实施例一、本发明的实施例提供一种基于全生命周期的变压器健康状态评价方法,如图1所示包括:
S101、获取变压器的初始状态参数,其中初始状态参数用于表征变压器投运前的设备质量。
S102、获取变压器的老化参数,其中老化参数用于表征变压器的老化程度。
S103、获取变压器的运行取值参数,其中运行取值参数用于表征变压器的运行状态。
S104、根据初始状态参数、老化参数、运行取值参数以及健康状态评价得分模型,计算变压器的健康状态评价得分。
S105、根据健康状态评价得分,生成变压器的健康状态评价结果。
需要说明的是,在实际的应用中当变压器的健康状态评价得分越高时,表明该变压器的实际健康状态越差。
可选的,本发明的实施例提供一种基于全生命周期的变压器健康状态评价方法中健康状态评价得分模型包括:
HI1=A·C·HI0eBT;
其中:HI1表示健康状态评价得分,HI0表示初始状态得分,A表示初始状态参数,B表示老化参数,C表示运行取值参数,T表示投运年限。
需要说明的是,在实际的应用中健康状态评价得分模型可以通过结合英国EA公司的电力设备健康状态老化公式,从而得到相应的健康状态评价得分模型;示例性的,A的取值区间为[1,1.3],B的取值区间为[0,0.007],C的取值区间为[1,2]。
可选的,本发明的实施例提供一种基于全生命周期的变压器健康状态评价方法还包括:获取至少两个变压器的健康状态评价得分;
根据至少两个变压器的健康状态评价得分,对健康状态评价得分模型进行修正得到评价得分模型:
其中,HI表示评价得分,HI1表示健康状态评价得分,HI1min表示至少两个变压器的健康状态评价得分中的最小值;HI1max表示至少两个变压器的健康状态评价得分中的最大值。
可选的,本发明的实施例提供一种基于全生命周期的变压器健康状态评价方法中获取变压器的初始状态参数,包括:获取至少一个管理对象的取值参数和权重以及至少一个管理对象的管理因子;根据至少一个管理对象的取值参数和权重以及至少一个管理对象的管理因子生成根据初始状态参数;其中,至少一个管理对象包括:设备选型因子、设计质量因子、制造质量因子、安装质量因子、验收质量因子、生产厂家缺陷因子以及生产厂家故障因子中的一项或者多项;管理因子包括:前期管理因子或者生产厂家调整因子。
需要说明的是,在实际的应用中评价变压器的健康状态时,需要考虑多个指标参数来确定初始状态参数、老化参数以及运行取值参数;示例性的:如表1所示,初始状态参数由2个二级指标组成,分别为前期管理因子和生产厂家调整因子。其中,前期管理因子由设备选型因子、设计质量因子、制造质量因子、安装质量因子、验收质量因子组成;生产厂家调整因子由生产厂家缺陷因子和生产厂家故障因子组成。
表1初始状态参数的评价指标体系
设备选型因子从以下两个标准判断:是否满足装备技术导则要求;是否满足典型设计要求,如表2所示。
表2设备选型因子
变压器的设计质量因子从以下标准判断:是否满足国标、行标及技术规范要求;是否满足反事故措施要求;是否满足设计变更要求;参数整定是否错误,如表3所示。
表3设计质量因子
制造质量因子从以下标准判断:生产原材料(零部件)质量不合格;制造工艺不符合制造标准(国标、行标)要求;出厂试验控制不到位;包装/储存/运输控制不到位,如表4所示。
表4制造质量因子
安装质量因子从以下标准判断:施工安装不满足设计要求;施工采购原材料不合格;施工安装工艺不符合施工质量规范(国标、行标、企标)要求;成品保护措施不到位;调试参数配置不符合调试规程或厂家说明书或下达定值要求,如表5所示。
表5安装质量因子
验收质量因子从以下标准判断:验收是否漏检、是否按设计图纸和验收规范进行验收,如表6所示。
表6验收质量因子
