CN105512761A - 一种电力变压器的经济寿命确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电力变压器的经济寿命确定方法及装置，属于变压器技术领域。所述方法包括：获取电力变压器的原始经济参数；根据经济寿命的影响因素对原始经济参数进行盲化处理并转化为盲数表达形式；基于D-S证据理论对原始经济参数的盲数表达形式进行融合并获得原始经济参数的量化值；根据原始经济参数的量化值确定电力变压器的经济寿命。本发明能够较为精确的确定电力变压器的经济寿命，解决了对电力变压器经济寿命分析中的参数过于模糊、灰化的问题，提高了经济寿命结果的确定精度，可以使电力系统运维管理人员对电力变压器运行周期有更为准确的认识，免运行不当对电网企业造成经济上的浪费和安全可靠性的下降，具有较高的社会和经济效益。

Description

一种电力变压器的经济寿命确定方法及装置

技术领域

本发明涉及一种电力变压器的经济寿命确定方法及装置，属于变压器技术领域。

背景技术

电力变压器作为电力系统中最重要的电气设备之一，其是否能够安全、可靠、经济地运行，对电力系统的影响较大。目前，由于缺乏科学有效的电力变压器更新决策方案，通常仅以在役时间的长短作为电力变压器更换的依据，而并没有考虑电力变压器的经济性能，导致一部分运行良好的电力变压器提前退役或者运行较差的变压器延迟退役。因此，如何确定电力变压器的经济寿命是电力行业急需解决的难题。

鉴于电力变压器在长时间的运行中，受到电磁振动、机械磨损、化学作用、大气腐蚀、电腐蚀等内外因素影响，其健康状态会逐渐变坏，这就大大增加了其运行、维修的费用，使其到达特定年份时在经济角度已经不再适合运行。而确定电力变压器经济寿命的目的就是为了确定电力变压器到达退役的时间点，从而指导电网企业更换或进行技术改造，保证电网企业的经济效益。

目前本领域对于如何确定电力变压器的经济寿命的研究较少，在这些有限的研究中，主要是根据设备全寿命周期成本进行扩展，简单机械地对其进行叠加，得到的预测结果非常粗略，因而借鉴意义较小，不能对电网企业形成很好的指导。因此急需一种可满足上述要求的确定电力变压器的经济寿命的方法。

发明内容

本发明为解决现有技术中电力变压器经济寿命的确定结果的准确性较差的问题，进而提出了一种电力变压器的经济寿命确定方法及装置，具体包括如下的技术方案：

一种电力变压器的经济寿命确定方法，包括：

获取电力变压器的原始经济参数；

根据所述经济寿命的影响因素对所述原始经济参数进行盲化处理并转化为盲数表达形式；

基于D-S证据理论对所述原始经济参数的盲数表达形式进行融合并获得所述原始经济参数的量化值；

根据所述原始经济参数的量化值确定所述电力变压器的经济寿命。

一种电力变压器的经济寿命确定装置，包括：

参数获取单元，用于获取电力变压器的原始经济参数；

盲化处理单元，用于根据所述经济寿命的影响因素对所述原始经济参数进行盲化处理并转化为盲数表达形式；

融合单元，用于基于D-S证据理论对所述原始经济参数的盲数表达形式进行融合并获得所述原始经济参数的量化值；

经济寿命确定单元，用于根据所述原始经济参数的量化值确定所述电力变压器的经济寿命。

本发明的有益效果是：基于盲数理论与D-S证据理论将经济寿命的影响因素和原始经济参数进行了盲化及融合处理，进而较为精确的确定电力变压器的经济寿命，从而较好的解决了目前对电力变压器经济寿命分析中的参数过于模糊、灰化的问题，提高了经济寿命结果的确定精度，其确定的经济寿命既可以使电力系统运维管理人员对电力变压器运行周期有更为准确的认识，又能避免运行不当对电网企业造成经济上的浪费和安全可靠性的下降，具有较高的社会和经济效益。

附图说明

图1以示例的方式示出了电力变压器的经济寿命确定方法的流程图。

图2是实施例一提供的经济寿命的影响因素包括的五个部分的结构示意图。

图3是实施例一提供的电力变压器的经济寿命确定方法的流程图。

图4是实施例二提供的电力变压器的经济寿命确定装置的结构图。

具体实施方式

本发明的实施例提出了一种电力变压器的经济寿命确定方法，结合图1所示，该方法包括：

步骤11，获取电力变压器的原始经济参数。

该原始经济参数可从电网公司的基础运行经济参数数据库中获取，获取的参数可以包括：基本经济参数、初始投资经济参数、运行经济参数、故障及维修经济参数、折旧及收益经济参数等。

