CN103871000A - 基于概率全寿命周期成本的电力变压器效能综合评估方法 - Google Patents

基于概率全寿命周期成本的电力变压器效能综合评估方法 Download PDF

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CN103871000A CN201410092017.4A CN201410092017A CN103871000A CN 103871000 A CN103871000 A CN 103871000A CN 201410092017 A CN201410092017 A CN 201410092017A CN 103871000 A CN103871000 A CN 103871000A
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Abstract

本发明公开了一种概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，主要步骤包括：建立电力变压器的全寿命周期成本模型；估计电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数；定性指标的定量化处理；数据的规范化处理；数据无量纲处理；利用物元模型评估待选方案；确定最优方案。本发明引入统计理论构建电力变压器的概率全寿命周期成本模型，提高了成本参量的确定性，利用物元理论评估待选方案，优选方案更加合理。本发明还公开了一种概率全寿命周期成本电力变压器效能综合评估方法，增加了可靠性、技术先进性、可维修性与环境影响指标，实现了电力变压的可靠性与经济性的有效结合，提高了变压器的利用率及电网资产的管理水平。

Description

基于概率全寿命周期成本的电力变压器效能综合评估方法
技术领域
本发明涉及一种电力变压器效能综合评估方法，尤其涉及一种基于概率全寿命周期成本的电力变压器效能综合评估方法。
背景技术
电力变压器是电力系统最昂贵的电气设备之一，其整个周期寿命的成本对电力系统运行的经济性具有决定性的意义，如何对电力变压器的效能进行综合评估与投资决策一直是电力系统工作的难点和重点。
电力设备全寿命周期成本一般包括初始投资成本、运行维护成本、故障成本及退役成本。在现有技术中，对电力变压器效能的综合评估是针对变压器各阶段成本的构建。主要方法有：
（1）将一次购置成本、运行、维护、停电损失成本、报废成本与一体，构建了变压器全寿命周期成本模型，并提出基于运行年限、通货膨胀率的LCC修正方法。
（2）通过分析电力变压器全寿命周期成本的特点，引进可靠性增长模型的相关理论，在Crow-AMSAA统计学模型基础上构建电力变压器的全寿命周期成本的计算模型。
（3）通过收集变压器的监测及实验数据，运用故障树方法对变压器故障率进行评估，使用Marquardt 法对此类变压器的寿命周期故障率曲线进行拟合；然后运用全寿命周期成本模型和年金值法评估变压器的最佳寿命周期。
（4）建立变压器寿命周期投资成本、损耗成本、环境成本、运行维护成本、故障成本以及报废成本的区间全寿命周期成本的估算模型，并采用等年值法进行折算，通过比较年区间全寿命周期成本判断方案的经济性优劣。
（5）建立基于计量经济分析法的一次投资费用模型，考虑节能减排和环境保护，建立环境成本模型；并以设备的可靠性为效能指标，建立基于相对价值分析的费效优化模型。
目前，现有全寿命成本模型存在的问题是：未考虑参数的不确定性，仅通过单一指标对投资决策进行评估，不能完全反映变压器的综合效能。
发明内容：
       针对上述现有技术的缺陷或不足，本发明提出一种基于概率全寿命周期成本的电力变压器效能评估方法和一种基于概率全寿命周期成本的电力变压器效能综合评估方法。
技术方案：
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于包括以下步骤：
（一）利用电力变压器的全寿命周期成本模型，估计电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数，计算概率全寿命周期成本、均值、方差和标准差率，包括以下子步骤：
A.       确定电力变压器全寿命周期成本模型；
B.        收集所述电力变压器全寿命周期成本模型中各变量的相关数据并对其进行概率分析，确定概率分布函数；
C.       采用蒙特卡洛模拟方法估计电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数，其模拟次数由所述电力变压器效能评估的精度要求确定； 
D.       由所述电力变压器全寿命周期成本概率分布函数计算概率全寿命周期成本、均值、方差和标准差率；所述概率全寿命周期成本为所述电力变压器全寿命周期成本概率分布函数中概率最大的成本值，所述标准差率为均值与方差的比；
E.        将所述概率全寿命周期成本、标准差率转化为极大型指标；
（二）利用物元模型评估方案，包括以下子步骤：
A.       构建物元模型的评价指标序列                                                
Figure 387280DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 930519DEST_PATH_IMAGE002
为方案数目，
Figure 834890DEST_PATH_IMAGE003
为指标数目，所述评价指标序列中的指标依次为概率全寿命周期成本和标准差率；
B.        计算各方案的评价指标序列值，对其进行无量纲处理，得到
Figure 793881DEST_PATH_IMAGE004
；
C.       计算所述无量纲处理后评价指标序列的经典域
Figure 670570DEST_PATH_IMAGE005
和节域
Figure 617666DEST_PATH_IMAGE006
，所述节域数目
Figure 510798DEST_PATH_IMAGE007
由评估级别数目确定；
D.       计算各方案的各单指标关联度