生产厂家调整因子由厂家缺陷率因子和厂家故障率因子组成,其中厂家缺陷因子受厂家缺陷率及全网平均缺陷率的影响,反应该厂家设备的缺陷率水平;厂家故障因子受厂家故障率、全网平均故障率影响,反应该厂家设备的故障率水平,如表7所示。
表7生产厂家调整因子
具体的,在实际的应用中初始状态参数A的计算公式如下:
由式一可知,在求A取值过程中,可先求各底层指标的综合权重ar,由于前期管理因子下共两层指标,其综合权重ar1应等于对应的二级指标权重mi、三级指标权重mij,即
ar1=mi×mij, 式二;
对于生产厂家调整因子,其指标只有两层,所以其综合权重ar2为二级指标权重mi和三级指标权重mij的乘积,即
ar2=mi×mij, 式三;
本评价指标体系中,初始状态参数A共有7个三级指标,其中,前期管理因子的5个指标,取值参数记为cr1;厂家调整系数因子共2个指标,取值参数记为cr2。
根据指标综合权重及不同取值下的取值参数,变压器状态模型中状态修正因子A的计算式为:
具体的,确定各级指标权重及取值参数实现方式如下:
结合设备选型、设计质量、制造质量、安装质量和验收质量对应发生缺陷次数及历史数据,总和评定后将生产厂家调整因子在初始状态参数中的权重设置为0.35,则其他几个因子的总权重即前期管理因子权重为0.65,如表8所示,其中m1+m2=1。
表8初始状态参数的权重
前期管理因子中三级指标的权重根据数据探索过程中对应的缺陷原因占比设计,其中因子权重公式如下:
α=β,式五;
其中,α表示三级指标的权重,β表示缺陷原因的占比。
根据式五,结合历史数据给出的前期管理因子各类子因子权重如表9所示,其中m11+m12+m13+m14+m15=1。
表9三级指标的权重
生产厂家调整因子权重通过历史数据设计,如表10所示,其中m21+m22=1。
表10生产厂家调整因子下不同三级指标的权重
a)前期管理因子
每个三级指标的取值,参考四级指标取值情况,例如:设备选型因子:当设备选型因子对应的四级指标全部满足时,设备选型因子取“合格”;当设备选型因子对应的四级指标有一个不满足时,设备选型因子即取“不合格”,具体规则如表11所示。
表11三级指标的取值规则
前期管理因子下设备选型因子、设计质量因子、制造质量因子、安装质量因子和验收质量因子各三级指标取值均为“合格”和“不合格”,其对应的取值参数如表12所示:
表12前期管理因子下三级指标取值对应的取值参数
即:当三级指标取值为合格时,取值参数Cr1等于1;当三级指标取值为不合格时,取值参数Cr1等于1.3;当三级指标取值为空时,取值参数Cr1等于1。
b)生产厂家调整因子分析
生产厂家调整因子作为初始状态参数的调整因子,反映不同厂家设备的初始健康水平,统计不同厂家运行年限在1-3年的缺陷率和故障率,通过比较厂家缺陷率和全网平均缺陷率、厂家故障率和全网平均故障率以及厂家设备台数和缺陷临界值、故障临界值的大小关系,设计生产厂家调整因子。
在实际的应用中,厂家缺陷率的计算规则如下:
根据全网各生产厂家H-T年变压器的运行年限在1-3年缺陷次数ai,m和当年运行年限在1-3年设备保有量数据bi,m,求各个生产厂家变压器的缺陷率Mdm:
式中,ai,m表示第m个生产厂家第i年的运行年限在1-3年缺陷次数,bi,m表示第m个生产厂家第i年的运行年限在1-3年设备台数,i∈[H,T],H小于或等于T,H为年份,T为年份。
另外ωi根据(T-i)确定,其对应关系如表13所示:
表13ωi取值
具体的,厂家故障率与厂家缺陷率计算规则一致,此处不再赘述。
在实际的应用中全网平均缺陷率的计算过程如下:
根据全网H-T年变压器的运行年限在1-3年缺陷次数ai和当年运行年限在1-3年设备保有量数据bi,求全网平均缺陷率Md:
其中ωi的取值规则参考表13。
