学术简报｜变压器油纸绝缘状态评估的新思路：模糊物元法+逼近理想解法
福州大学电气工程与自动化学院的研究人员张宁、蔡金锭，在2018年第22期《电工技术学报》上撰文（论文标题为“基于的油纸绝缘状态评估”），针对变压器油纸绝缘状态评估的指标参数具有不确定性和模糊性的特点，提出模糊物元-逼近理想点（TOPSIS）法的油纸绝缘状态评估模型。
首先，分别通过等效电路参数、回复电压法和极化去极化电流法提取特征量，建立变压器油纸绝缘状态评估的指标体系；其次，对特征量通过从优隶属度计算得到模糊量值，并用模糊物元表征；然后，通过层次分析法和熵权法，分别从主观和客观两方面确定特征量的组合权重；最后，利用逼近理想解方法，通过评估变压器与正理想解的贴近度对其油纸绝缘状态进行评估。
实例计算表明，采用该模型进行变压器油纸绝缘状态评估结果的客观性和准确性。
变压器是电力系统中电能传输、转换的重要设备，它的可靠性直接关系到整个电网的安全稳定运行，而且随着我国特高压技术的应用及发展，变压器价格更加昂贵。一旦电力变压器由于绝缘击穿而发生故障，将会对整个系统造成很大的冲击，所以变压器的油纸绝缘状态评估对电网结构的可靠性分析具有十分重要的意义。
在变压器的油纸绝缘状态评估中，目前被国内外学者普遍采用的方法有：回复电压法（Recovery Voltage Measurement, RVM）、极化去极化电流（Polarization/Depolarization Current, PDC）法、频域介电谱（Frequency Domain Dielectric Spectroscopy, FDS）法]等绝缘检测方法。
文献[2]通过对油纸绝缘等效电路的仿真，分析得到绝缘电阻、几何电容、主时间常数等特征量与绝缘状态之间的相关性。文献[4]通过建立实验平台，测试在不同温度下油纸绝缘的极化电导率，验证了极化电导率作为特征量进行油纸绝缘状态诊断的有效性。文献[6]通过FDS实验，验证了介质损耗因数可以反映绝缘介质的含水量及热老化程度。
以上研究仅用特定少数几个特征量，无法对油纸绝缘状态进行合理的综合评估。目前，有一些学者开始对变压器油纸绝缘状态进行综合评估，主要方法有灰色关联法[7,8]、模糊评估法[9]和灰色聚类[10]等方法。文献[7,8]采用灰色关联度建立了变压器绝缘状态的综合评估模型，但是在确定权重时仅考虑了主观权重，而主观权重受专家的主观偏好影响过于明显，会造成不同专家得到的评估结果相差很大。
文献[9,10]采用模糊粗糙集理论，通过对特征量模糊划分的隶属度，建立油纸绝缘状态评估模型。而构造隶属度函数通常是根据经验来确定合理的隶属度函数，这样造成了油纸绝缘状态的评估结果受到主观因素的影响较为明显。
针对以上的不足，本文提出了基于模糊物元和逼近理想点（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS）法相结合的评估模型。模糊物元通过层次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）和熵权法确定特征量的组合权重，同时考虑了主观权重和客观权重，避免了主观权重对评估结果影响过于明显。
将物元法与TOPSIS相结合进行综合评估，使得不同绝缘状态变压器的TOPSIS贴近度具有较为明显的差别，从而可以对变压器的油纸绝缘状态进行有效、准确的评估，提出了油纸绝缘状态评估的一种新思路。
图4 油纸绝缘状态评估的指标体系
本文提出了模糊物元-TOPSIS法的评估模型，对变压器油纸绝缘状态进行评估，并通过实例进行分析，得到以下几个结论：
1）分别通过扩展德拜等效电路、回复电压法和极化去极化电流法，建立变压器油纸绝缘状态评估的指标体系。
2）通过层次分析法和熵权法，结合了主观权重和客观权重的优点，既将专家经验作为参考指导，又充分利用特征量的原始数据作为客观依据。
3）通过模糊物元法和逼近理想解法相结合，可以对变压器油纸绝缘状态进行有效评估，提出了油纸绝缘状态评估的一种新思路。