Figure 772015DEST_PATH_IMAGE008
：
   （1）
Figure 116814DEST_PATH_IMAGE010
                     （2）
Figure 995777DEST_PATH_IMAGE011
                    （3）
E.        计算综合关联度
Figure 296571DEST_PATH_IMAGE012
：
Figure 944590DEST_PATH_IMAGE013
                      （4）
其中
Figure 436751DEST_PATH_IMAGE014
为
Figure 242158DEST_PATH_IMAGE015
的权重；
F.        计算各方案的可拓指数：
Figure 973802DEST_PATH_IMAGE017
                     （5）
Figure 991524DEST_PATH_IMAGE018
                 （6）                    
G.       选择可拓指数
Figure 782763DEST_PATH_IMAGE016
 最大的方案为最优方案。         
所述的概率全寿命周期成本电力变压器效能综合评估方法，其特征在于所述概率全寿命周期成本、标准差率转化为极大型指标采用求倒数的方法。
所述的概率全寿命周期成本电力变压器效能综合评估方法，其特征在于采用均值化算子对所述物元模型指标序列进行无量纲处理：
Figure 986211DEST_PATH_IMAGE019
                         （7）
所述的概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于确定
Figure 110287DEST_PATH_IMAGE015
的权重
Figure 944251DEST_PATH_IMAGE014
的方法为：
A.计算
Figure 520988DEST_PATH_IMAGE020
中各指标所占比重：
Figure 942928DEST_PATH_IMAGE022
                       (8)
B.计算
Figure 449258DEST_PATH_IMAGE021
的熵值
Figure 11826DEST_PATH_IMAGE023
：
Figure 76120DEST_PATH_IMAGE024
                            (9)
C.计算第i个指标的权重
Figure 673324DEST_PATH_IMAGE025
：
Figure 849090DEST_PATH_IMAGE026
                            (10)
所述的概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于按下式估计所述电力变压器的全寿命周期成本
Figure 338102DEST_PATH_IMAGE027
，单位为万元：
                     
Figure 687044DEST_PATH_IMAGE028
                          （7）
所述（7）式中，为初始投资成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 721307DEST_PATH_IMAGE030
式中，为电力变压器的购置费用，单位为万元，
Figure 850249DEST_PATH_IMAGE032
为电力变压器的安装费用，单位为万元，
Figure 156465DEST_PATH_IMAGE033
为调试费用，单位为万元，
Figure 966377DEST_PATH_IMAGE034
为折现率，
Figure 990834DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限；
所述（7）式中，为初始投资成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 609345DEST_PATH_IMAGE037
                               （8）
式中，
Figure 32236DEST_PATH_IMAGE038
为电力变压器空载损耗，单位为kW，
Figure 983137DEST_PATH_IMAGE039
为电力变压器负载损耗，单位为kW，
Figure 477572DEST_PATH_IMAGE040
为平均负载率，为单位电度费用，单位为元/kWh，
Figure 853638DEST_PATH_IMAGE042
为折现率，
Figure 524791DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限，
Figure 318522DEST_PATH_IMAGE043
为年负荷损耗率，其计算方法为：
Figure 453838DEST_PATH_IMAGE044
                （9）
其中，
Figure 484110DEST_PATH_IMAGE045
为最大负荷利用小时数，单位为小时；
Figure 144024DEST_PATH_IMAGE046
为经验系数，
Figure 980262DEST_PATH_IMAGE047
；    所述（7）式中，
Figure 471548DEST_PATH_IMAGE048
为维护成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 672723DEST_PATH_IMAGE049
                        （10）
式中，
Figure 318468DEST_PATH_IMAGE050
为维修费用，单位为万元，
Figure 194282DEST_PATH_IMAGE051
为预防性维护费用，单位为万元，