在实际的应用中,全网平均故障率计算规则与全网平均缺陷率计算规则一致,此处不再赘述。
在实际的应用中,缺陷/故障保有量临界值的计算方法如下:
统计全网运行年限在1-3年的缺陷次数、故障次数和设备台数,参考以上两个公式,求得全网平均缺陷率和全网平均故障率,然后根据以下公式,求得缺陷保有量临界值H1和故障保有量临界值H2。
缺陷保有量临界值公式:
其中,H1表示缺陷保有量临界值,η1表示全网平均缺陷率。
故障保有量临界值公式:
其中,H2表示故障保有量临界值,η2表示全网平均故障率。
厂家缺陷因子参考A的取值范围设计取值参数如表14所示:
表14厂家缺陷因子的指标取值与取值参数的对应关系表
在实际的应用中厂家故障因子参考A的取值范围,给出如表15所示的取值参数。
表15厂家故障因子的指标取值与取值参数的对应关系表
可选的,本发明的实施例提供一种基于全生命周期的变压器健康状态评价方法中获取变压器的老化参数,包括:获取至少一个管理对象的取值参数和权重以及至少一个管理对象的管理因子;根据至少一个管理对象的取值参数和权重以及至少一个管理对象的管理因子,生成根据老化参数;其中,管理对象包括:污区等级、冰区等级、变压器安装位置(户内/户外)、年最高环境温度、年平均温度、地形地貌、海拔高度、气候特征、变压器的设计寿命与变压器的实际可运行寿命的比值、变压器抗短路冲击能力、变压器是否超过过负荷规定次数以及电压器的短路冲击次数中的一项或者多项;管理因子包括:运行环境因子、设计寿命因子或者运行工况因子。
在实际的应用中,在评价变压器的健康状态时,需要考虑多个指标参数来确定初始状态参数、老化参数以及运行取值参数;示例性的:如表10所示老化参数由3个二级指标组成,分别为运行环境因子、设计寿命因子以及历史运行工况因子组成。其中,运行环境因子由污区等级、冰区等级、变压器安装位置(户内/户外)、年最高环境温度、地形地貌、年平均温度、海拔高度和气候特征组成;设计寿命因子由变压器的设计寿命与变压器的实际可运行寿命的比值组成;历史运行工况因子由变压器抗短路冲击能力、是否超过过负荷规定次数和短路冲击次数组成。
表16老化参数的评价指标体系
影响设备运行的外部环境因素主要有:污区等级、冰区等级、变压器安装位置(户内/户外)、年最高环境温度、年平均温度、地形地貌、海拔高度、气候特征,如表17所示。
表17运行环境因子
其中,污区等级反应各地的污湿特征、运行经验和设备表面的污秽物质的等值附盐密度;安装位置(户内/户外)区分绝缘环境(雷雨暴晒天气、污区等)的恶劣程度;最高环境温度对温升影响较大;随着海拨高度的上升,空气湿度,温度及大气压力都会发生变化;气候特征反应当地的气温和降水。
设计寿命因子反映变压器设计寿命(用同类设备实际运行最长寿命代替)与实际可运行寿命(用同类设备退运平均寿命代替)的偏差,如表18所示。
表18设计寿命
变压器运行工况因子对设备老化影响重大,考虑的主要因素如表19所示:变压器抗短路冲击能力,判别变压器的变压器抗短路冲击能力属于哪一级别(不满足电网要求、满足要求但未经实验验证、满足电网要求且通过型式试验验证),从而评估对寿命的影响;变压器过负荷次数考虑是否超过规定次数,从而评估对寿命的影响;短路冲击次数考虑其超过规定的次数从而评估对设备寿命的影响。
表19运行工况因子
在实际的应用中老化参数的计算公式如下:
根据式十可知,在求B取值过程中,可先求各底层指标的综合权重a′r,由于运行环境因子共二层指标,其综合权重a′r1为二级指标权重m′i和三级指标权重m′ij的乘积,即
a′r1=m′i×m′ij, 式十一;
设计寿命因子没有下级因子,故其综合权重a′r2取值公式为:
a′r2=m′i, 式十二;