步骤12，根据经济寿命的影响因素对原始经济参数进行盲化处理并转化为盲数表达形式。

该经济寿命的影响因素可以划分为如图2所示的五个部分，即变压器收益、初始投资成本、运行成本、故障及维护成本和折旧成本。其中的变压器收益可以包括购电价格、售电价格、额定功率、额定空载损耗、额定负载损耗、年运行小时数以及负荷率等，初始投资成本可以包括购置成本、安装调试成本以及其它成本等，运行成本可以包括售电价格、年运行小时数、负荷率、日常巡视成本、单位损耗环境成本以及额定功率等，故障及维护成本可以包括变压器大修及技改成本、故障检修成本、变压器年均故障率、单次故障停电时间、单位停电量社会责任成本及额定功率等。

基于以上获取的原始经济参数，根据划分的五个部分对经济寿命的影响因素进行盲化处理，从而将各原始经济参数表示为盲数表达形式，用以降低数据的模糊性。

步骤13，基于D-S证据理论对原始经济参数的盲数表达形式进行融合并获得原始经济参数的量化值。

在确定如图2所示的五部分经济寿命的影响因素后，再基于D-S证据理论将各个原始经济参数分别进行融合，获得最终的参数取值，确定参数取值的方法如下：

首先将第一判断参数ω₁的区间划分为：{[α₁,α₂],[α₂,α₃],…，[α_i-1,α_i]},记为：{A₁,A₂,…,A_i-1}；对应的信度分配为：{m(A₁),m(A₂),…,m(A_i-1)}；

将第二判断参数ω₂的区间划分为：{[β₁,β₂],[β₂,β₃],…,[β_i-1,β_i]}，记为：{B₁,B₂,…,B_i-1}；对应的信度分配为：{m(B₁),m(B₂),…,m(B_i-1)}；

其中：{[α₁,α₂],[α₂,α₃],…,[α_i-1,α_i]}，{[β₁,β₂],[β₂,β₃],…,[β_i-1,β_i]}分别表示特定参数的识别框架，对应的信度分配为：

{m(A₁),m(A₂),…,m(A_i-1)}，{m(B₁),m(B₂),…,m(B_i-1)}。

则基本可信度分配计算公式为：

$\mathrm{\δ}\left(C\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& C=\mathrm{\φ}\\ \frac{\underset{A_i\∩B_j=C}{\Σ}m\left(A_i\right)*m\left(B_j\right)}{1-K}& C\≠\mathrm{\φ}\end{array}\right.$

其中： $K=\underset{A_i\∩B_j=\mathrm{\φ}}{\Σ}m\left(A_i\right)*m\left(B_j\right);$

若有多个因素需要进行融合，则基本信度计算公式如下：

$\mathrm{\δ}\left(x\right)=\left\{\begin{array}{cc}0& x=\mathrm{\φ}\\ \frac{\underset{A_i\∩B_j\∩C_k\∩\mathrm{...}\∩N_1=x}{\Σ}m\left(A_i\right)*m\left(B_j\right)*m\left(C_k\right)*\mathrm{...}m\left(N_1\right)}{1-K}& x\≠\mathrm{\φ}\end{array}\right.$

其中： $K=\underset{A_i\∩B_j\∩C_k\∩N_1\mathrm{...}=\mathrm{\φ}}{\Σ}m\left(A_i\right)*m\left(B_j\right)*m\left(C_k\right)*\mathrm{...}m\left(N_1\right);$

然后对计算得到的融合后的信度分配进行归一化处理，计算公式如下：

$f\left(x_i\right)=\frac{\mathrm{\δ}\left(x_i\right)}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\mathrm{\δ}\left(x_i\right)}$