Figure 241872DEST_PATH_IMAGE050
和
Figure 676265DEST_PATH_IMAGE051
按所述电力变压器的初始投资成本
Figure 367228DEST_PATH_IMAGE029
的一定比例估算
Figure 482952DEST_PATH_IMAGE042
为折现率，
Figure 948831DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限；
所述（7）式中，
Figure 491807DEST_PATH_IMAGE052
为故障成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 846565DEST_PATH_IMAGE053
                （11）
式中，为单位售电利润，单位为元/kW
Figure 86365DEST_PATH_IMAGE055
h，
Figure 862560DEST_PATH_IMAGE056
为电力变压器的额定容量，单位为kVA，为平均负载率，
Figure 929184DEST_PATH_IMAGE057
为平均功率因数；为设备年故障中断供电时间 ，单位为小时，
Figure 272013DEST_PATH_IMAGE059
为设备年平均故障数，单位为次/年，计算方法为1-可靠性
Figure 601363DEST_PATH_IMAGE060
，
Figure 924897DEST_PATH_IMAGE061
为单位时间平均修复成本，单位为万元/小时；
Figure 891978DEST_PATH_IMAGE062
为设备平均修复时间，单位为小时，
Figure 213238DEST_PATH_IMAGE042
为折现率，
Figure 29884DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限；
所述（7）式中，
Figure 392995DEST_PATH_IMAGE063
为退役成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 978697DEST_PATH_IMAGE064
                     （12） 
式中，
Figure 533175DEST_PATH_IMAGE065
为退役处理费，单位为万元，
Figure 73003DEST_PATH_IMAGE066
为退役残值，单位为万元，
Figure 738339DEST_PATH_IMAGE065
和
Figure 444127DEST_PATH_IMAGE066
按所述电力变压器的初始投资成本
Figure 337216DEST_PATH_IMAGE029
的一定比例估算；
Figure 190771DEST_PATH_IMAGE067
为折现率，
Figure 331903DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限。
所述的概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于估计电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数的方法为：负载率
Figure 455979DEST_PATH_IMAGE040
、折现率、购入电价
Figure 866680DEST_PATH_IMAGE041
、售出电价
Figure 873819DEST_PATH_IMAGE054
、运行年数
Figure 852401DEST_PATH_IMAGE035
、残值 、退役处理费
Figure 419835DEST_PATH_IMAGE069
、维修费用
Figure 460691DEST_PATH_IMAGE070
、功率因数
Figure 995578DEST_PATH_IMAGE057
、预防性维护维护费用、年故障中断供电时间、年负荷最大利用小时
Figure 806036DEST_PATH_IMAGE073
的概率分布函数为三角形分布函数，利用样本数据确定其上下限及最可能值。
一种建立在上述方案之一基础上的概率全寿命周期成本电力变压器效能综合评估方法，其特征在于在所述物元模型评价指标序列中增加可靠性、可维护性、技术先进性及环境影响四个指标，所述可维护性、技术先进性由专家依据表4进行评分，所述环境影响由专家依据表5进行评分，所有专家评分均值作为指标量值。
表4
Figure 696894DEST_PATH_IMAGE074
 表5
Figure 43562DEST_PATH_IMAGE075
本发明的有益效果在于：
       本发明引入统计理论构建电力变压器的概率全寿命周期成本模型，提高了成本参量的确定性。同时引入了可靠性、技术先进性与可维修性三个指标，利用物元理论建立基于概率全寿命周期成本的电力变压器多因子综合评估模型，实现了电力变压的可靠性与经济性的有效结合，提高了变压器的利用率及电网资产的管理水平。
附图说明：
图1方案1的概率全寿命周期成本概率分布函数，单位为万元；
图2方案2的概率全寿命周期成本概率分布函数，单位为万元。
具体实施方式：
实施例1： 
       一种概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于包括以下步骤：
（一）利用电力变压器的全寿命周期成本模型，估计电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数，计算概率全寿命周期成本、均值、方差和标准差率，包括以下子步骤：
A.       确定电力变压器全寿命周期成本模型；
B.        收集所述电力变压器全寿命周期成本模型中各变量的相关数据并对其进行概率分析，确定概率分布函数； 
C.       采用蒙特卡洛模拟方法估计电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数，其模拟次数由所述电力变压器效能评估的精度要求确定； 