运行工况因子中包括变压器抗短路冲击能力、是否超过过负荷规定次数以及短路冲击次数三个三层指标,其综合权重a′r3应等于对应的二级指标权重m′i、三级指标权重m′ij和底层指标权重m′ijk的相乘,取值公式如下:
a′r3=m′i×m′ij×m′ijk, 式十三;
其中,运行环境因子包括8个指标,取值参数记为c′r1;设计寿命因子共1个指标,取值参数记为c′r2,运行工况因子下共3个指标,取值参数记为c′r3,则B的取值公式如下:
通过业务分析认为老化参数下各二级指标中运行工况因子对老化影响最大,各指标权重取值m′i(i=1,2,3)如表20所示。
表20老化参数下二级指标的权重
比较污区等级、地形地貌和冰区级别下缺陷率的变异系数差异,作为其权重赋值的参考依据,变异系数越大说明该维度对缺陷率影响越大,从而对设备健康状态影响越大,因此设计权重也越大。其余三级指标权重取值m′ij(i=1时,j=1,2,…,8)需要结合历史数据综合给出,具体的如表21所示,其中m′11+m′12+m′13+m′14+m′15+m′16+m′17+m′18=1。
表21运行环境下各三级指标的权重
变压器的运行工况因子考虑当前变压器抗短路冲击能力、短路冲击次数和是否超过过负荷规定次数三个指标,每个指标权重还需要结合历史数据综合评定后给出m′ij(i=2时,j=1,2,3),如表22所示,其中m′21+m′22+m′23=1。
表22运行工况因子中各三级指标的权重
在实际的应用中,老化参数反映到设备健康取值上的公式如下:
D=eBT, 式十五;
其中,参考A的取值范围[1,1.3],C的取值范围为[1,2],则D的取值范围设计为[1,2],则B的取值区间为[0,0.007,]。
运行环境因子中,污区等级下是否同取值的取值参数根据同取值下缺陷率占比设置,缺陷率越大说明该污区等级下的设备健康劣化越快,故B的取值应该越大,且其取值参数值范围[0,0.007],假设缺陷率为f′k,则取值参数C′11k的取值公式如下:
其中,表示:获取的至少两个缺陷率f′k中的最小值;表示:获取的至少两个缺陷率f′k中的最大值。
具体的,各污区等级取值参数分布如表23所示。
表23污区等级取值参数
参考污区等级取值公式,设计地形地貌取值参数公式,假设缺陷率为f′k,则取值参数C′12k的取值公式如下:
具体的,各地形地貌取值参数分布如表24所示:
表24地形地貌的取值参数
具体的,各冰区级别取值参数分布如下表25所示。
表25冰区级别的取值参数
变压器安装位置(户内/户外)、年最高环境温度、年平均温度、变压器安装位置的海拔高度和当地的气候特征等指标的权重通过业务数据和历史数据综合评价给出,各指标取值下取值参数结果如表26所示:
表26运行环境因子中的指标取值与取值参数的对应关系表
在实际的应用中通过探索寿命得分(特定电压等级,该厂家下寿命最长的前10台设备的平均寿命(包括在运设备与退役报废设备)/设备报废平均寿命(若该厂家不存在报废设备,该值取设计寿命))从而确定设计寿命因子的取值参数,取值参数值如表27所示:
表27设计寿命因子的指标取值与取值参数的对应关系表
运行工况因子通过历史数据从而确定该变压器抗短路冲击能力和是否超过过负荷规定次数,其中不同三级指标对应不同的指标取值时对应的取值参数如下表28所示。
表28运行工况因子中指标取值与取值参数的对应关系表
短路冲击次数依据《油浸式变压器(电抗器)状态评价导则》(Q/GDW160-2008)规定的变压器允许短路冲击电流及其对应的冲击次数,对变压器短路冲击选取两档状态量:①达到允许短路电流70%~90%的次数m,基准值为10次,依据重要性原则权重系数取0.6;②达到允许短路电流90%以上的次数n,基准值为2次,权重系数取0.8。
理论短路冲击次数的取值参数的计算公式如下:
y=y1×0.6+y2×0.8,式十八;