最终获得各个参数的最终估计值为：

$X=\underset{t=1}{\overset{n}{\Σ}}{X}_{t\left(av\right)}*f\left(x_t\right)$

其中，X表示最终估计值，X_t(av)表示参数取值区间{x_t}的平均值，f(x_t)表示取值区间的信度值。

步骤14，根据原始经济参数的量化值确定电力变压器的经济寿命。

根据步骤13获得的各个参数的最终估计值，再融合得到步骤12划分的五个部分的最终量化值，最后结合变压器经济寿命确定公式，从而确定电力变压器的剩余经济寿命。

其中的变压器收益的计算公式如下所示：

S＝h×α×(S_sd-S_gd)×W×f_av

其中，S表示变压器收益；h表示年运行小时数；α表示电网贡献率；S_sd表示售电价格；S_gd表示购电价格；W表示额定功率；f_av表示负荷率。

初始投资成本的计算公式如下所示：

C₁＝C₁₁+C₁₂+C₁₃

其中，C₁表示初始投资成本；C₁₁表示购置成本；C₁₂表示安装调试成本；C₁₃表示其它成本。

运行成本的计算公式如下所示：

C₂＝S_sd×h×P₀+S_sd×(0.15×f_av+0.85×f_av ²)×P_k+C_xs+δ×W

其中，C₂表示运行成本；S_sd表示售电价格；h表示年运行小时数；P₀表示额定空载损耗；f_av表示负荷率；P_k表示额定负载损耗；C_xs表示日常巡视成本；δ表示单位损耗环境成本；W表示额定功率。

故障及维护成本的计算公式如下所示：

C₃＝C_dg+C_jx+λ_gz×λ_h×W×S_sd+C_sh×W×λ_gz×λ_h

其中，C₃表示故障及维护成本；C_dg表示变压器大修及技术改造成本；C_jx表示故障检修成本；λ_gz表示变压器年均故障率；λ_h表示单次故障停电时间；W表示额定功率；S_sd表示售电价格；C_sh表示单位停电量社会责任成本。

折旧成本包含的参数只有折旧成本。

最终的电力变压器的经济寿命预测公式如下所示：

$S_n=\frac{1}{n}\[\underset{t=1}{\overset{n}{\Σ}}S\frac{{(1+r)}^t}{{(1+i)}^t}-C_1-\underset{t=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_2\frac{{(1+r)}^t}{{(1+i)}^t}-\underset{t=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_3\frac{{(1+r)}^t}{{(1+i)}^t}-\underset{t=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_4\frac{{(1+r)}^t}{{(1+i)}^t}\]\frac{i{(1+i)}^t}{{(1+i)}^t-1}$

其中，S_n表示变压器年均收益；S表示变压器年收益；C₁表示初始投资成本；C₂表示运行成本；C₃表示故障维护成本；C₄表示折旧成本；i表示社会折现率；r表示通货膨胀率；t表示时间。

在计算获得变压器年均收益S_n后，其计算值的最大值对应的年份即为经济寿命的终结年份，即到达最大年均收益后，电力变压器的收益开始逐渐下降，已经不再符合经济效益的要求，需要对电力变压器进行技术改造或进行更换。

下面通过具体的实施例对所述的电力变压器的经济寿命确定方法进行详细说明：

实施例一

本实施例以“发电机空载特性”曲线分析为例，对所述的电力变压器的经济寿命确定方法进行说明，结合图3所示，所述方法包括：

步骤31，通过检索电网公司全寿命周期成本数据库，获取电力变压器的原始经济参数。

以下为实际运行中的电力变压器的原始经济参数，现结合某电网公司提供的数据，确定该电力变压器的经济寿命。

获得的原始经济参数如下表所示：

表1基本经济参数

电压等级(KV)	500	额定空载损耗	0.11％
				已运行时间(年)	20	额定负载损耗	0.32％
冷却方式	ODAF	额定功率(KW)	267000

表2初始投资经济参数

表3运行经济参数

表4故障及维修经济参数

表5折旧及收益经济参数

步骤32，针对获得的原始经济参数，结合盲数理论进行盲化处理。

具体计算方法如下所示，以其中的日常巡视成本为例：

对于日常巡视成本，评审判断为：[48,52]万元，把握度为80％；

评审判断为：[52,56]万元，把握度为70％；

评审判断为：[56,60]万元，把握度为85％；

根据评审判断的权威性，给出评审判断的权重分别为：0.4、0.25、0.35；然后应用盲数理论进行盲化处理，可得评审判断的综合可信度为：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_1=\frac{80\%\×0.35}{80\%+70\%+85\%}/(\frac{85\%\×0.4}{80\%+70\%+85\%}+\frac{80\%\×0.35}{80\%+70\%+85\%}\\ +\frac{70\%\×0.25}{80\%+70\%+85\%})=0.35\end{array}$

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_2=\frac{70\%\×0.25}{80\%+70\%+85\%}/(\frac{85\%\×0.4}{80\%+70\%+85\%}+\frac{70\%\×0.25}{80\%+70\%+85\%}\\ +\frac{80\%\×0.35}{80\%+70\%+85\%})=0.22\end{array}$