D.       由所述电力变压器全寿命周期成本概率分布函数计算概率全寿命周期成本、均值、方差和标准差率；所述概率全寿命周期成本为所述电力变压器全寿命周期成本概率分布函数中概率最大的成本值，所述标准差率为均值与方差的比； 
E.          将所述概率全寿命周期成本、标准差率转化为极大型指标。（二）利用物元模型评估方案，包括以下子步骤：
A.       构建物元模型的评价指标序列
Figure 580722DEST_PATH_IMAGE076
，
Figure 906924DEST_PATH_IMAGE002
为方案数目，
Figure 213140DEST_PATH_IMAGE003
为指标数目，所述评价指标序列中的指标依次为概率全寿命周期成本和标准差率； 
B.        计算各方案的评价指标序列值，对其进行无量纲处理，得到
Figure 730709DEST_PATH_IMAGE077
； 
C.       计算所述无量纲处理后评价指标序列的经典域
Figure 250771DEST_PATH_IMAGE078
和节域，所述节域数目由评估级别数目确定； 
D.       计算各方案的各单指标关联度
Figure 292174DEST_PATH_IMAGE080
：
Figure 305391DEST_PATH_IMAGE081
   （1）
Figure 534247DEST_PATH_IMAGE082
                     （2）
Figure 752739DEST_PATH_IMAGE083
                    （3）
E.        计算综合关联度
Figure 175892DEST_PATH_IMAGE084
：
Figure 909362DEST_PATH_IMAGE085
                      （4）
其中
Figure 664214DEST_PATH_IMAGE025
为
Figure 799529DEST_PATH_IMAGE086
的权重； 
F.        计算各方案的可拓指数
Figure 829802DEST_PATH_IMAGE016
：
                     （5）
Figure 748790DEST_PATH_IMAGE088
                 （6）                    
G.       选择可拓指数
Figure 941874DEST_PATH_IMAGE016
 最大的方案为最优方案。         
所述的概率全寿命周期成本电力变压器效能综合评估方法中概率全寿命周期成本、标准差率转化为极大型指标采用求倒数的方法。
所述的概率全寿命周期成本电力变压器效能综合评估方法采用均值化算子对所述物元模型指标序列进行无量纲处理：
Figure 706830DEST_PATH_IMAGE089
                         （7）
所述的概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法中确定的权重的方法为：
A.计算
Figure 332437DEST_PATH_IMAGE090
中各指标所占比重
Figure 766830DEST_PATH_IMAGE021
：
Figure 463652DEST_PATH_IMAGE091
                       (8)
B.计算
Figure 579376DEST_PATH_IMAGE021
的熵值：
Figure 712865DEST_PATH_IMAGE092
                      (9)
C.计算第i个指标的权重
Figure 569088DEST_PATH_IMAGE025
：
                            (10)
所述的概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于按下式估计所述电力变压器的全寿命周期成本
Figure 307423DEST_PATH_IMAGE094
，单位为万元：
                     
Figure 516906DEST_PATH_IMAGE095
                          （7）
所述（7）式中，为初始投资成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 144383DEST_PATH_IMAGE096
式中，为电力变压器的购置费用，单位为万元，
Figure 469633DEST_PATH_IMAGE032
为电力变压器的安装费用，单位为万元，
Figure 362765DEST_PATH_IMAGE033
为调试费用，单位为万元，
Figure 358403DEST_PATH_IMAGE034
为折现率，
Figure 89598DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限；
所述（7）式中，
Figure 36957DEST_PATH_IMAGE036
为初始投资成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 650341DEST_PATH_IMAGE097
                               （8）
式中，
Figure 210854DEST_PATH_IMAGE038
为电力变压器空载损耗，单位为kW，
Figure 858873DEST_PATH_IMAGE039
为电力变压器负载损耗，单位为kW，为平均负载率，
Figure 953179DEST_PATH_IMAGE041
为单位电度费用，单位为元/kWh，
Figure 556199DEST_PATH_IMAGE042
为折现率，
Figure 560189DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限，
Figure 223252DEST_PATH_IMAGE043