其中y1=m/10;y2=n/2;
当m>10时,y1=1;当m取值为空时,y1=0;
当n>2时,y2=1;当n取值为空时,y2=0。
将y无量纲化到区间[0.001,0.009]上,公式如下:
其中,ymin表示y的最小值,取0;ymax表示y的最大值,取1.4。
可选的,本发明的实施例提供一种基于全生命周期的变压器健康状态评价方法中获取变压器的运行取值参数,包括:获取至少一个管理对象的取值参数和权重以及至少一个管理对象的管理因子;根据至少一个管理对象的取值参数和权重以及至少一个管理对象的管理因子,生成根据运行取值参数;其中,取值参数包括:a修年限修正因子、b修年限修正因子、c修年限修正因子、电器试验、油色谱、油化实验、带电局放测试、带电红外检测、绝缘油在线监测、铁芯在线监测、套管在线监测、避雷器在线监测、变压器的缺陷情况、变压器的故障情况、变压器的反事故措施情况;管理因子包括:检修因子、试验因子、在线监测因子、缺陷因子、家族性缺陷因子、故障因子或反事故措施因子。
需要说明的是,缺陷情况包括:缺陷次数、缺陷类型、缺陷部位和消除缺陷措施。
在实际的应用中,在评价变压器的健康状态时,需要考虑多个指标参数来确定初始状态参数、老化参数以及运行取值参数;如表29所示运行取值参数由变压器在运行过程中产生的检修因子、试验因子、在线监测因子、缺陷因子、家族性缺陷因子、故障因子和反事故措施因子组成。其中,检修因子由a修年限修正因子、b修年限修正因子和c修年限修正因子组成;试验因子由电气试验、油色谱、油化实验、带电局放测试和带电红外检测组成;在线监测因子由绝缘油在线监测、铁芯在线监测、套管在线监测和避雷器在线监测组成;缺陷因子由缺陷情况组成;故障因子由故障情况组成;反事故措施因子由反事故措施情况组成。
表29运行取值参数的指标参数
在实际的应用中,检修因子作为变压器运行中的重要维护环节,将检修因子分为a修年限修正因子、b修年限修正因子和c修年限修正因子,考虑a修、b修、c修是否按期检修;如表30所示。
表30检修因子
在实际的应用中,为了发现运行中设备的隐患,预防发生事故或变压器损坏,设备需按期进行预防性试验及带电试验,预防性试验按照部件划分本体、套管在线监测、绝缘油在线监测等。
变压器需要通过电气试验来判断变压器的健康状态,其中电气试验包括:绕组直流电阻,绕组介损、电容,绕组变形频谱、低电压短路阻抗,绕组绝缘电阻、吸收比、极化指数,铁芯电阻及夹件绝缘电阻等等参考指标。
套管在线监测从以下指标判断:套管介损,套管电容量,套管末屏绝缘电阻、末屏介损等参考指标。
绝缘油在线监测从以下指标判断:总烃,氢气,乙炔,油介损,油击穿电压,油微水等参考指标。
带电试验包括带电局放测试和带电红外检测试验,如表31所示。
表31试验因子
在实际的应用中,在线监测因子主要反映在不影响设备运行的条件下,对设备状况进行连续或定时的监测过程中产生的与变压器状态相关的信息,如表32所示包括:绝缘油色谱在线监测因子、铁芯接地电流在线监测因子、容性设备(套管)在线监测因子、避雷器在线监测因子。
绝缘油在线监测、油色谱、在线监测因子从以下指标判断:顶层油温、总烃、乙炔、氢气、甲烷、乙烷、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等参考指标。
铁芯接地电流、在线监测因子从以下指标判断:夹电接地电流、铁芯接地电流等参考指标。
容性设备(套管在线监测)在线监测因子从以下指标判断:电容和介损等参考指标。
避雷器在线监测因子从以下指标判断:阻性电流和全电流等参考指标。
表32在线监测因子
在实际的应用中,缺陷因子考虑变压器发生的缺陷次数、缺陷类型、缺陷部位和消缺措施等,能直观的表示统计时间段内不同类型缺陷的发生概率及其对健康的影响。