$\begin{array}{c}{\mathrm{\α}}_3=\frac{85\%\×0.4}{80\%+70\%+85\%}/(\frac{85\%\×0.4}{80\%+70\%+85\%}+\frac{80\%\×0.35}{80\%+70\%+85\%}\\ +\frac{70\%\×0.25}{80\%+70\%+85\%})=0.427\end{array}$

由此可得日常巡视成本为：[48,52]万元，可信度：0.353；

[52,56]万元，可信度：0.22；

[56,60]万元，可信度：0.427。

步骤33，根据划分为五个部分的经济寿命的影响因素，分别将各个盲化处理后的原始经济参数应用D-S证据理论进行融合，得到每个原始经济参数的量化取值。

对经济寿命的影响因素的划分如图2所示，然后将步骤32得到的原始经济参数通过D-S证据理论进行融合，得到最终的取值，本实施例仍然以日常巡视成本为例进行说明：

首先建立日常巡视成本的识别框架，即：

θ＝{[48,52],[52,56],[56,60]}

然后由基本可信度分配，即：

m₁(C)＝{0.2,0.6,0.2}；

m₂(C)＝{0.2,0.4,0.4}；

m₃(C)＝{0.3,0.5,0.2}；

根据以上得到的盲数理论的可靠性因子，得到修正后的可信度分配为：

m₁(C)＝{0.0706,0.132,0.0706}；

m₂(C)＝{0.044,0.088,0.088}；

m₃(C)＝{0.1281,0.2135,0.0854}；

根据D-S证据理论融合法则，对修正后的可信度进行融合可得到可信度分配：

f(C)＝{0.289,0.188,0.523}；

最后得到日常巡视成本的最终估计值为：

S＝0.289×50+0.188×54+0.523×58＝54.936万元

步骤34，根据将每个原始经济参数的值计算获得五个部分的经济寿命的影响因素的综合值，并确定电力变压器的剩余经济寿命。

根据变压器经济寿命确定公式计算得到剩余经济寿命位22年，根据实际运行情况，该电力变压器投入运行时间为1994年，当前其经济要求已经逐渐不能满足要求，电网公司已经计划对该电力变压器进行技术改造升级，证明了本方法的有效性。

采用本实施例提供的技术方案，基于盲数理论与D-S证据理论将经济寿命的影响因素和原始经济参数进行了盲化及融合处理，进而较为精确的确定电力变压器的经济寿命，从而较好的解决了目前对电力变压器经济寿命分析中的参数过于模糊、灰化的问题，提高了经济寿命结果的确定精度，其确定的经济寿命既可以使电力系统运维管理人员对电力变压器运行周期有更为准确的认识，又能避免运行不当对电网企业造成经济上的浪费和安全可靠性的下降，具有较高的社会和经济效益。

实施例二

本实施例提供了一种电力变压器的经济寿命确定装置，结合图4所示，包括：

参数获取单元41，用于获取电力变压器的原始经济参数；

盲化处理单元42，用于根据经济寿命的影响因素对原始经济参数进行盲化处理并转化为盲数表达形式；

融合单元43，用于基于D-S证据理论对原始经济参数的盲数表达形式进行融合并获得原始经济参数的量化值；

经济寿命确定单元44，用于根据原始经济参数的量化值确定电力变压器的经济寿命。

其中，参数获取单元41可通过电网公司的基础运行经济参数数据库中获取基本经济参数、初始投资经济参数、运行经济参数、故障及维修经济参数、折旧及收益经济参数等参数。盲化处理单元42可将经济寿命的影响因素划分为变压器收益、初始投资成本、运行成本、故障及维护成本和折旧成本等五个部分，然后根据以上所获原始经济参数，根据划分的根据经济寿命的影响因素进行盲化处理，从而将各原始经济参数表示为盲数表达形式，用以降低数据的模糊性。融合单元43可首先确定将多个影响因素进行融合后的信度，然后对融合后的信度进行归一化处理，最后根据经过归一化处理的信度确定原始经济参数的估计值。经济寿命确定单元44根据融合单元43获得的各个参数的最终估计值，再融合得到五个部分的经济寿命的影响因素的最终量化值，最后结合改进的变压器经济寿命预测公式，从而确定电力变压器的剩余经济寿命。