为年负荷损耗率，其计算方法为：
Figure 748911DEST_PATH_IMAGE044
                （9）
其中，
Figure 719404DEST_PATH_IMAGE045
为最大负荷利用小时数，单位为小时；为经验系数，
Figure 848082DEST_PATH_IMAGE047
；    所述（7）式中，为维护成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 715116DEST_PATH_IMAGE098
                        （10）
式中，
Figure 693699DEST_PATH_IMAGE050
为维修费用，单位为万元，
Figure 432984DEST_PATH_IMAGE051
为预防性维护费用，单位为万元，和
Figure 307848DEST_PATH_IMAGE051
按所述电力变压器的初始投资成本
Figure 577155DEST_PATH_IMAGE029
的一定比例估算
Figure 316703DEST_PATH_IMAGE042
为折现率，
Figure 304251DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限；
所述（7）式中，
Figure 653193DEST_PATH_IMAGE052
为故障成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 538191DEST_PATH_IMAGE099
                （11）
式中，
Figure 947176DEST_PATH_IMAGE054
为单位售电利润，单位为元/kW
Figure 156440DEST_PATH_IMAGE055
h，
Figure 810538DEST_PATH_IMAGE056
为电力变压器的额定容量，单位为kVA，
Figure 116754DEST_PATH_IMAGE040
为平均负载率，
Figure 135788DEST_PATH_IMAGE057
为平均功率因数；
Figure 160245DEST_PATH_IMAGE058
为设备年故障中断供电时间 ，单位为小时，
Figure 352454DEST_PATH_IMAGE059
为设备年平均故障数，单位为次/年，计算方法为1-可靠性
Figure 513177DEST_PATH_IMAGE060
，
Figure 201647DEST_PATH_IMAGE061
为单位时间平均修复成本，单位为万元/小时；为设备平均修复时间，单位为小时，
Figure 437861DEST_PATH_IMAGE042
为折现率，
Figure 220135DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限；
所述（7）式中，
Figure 79506DEST_PATH_IMAGE063
为退役成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 314441DEST_PATH_IMAGE064
                     （12） 
式中，
Figure 284671DEST_PATH_IMAGE065
为退役处理费，单位为万元，
Figure 419986DEST_PATH_IMAGE066
为退役残值，单位为万元，和
Figure 172489DEST_PATH_IMAGE066
按所述电力变压器的初始投资成本
Figure 946410DEST_PATH_IMAGE029
的一定比例估算；
Figure 697417DEST_PATH_IMAGE067
为折现率，
Figure 898591DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限。
       所述的概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于估计电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数的方法为：负载率
Figure 842538DEST_PATH_IMAGE040
、折现率
Figure 482467DEST_PATH_IMAGE067
、购入电价
Figure 93839DEST_PATH_IMAGE041
、售出电价
Figure 528232DEST_PATH_IMAGE054
、运行年数
Figure 959475DEST_PATH_IMAGE035
、残值 、退役处理费
Figure 620973DEST_PATH_IMAGE069
、维修费用
Figure 226266DEST_PATH_IMAGE070
、功率因数、预防性维护维护费用、年故障中断供电时间
Figure 86403DEST_PATH_IMAGE072
、年负荷最大利用小时的概率分布函数为三角形分布函数，利用样本数据确定其上下限及最可能值。
       变电站需新建一台750MVA主变压器，建成后将成为地区电网的枢纽变，也是该地区电网与省主网的主要联络点。经论证，该站具备三相主变压器运输条件，主变可在以下两种方案中选择。方案1：三相变压器，参数为515/230 ± 2×2.5 %/36 kV，额定容量
Figure 206117DEST_PATH_IMAGE100
=750MVA，无载调压，强迫油循环风冷（OFAF），电力变压器空载损耗空载损耗
Figure 663643DEST_PATH_IMAGE038
= 223.33kW，电力变压器空载损耗负载损耗 = 1183.33kW，可靠性为98.11%。方案2：单相变压器组，参数为515
Figure 988893DEST_PATH_IMAGE102
/230
Figure 318244DEST_PATH_IMAGE102
 ± 2×2.5 %/36 kV，额定容量
Figure 137383DEST_PATH_IMAGE100