在实际的应用中,家族性缺陷因子对有家族性缺陷对设备健康程度的影响进行评估。
在实际的应用中,故障因子考虑设备各部位发生的故障,结合部件对设备整体的重要度,精确的反应故障对设备健康状态的影响。
在实际的应用中,为进一步完善电力生产事故预防措施,提升设备健康水平,有效防止设备事故事件的发生,电网公司会根据设备运行过程中遇到的各种问题,每年制定针对规划设计、安装调试、运行维护和检修改造过程中的反事故措施,并要求按时完成;其中,反事故措施因子主要反映反事故措施执行的情况。
综上,在计算变压器健康值之前,首先要确定各底层指标的取值参数、确定各级指标的权重,然后根据参数值和权重值,逐级迭代求各一级指标即A、B、C的取值,例如初始状态参数A的取值公式如下:
同理,运行取值参数C的取值公式如下:
根据历史数据,变压器状态与运行年龄必然是负相关的关系,故B的取值公式如下:
其中,mi、mij、mijk分别为代表其二级、三级、四级指标权重;cijk代表底层指标取值参数;i、j、k分别表示二级、三级和四级指标个数。
在实际的应用中运行取值参数C的计算公式如下:
根据式二十三可知,在求C取值过程中,可先求各底层指标的综合权重ar。
由于检修因子下共二层指标,其综合权重a″r1为二级指标权重m″i和三级指标权重m″ij的乘积,即的底层指标权重取值公式如下:
a″r1=m″i×m″ij, 式二十四;
试验因子、在线监测因子下也共二层指标,其综合权重a″r2应等于对应的二级指标权重m″i、三级指标权重m″ij的相乘,取值公式如下:
a″r2=m″i×m″ij, 式二十五;
缺陷因子、故障因子、反事故措施因子只有一层指标,故其综合权重取值公式为:
a″r3=m″i, 式二十六;
检修因子下共3个三级指标,其参数记为c″r1;试验因子和在线监测因子下共9个三级指标,其参数记为c″r2;缺陷因子、家族缺陷因子、故障因子、反事故措施因子下共4个指标,其参数记为c″r3,则C″的取值公式如下:
在实际的应用中,通过业务分析运行取值参数下的二级指标有检修因子、试验因子、在线监测因子、缺陷因子、故障因子和反事故措施因子的相对权重m″i(i=1,2,3,4,5,6,7)如表33所示,其中m″1+m″2+m″3+m″4+m″5+m″6+m″7=1。
表33运行取值参数中二级指标的权重表
在实际的应用中,检修因子下的三级指标分为c修年限修正因子、b修年限修正因子和a修年限修正因子,这三类修正因子分别反映c修、b修和a修是否按期。
根据历史数据给出运行取值参数中检修因子权重取值m′1j(,i=1,j=1,2,3)如表34所示,其中m′11+m′12++m′13=1。
表34检修因子下个指标的权重表
在实际的应用中,试验因子的下级指标主要包括周期性预试试验项目和带电测试项目,通过本次试验结果与上次结果通过模型比较判断是否有明显劣化趋势,根据判断结果选择变压器健康状态模型中的取值参数。
判断各项目对状态的影响,首先要对各项目对变压器状态的重要度进行排序,即赋权,在对底层指标赋权之前首先对各指标对应的三级指标的权重进行赋值,另外四级指标仅作为三级指标的取值依据,不对其进行赋权。根据历史数据,各三级指标权重m″2j(i=2,j=1,2,3,4)取值如表35所示,其中m″21+m″22+m″23+m″24+m″25=1
表35试验因子三级指标权重表
在实际的应用中,目前变压器在线监测因子中检监测变压器的部位有绝缘油、套管、铁芯和避雷器,因此该模型只设计这四个部位的在线监测指标。另外四级指标仅作为三级指标的取值依据,不对其进行赋权。
根据历史数据,各三级指标权重m″3j(i=3,j=1,2,3,4)取值如表36所示,其中m″31+m″32+m″33+m″34=1。
表36在线监测因子下三级指标权重表
