質損耗因數tanδ
0.1
、擴展debye模型第三支路時間常數τ3四個特徵量，見表7所示。
[0201]
表7老化1000小時左右的cvt老化特徵量
[0202][0203]
s2：基於構建的模糊評估隸屬度函數，對各特徵量進行單因素評估，建立模糊關係矩陣。
[0204]
將各特徵量代入前面構建的模糊評估隸屬度函數中，對各特徵量進行單因素評估，得到模糊關係矩陣g。
[0205][0206]
s3：將各特徵量的組合權重與模糊關係矩陣點乘，得到表徵老化評估等級的綜合評估矩陣。
[0207]
本實施例中，b＝aog＝[0.5340,0.3911,0,0]。
[0208]
s4：以綜合評估矩陣中可信度最大值對應的老化評估等級作為最終評估等級。
[0209]
根據步驟s3得到的綜合評估矩陣b，可以看出，早期老化等級對應的可信度最大，可得該cvt絕緣表現出了早期老化狀態。
[0210]
綜上所述，目前大多數基於pdc的cvt絕緣狀態評估方法大多僅研究某單一特徵量與絕緣老化程度之間的關係。但由於cvt老化對每種特徵量的敏感程度不同，從某一特徵量獲取的cvt老化程度可能與其他特徵量獲取的老化程度不同，即若採用某一特徵量進行評估，很難確保老化程度評估結果的準確性。本發明所提供的基於pdc多特徵量權重的cvt絕緣老化狀態評估方法，基於pdc提取出多個反映絕緣老化狀態的特徵量，用於構建絕緣老化評估指標體系，能夠彌補單一特徵評估信息的不足，主要具有以下優勢：
[0211]
1)首次採用有序二元比較量化法用於cvt絕緣老化狀態特徵量的主觀權重確定，該方法僅需根據專家經驗獲得不同特徵的重要性排序即可，操作起來方便有效。
[0212]
2)首次將主成分分析法用於cvt絕緣老化狀態特徵量的客觀權重確定，該方法直接從原始數據中獲取客觀權重，能有效避免人為幹預的影響。
[0213]
3)在1)、2)的基礎上，提出採用ds證據理論將主觀權重和客觀權重進行有效融合得到組合權重，能夠保證對不同老化狀態特徵相對重要性的有效評估。
[0214]
4)利用模糊綜合評估方法，結合組合權重最終實現cvt絕緣老化狀態的有效評估。
[0215]
以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。