=750MVA，无载调压，油浸风冷（ONAF），空载损耗P0=258.75kW，负载损耗Pk = 1237.5kW，可靠性为98.42%。
本实施例中，方案1的初始投资成本为5197.16万元，方案2的初始投资成本为4661.26万元。采用统计数据得到的参量概率分布函数形式及下限、上限和最大概率取值如表1所示。评估精度为标准差率<0.1，估计得到方案1和方案2的电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数分别如图1和图2所示。从图1和图2中可知，方案一中的电力变压器的最可能全寿命成本区间为(0.99
Figure 868579DEST_PATH_IMAGE103
104,1.04
Figure 924259DEST_PATH_IMAGE103
104) 万元，取中值即概率最大全寿命周期成本值为1.015
Figure 304687DEST_PATH_IMAGE103
104万元，标准差率为0.0720；方案二中的电力变压器的最可能全寿命成本区间为(0.91
Figure 369595DEST_PATH_IMAGE103
104,0.96
Figure 955297DEST_PATH_IMAGE103
104)
Figure 745661DEST_PATH_IMAGE103
104万元，取中值为0.935
Figure 111920DEST_PATH_IMAGE103
104万元，标准差率为0.0691。采用求倒数方法得到转换成极大值指标后，方案1的概率全寿命周期成本和标准差率分别为0.9852
Figure 714940DEST_PATH_IMAGE103
10-4万元和13.8889，方案2的概率全寿命周期成本和标准差率分别为1.0695
Figure 718930DEST_PATH_IMAGE103
10-4万元和14.4718。
各方案的评价指标序列值如表2所示，无量纲处理后如表3所示。各指标的经典域均为[0,2]。依据电力变压器综合评估的可拓性，评估级别分为一般（
Figure 381993DEST_PATH_IMAGE104
）、较优（
Figure 907652DEST_PATH_IMAGE105
）、优（）和最优（
Figure 167000DEST_PATH_IMAGE107
）四个级别，各指标对应的节域为均为[0,0.25]、[0.25,0.75]、[0.75,1.25]和[1.25,2]。通过熵权法计算得到各指标的权重依次为0.7801，0.2199。最终方案1的可拓指数2.1629，方案2的可拓指数2.3051，因此可得方案2更优于方案1，即采用三相变压器比三台单相变压器的方案更优。
实施例2： 
       一种建立在上述方案之一基础上的概率全寿命周期成本电力变压器效能综合评估方法，其特征在于在所述物元模型评价指标序列中增加可靠性、可维护性、技术先进性及环境影响四个指标，所述可维护性、技术先进性由专家依据表4进行评分，所述环境影响由专家依据表5进行评分，所有专家评分均值作为指标量值。
        本实施例工程背景与两个待选方案与实施例1完全相同。
确定全寿命周期成本概率分布函数，以及实施例1该工程方案一和方案二的电力变压器的之后，联合变压器的全寿命概率成本及可靠性、技术先进性、可维护性及环境影响指标进行综合评估。
在所述物元模型评价指标序列中定性指标可维护性、技术先进性及环境影响专家评分量化结果如表5所示。无量纲处理后物元模型评价指标序列取值如表4所示。计算得到各指标的权重依次为0.0122，0.0034，0.0001，0.2254，0.4338， 0.3251。方案1的可拓指数2.0282，方案2的可拓指数2.5803，因此可得方案2更优于方案1，即采用三相变压器比三台单相变压器的方案更优。
表1
Figure 964DEST_PATH_IMAGE108
表2
Figure 577701DEST_PATH_IMAGE109
表3
Figure 584840DEST_PATH_IMAGE110
表4
Figure 501106DEST_PATH_IMAGE074
表5
Figure 568288DEST_PATH_IMAGE075
表6
Figure 68539DEST_PATH_IMAGE111
表7
Figure 380834DEST_PATH_IMAGE112
表8
表9

Claims (7)

1.一种基于概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于包括以下步骤：
（一）利用电力变压器的全寿命周期成本模型，估计电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数，计算概率全寿命周期成本、均值、方差和标准差率，包括以下子步骤：
确定电力变压器全寿命周期成本模型；
收集所述电力变压器全寿命周期成本模型中各变量的相关数据并对其进行概率分析，确定概率分布函数；
采用蒙特卡洛模拟方法估计电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数，其模拟次数由所述电力变压器效能评估的精度要求确定； 
由所述电力变压器全寿命周期成本概率分布函数计算概率全寿命周期成本、均值、方差和标准差率；所述概率全寿命周期成本为所述电力变压器全寿命周期成本概率分布函数中概率最大的成本值，所述标准差率为均值与方差的比；
将所述概率全寿命周期成本、标准差率转化为极大型指标；
（二）利用物元模型评估方案，包括以下子步骤：
构建物元模型的评价指标序列                                                
Figure 441281DEST_PATH_IMAGE001
，为方案数目，
Figure 951896DEST_PATH_IMAGE003
为指标数目，所述评价指标序列中的指标依次为概率全寿命周期成本和标准差率；
计算各方案的评价指标序列值，对其进行无量纲处理，得到；
计算所述无量纲处理后评价指标序列的经典域
Figure 200475DEST_PATH_IMAGE005
和节域