在实际的应用中,规定运行取值参数的取值范围为[0,1],各底层指标不同取值的修正系数均要在该范围内,依据该取值范围准则给出各底层指标取值参数如下:
a)检修因子
指标取值根据规程规定判断,不同取值下的取值参数根据运行取值参数的C取值范围设计如表37所示:
表37检修因子取值参数表
b)试验因子
由表35可知试验因子下每个三级指标对应一个及以上四级指标,每个四级指标取值为劣化趋势明显或者劣化趋势不明显,三级指标的取值参考其对应的四级指标取值情况,具体表38所示:
表38试验因子取值规则表
试验因子三级指标取值对应的取值参数如表39所示:
表39试验因子取值参数规则表
c)在线监测
将系统记录的取值与当年的平均值的比较,比值大于3或小于0.1的值认为是异常值,剔除异常值后,统计各类指标按月本期平均值a及上期平均值b,按照以下公式计算环比增长率和同比增长率。
环比增长率:
同比增长率:
统计出每个指标的同比和环比增长率,计算综合增长率。综合增长率中同比增长率和环比增长率的比重分别都为0.5,即:
综合增长率C=0.5×同比增长率+0.5×环比增长率,式三十;
根据综合增长率C是否大于0.1,作为是否有明显劣化趋势的标准,具体如表40所示:
综合增长率 |
四级指标取值 |
C>=0.1 |
劣化趋势明显 |
C<0.1 |
劣化趋势不明显 |
表40在线监测因子取值参数表
在线监测因子三级指标取值规则与试验因子一致,参考表38;三级指标取值对应取值参数规则也与试验因子一致,参考表39。
d)缺陷因子
第一步:根据历史数据给出各缺陷部位的权重如表41所示:
缺陷部位 |
权重 |
变压器的本体 |
0.50 |
调压开关 |
0.10 |
冷却系统 |
0.15 |
套管在线监测 |
0.15 |
非电量保护系统 |
0.10 |
表41各缺陷部位的权重
第二步:求特定缺陷部位-缺陷类型的权重b″i。
权重b″i(缺陷部位A,缺陷类型B)=部位A权重×该类缺陷重复发生概率),式三
十一;
第三步:考虑是否消缺和缺陷发生次数,求缺陷因子的初始值b:
其中b″i表示故障部位的权重,c″i表示故障部位是否消缺(消缺则c″i=1,未消缺则c″i=2),n″i表示第i类缺陷发生的次数,E表示缺陷部位的总数;其中n″i的计算式如下:
式三十三中,Nij表示第j年第i类缺陷发生的缺陷次数,ωj表示第j年缺陷次数的权重,ωj根据(T-j)确定,j∈[H,T],H表示自然年份,T表示自然年份,其对应关系如表42所示:
(T-j) |
ωj |
0 |
1 |
1 |
0.8 |
2 |
0.5 |
3 |
0.3 |
>=4 |
0.1 |
表42ωj取值表
需要说明的是,在实际的应用中缺陷部位的总数并不唯一,为了理解这里以变压器的缺陷部位包括:套管、线圈、冷却装置、引线、分接开关、瓦斯继电器、铁芯、储油柜、中性点成套装置、油面温度计和本体油箱为例进行说明:
如果该变压器在投运期限内套管、线圈和冷却装置3个缺陷部位发送缺陷时,此时E的取值就是3。
如果该变压器在投运期限内套管、线圈、冷却装置、引线、分接开关、瓦斯继电器、铁芯、储油柜、中性点成套装置、油面温度计和本体油箱共11个缺陷部位发送缺陷时,此时E的取值就是11。
统计H年至今每年每台设备发生缺陷最大次数m,认为b的最小值为0(即过去没有发生缺陷),最大值为即过去每年发生了m次缺陷,且为同一类缺陷即重复发生概率最大的缺陷类型,且发生的m次缺陷均未消缺)。
第四步:将b的取值映射到1到2的区间上,则缺陷因子的取值参数公式如下:
式中,τ表示缺陷因子的取值参数,bmin为0。
e)家族性缺陷因子的取值参数如表43所示
是否有家族性缺陷 |
取值参数 |
是 |
0 |
否 |
1 |
缺失 |
1 |