采用本实施例提供的技术方案，基于盲数理论与D-S证据理论将经济寿命的影响因素和原始经济参数进行了盲化及融合处理，进而较为精确的确定电力变压器的经济寿命，从而较好的解决了目前对电力变压器经济寿命分析中的参数过于模糊、灰化的问题，提高了经济寿命结果的确定精度，其确定的经济寿命既可以使电力系统运维管理人员对电力变压器运行周期有更为准确的认识，又能避免运行不当对电网企业造成经济上的浪费和安全可靠性的下降，具有较高的社会和经济效益。

本具体实施方式是对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，其中的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有经过创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施方式都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电力变压器的经济寿命确定方法，其特征在于，包括：

获取电力变压器的原始经济参数；

根据所述经济寿命的影响因素对所述原始经济参数进行盲化处理并转化为盲数表达形式；

基于D-S证据理论对所述原始经济参数的盲数表达形式进行融合并获得所述原始经济参数的量化值；

根据所述原始经济参数的量化值确定所述电力变压器的经济寿命。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过D-S证据理论对所述原始经济参数的盲数表达形式进行融合包括：

确定将多个影响因素进行融合后的信度：

对所述融合后的信度进行归一化处理：

根据经过归一化处理的信度确定所述原始经济参数的估计值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述经济寿命的影响因素包括：变压器收益、初始投资成本、运行成本、故障及维护成本和折旧成本。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述变压器收益通过以下公式确定：

S＝h×α×(S_sd-S_gd)×W×f_av

其中，S表示变压器收益；h表示年运行小时数；α表示电网贡献率；S_sd表示售电价格；S_gd表示购电价格；W表示额定功率；f_av表示负荷率。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述初始投资成本通过以下公式确定：

C₁＝C₁₁+C₁₂+C₁₃

其中，C₁表示初始投资成本；C₁₁表示购置成本；C₁₂表示安装调试成本；C₁₃表示其它成本。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述运行成本通过以下公式确定：

C₂＝S_sd×h×P₀+S_sd×(0.15×f_av+0.85×f_av ²)×P_k+C_xs+δ×W

其中，C₂表示运行成本；S_sd表示售电价格；h表示年运行小时数；P₀表示额定空载损耗；f_av表示负荷率；P_k表示额定负载损耗；C_xs表示日常巡视成本；δ表示单位损耗环境成本；W表示额定功率。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述故障及维护成本通过以下公式确定：

C₃＝C_dg+C_jx+λ_gz×λ_h×W×S_sd+C_sh×W×λ_gz×λ_h

其中，C₃表示故障及维护成本；C_dg表示变压器大修及技术改造成本；C_jx表示故障检修成本；λ_gz表示变压器年均故障率；λ_h表示单次故障停电时间；W表示额定功率；S_sd表示售电价格；C_sh表示单位停电量社会责任成本。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述经济寿命通过以下公式确定：

$S_n=\frac{1}{n}\[\underset{t=1}{\overset{n}{\Σ}}S\frac{{\left(1+r\right)}^t}{{\left(1+i\right)}^t}-C_1-\underset{t=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_2\frac{{\left(1+r\right)}^t}{{\left(1+i\right)}^t}-\underset{t=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_3\frac{{\left(1+r\right)}^t}{{\left(1+i\right)}^t}-\underset{t=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_4\frac{{\left(1+r\right)}^t}{{\left(1+i\right)}^t}\]\frac{i{\left(1+i\right)}^t}{{\left(1+i\right)}^t-1}$

其中，S_n表示变压器年均收益；S表示变压器年收益；C₁表示初始投资成本；C₂表示运行成本；C₃表示故障维护成本；C₄表示折旧成本；i表示社会折现率；r表示通货膨胀率；t表示时间。

9.一种电力变压器的经济寿命确定装置，其特征在于，包括：

参数获取单元，用于获取电力变压器的原始经济参数；

盲化处理单元，用于根据所述经济寿命的影响因素对所述原始经济参数进行盲化处理并转化为盲数表达形式；

融合单元，用于基于D-S证据理论对所述原始经济参数的盲数表达形式进行融合并获得所述原始经济参数的量化值；

经济寿命确定单元，用于根据所述原始经济参数的量化值确定所述电力变压器的经济寿命。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述融合单元中包括：

信度确定子单元，用于确定将多个影响因素进行融合后的信度：

归一化处理子单元，用于对所述融合后的信度进行归一化处理：

估计值确定子单元，用于根据经过归一化处理的信度确定所述原始经济参数的估计值。