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE006
，所述节域数目
Figure 189160DEST_PATH_IMAGE007
由评估级别数目确定；
计算各方案的各单指标关联度
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE008
：
Figure 3532DEST_PATH_IMAGE009
   （1）
                     （2）
Figure 294836DEST_PATH_IMAGE011
                    （3）
计算综合关联度
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE012
：
Figure 155345DEST_PATH_IMAGE013
                      （4）
其中为
Figure 823086DEST_PATH_IMAGE015
的权重；
计算各方案的可拓指数
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE016
：
Figure 85440DEST_PATH_IMAGE017
                     （5）
                 （6）                    
选择可拓指数
Figure 547646DEST_PATH_IMAGE016
 最大的方案为最优方案。
2.如权利要求1所述的基于概率全寿命周期成本电力变压器效能综合评估方法，其特征在于所述概率全寿命周期成本、标准差率转化为极大型指标采用求倒数的方法。
3.如权利要求1所述的基于概率全寿命周期成本电力变压器效能综合评估方法，其特征在于采用均值化算子对所述物元模型指标序列进行无量纲处理：
Figure 301975DEST_PATH_IMAGE019
                         （7）。
4.如权利要求1所述的基于概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于确定的权重的方法为：
A.计算
Figure 155847DEST_PATH_IMAGE021
中各指标所占比重
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE022
：
Figure 54533DEST_PATH_IMAGE023
                       (8)
B.计算
Figure 889634DEST_PATH_IMAGE022
的熵值
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE024
：
Figure 164758DEST_PATH_IMAGE025
                        (9)
C.计算第i个指标的权重
Figure 277070DEST_PATH_IMAGE020
：
                            (10)。
5.如权利要求1所述的基于概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于按下式估计所述电力变压器的全寿命周期成本
Figure 205712DEST_PATH_IMAGE027
，单位为万元：
                     
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE028
                          （7）
所述（7）式中，
Figure 934634DEST_PATH_IMAGE029
为初始投资成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE030
                                                                                
          （8）
式中，
Figure 482290DEST_PATH_IMAGE031
为电力变压器的购置费用，单位为万元，
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE032
为电力变压器的安装费用，单位为万元，
Figure 573742DEST_PATH_IMAGE033
为调试费用，单位为万元，
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE034
为折现率，
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限；
所述（7）式中，为初始投资成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 407706DEST_PATH_IMAGE037
                               （9）
式中，为电力变压器空载损耗，单位为kW，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
为电力变压器负载损耗，单位为kW，
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE040
为平均负载率，为单位电度费用，单位为元/kWh，
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE042
为折现率，为运行年限，
Figure 124492DEST_PATH_IMAGE043
为年负荷损耗率，其计算方法为：
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE044
                （9）
其中，
Figure 660516DEST_PATH_IMAGE045