表43家族性缺陷因子的取值参数
f)故障因子
第一步:根据历史数据给出各故障部位的权重如表44所示:
编号 |
故障部位 |
权重 |
1 |
套管 |
0.15 |
2 |
线圈 |
0.20 |
3 |
冷却装置 |
0.10 |
4 |
引线 |
0.05 |
5 |
分接开关 |
0.10 |
6 |
瓦斯继电器 |
0.05 |
7 |
铁芯 |
0.15 |
8 |
储油柜 |
0.05 |
9 |
中性点成套装置 |
0.05 |
10 |
油面温度计 |
0.05 |
11 |
本体油箱 |
0.05 |
表44故障部位的权重
需要说明的是,在实际的应用中,故障情况包括故障部位,具体的,故障部位包括:套管、线圈、冷却装置、引线、分接开关、瓦斯继电器、铁芯、储油柜、中性点成套装置、油面温度计、本体油箱。
第二步:求故障因子初始值,公式如下:
其中b″i表示故障部位的权重,n″i表示第i类缺陷发生的次数,E表示缺陷部位的总数,其计算规则如式三十三所示。
统计过去t年每年每台设备发生故障最大次数m,认为b的最小值为0,最大值为
第三步:将b的取值映射到1到2的区间上,则故障因子的取值参数公式如下:
式中:ξ表示故障因子的取值参数,bmin为0。
g)反事故措施因子
根据来源于国家、公司已颁布的反事故措施执行情况制定反事故措施因子修正系数。对反事故措施整改情况设计计算规则如表45所示:
表45反事故措施因子的取值参数表
需要说明的是,反事故措施情况包括:针对事故提出的解决方案或者预防措施;示例性的,当A电力单位制定了5项反事故措施时,根据表45的取值规则,如果A电力单位将反事故措施全部整改完时,此时反事故措施因子的取值参数为1;如果A电力单位将反事故措施中有1项未整改时,此时反事故措施因子的取值参数为0.6;如果A电力单位将反事故措施中有2项未整改时,此时反事故措施因子的取值参数为0.3;如果A电力单位将反事故措施中有3项及以上未整改时,此时反事故措施因子的取值参数为0;若A电力单位的反事故措施因子未获取到时,此时反事故措施因子的取值参数为1。
在实际的应用中,生产厂家的缺陷因子的取值参数查询表如表46所示。
表46生产厂家的缺陷因子的取值参数查询表
注:a1表示厂家缺陷率<平均缺陷率;a2表示厂家缺陷率≥平均缺陷率;
b1表示厂家设备台数大于临界数;b2表示厂家设备台数小于临界数。
表47生产厂家缺陷因子的取值参数与生产厂家的指标取值对应关系表
在实际的应用中,生产厂家的故障因子的取值参数查询表如表48所示。
表48生产厂家的故障因子的取值参数查询表
注:a′1表示厂家故障率<平均故障率;a′2表示厂家故障率≥平均故障率;b′1表示厂家设备台数大于临界数;b′2表示厂家设备台数小于临界数。
指标取值 |
取值参数 |
a′1,b′1 |
1 |
a′1,b′2 |
1.1 |
a′2,b′1 |
1.2 |
a′2,b′2 |
1.3 |
表48生产厂家的故障因子的取值参数与生产厂家的指标取值对应关系表
本发明实施例提供的变压器健康状态评价方法,通过引入表征变压器投运前的设备质量的初始状态参数、表征变压器的老化程度的老化参数以及表征变压器的运行状态的运行取值参数,从而将变压器可以计算出变压器在全生命周期(设计寿命)内的健康状态评价得分,并不单单只考虑权重占比较大的一些最重要的方面(短路强度、负载能力、绝缘老化、电气特性)来评价当前变压器的健康状态;最后根据健康状态评价得分,生成变压器的健康状态评价结果;解决了现有技术中在对变压器进行健康状态的评估时,过分依赖权重占比较大的一些最重要的方面(短路强度、负载能力、绝缘老化、电气特性)来评价当前变压器的健康状态,导致其评价结果相对比较片面难以准确的反映当前变压器的健康状态的问题。