为最大负荷利用小时数，单位为小时；
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE046
为经验系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
；  所述（7）式中，
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE048
为维护成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 160767DEST_PATH_IMAGE049
                        （10）
式中，
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE050
为维修费用，单位为万元，
Figure 50226DEST_PATH_IMAGE051
为预防性维护费用，单位为万元，
Figure 116271DEST_PATH_IMAGE050
和
Figure 229720DEST_PATH_IMAGE051
按所述电力变压器的初始投资成本
Figure 623793DEST_PATH_IMAGE029
的一定比例估算
Figure 848101DEST_PATH_IMAGE042
为折现率，
Figure 909598DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限；
所述（7）式中，
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE052
为故障成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE053
               
（11）
式中，
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE054
为单位售电利润，单位为元/kW
Figure 849741DEST_PATH_IMAGE055
h，为电力变压器的额定容量，单位为kVA，
Figure 731109DEST_PATH_IMAGE040
为平均负载率，
Figure 759108DEST_PATH_IMAGE057
为平均功率因数；
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE058
为设备年故障中断供电时间 ，单位为小时，为设备年平均故障数，单位为次/年，计算方法为1-可靠性
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE060
，
Figure 254997DEST_PATH_IMAGE061
为单位时间平均修复成本，单位为万元/小时；
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE062
为设备平均修复时间，单位为小时，
Figure 748295DEST_PATH_IMAGE042
为折现率，
Figure 314406DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限；
所述（7）式中，
Figure 84916DEST_PATH_IMAGE063
为退役成本，单位为万元，其估计方法为：
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE064
                     （12） 
式中，
Figure 38965DEST_PATH_IMAGE065
为退役处理费，单位为万元，
Figure 2014100920174100001DEST_PATH_IMAGE066
为退役残值，单位为万元，
Figure 426084DEST_PATH_IMAGE065
和按所述电力变压器的初始投资成本
Figure 155323DEST_PATH_IMAGE029
的一定比例估算；
Figure 545853DEST_PATH_IMAGE067
为折现率，
Figure 154689DEST_PATH_IMAGE035
为运行年限。
6.如权利要求5所述的基于概率全寿命周期成本电力变压器效能评估方法，其特征在于估计电力变压器的全寿命周期成本概率分布函数的方法为：负载率
Figure 797023DEST_PATH_IMAGE040
、折现率
Figure 807704DEST_PATH_IMAGE067
、购入电价
Figure 369135DEST_PATH_IMAGE041
、售出电价 、运行年数
Figure 645713DEST_PATH_IMAGE035
、残值
Figure DEST_PATH_IMAGE068
、退役处理费
Figure 510901DEST_PATH_IMAGE069
、维修费用
Figure DEST_PATH_IMAGE070
、功率因数
Figure 243234DEST_PATH_IMAGE057
、预防性维护维护费用
Figure 295503DEST_PATH_IMAGE071
、年故障中断供电时间、年负荷最大利用小时
Figure 138694DEST_PATH_IMAGE073
的概率分布函数为三角形分布函数，利用样本数据确定其上下限及最可能值。
7.一种建立在权利要求1-5中任何一种评估方法基础上的基于概率全寿命周期成本电力变压器效能综合评估方法，其特征在于在所述物元模型评价指标序列中增加可靠性、可维护性、技术先进性及环境影响四个指标，所述可维护性、技术先进性由专家依据表1进行评分，所述环境影响由专家依据表2进行评分，所有专家评分均值作为指标量值；
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE074
表2
Figure 592809DEST_PATH_IMAGE075
。
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