CN110929986A - 基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法，它包括：步骤1、采集配电设备的台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息；步骤2、分别计算基于台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息的状态评价分值；步骤3、通过台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息的状态评价分值调整设备的状态评价分权重；步骤4、计算配电设备状态评分；解决了现有技术针对配电设备的状态评估没有利用实时类信息，对设备的评估缺乏时效性，没有考虑设备的台帐类信息，使得评估结果没有考虑外部及自身设备的健康状态，没有考虑历史信息，不能有效排查出设备的家族性缺陷等技术问题等技术问题。

Description

基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法

技术领域

本发明属于配电设备状态评价领域，尤其涉及基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法。

背景技术

配电设备在配电网中占有重要作用，配电设备的正常运行关系着配电系统的可靠稳定运行。状态评价的作用是正确判断设备的运行状态，为状态检修得以实施的第一步，可以保证设备运行的可靠性，以及降低检修成本。根据已有的设备检修信息、运行信息等正确评价设备的运行状态，及时发现设备的故障隐患，是状态评价的主要作用；而现有技术中在对配电设备进行评估时，没有利用实时类信息，对设备的评估缺乏时效性，没有考虑设备的台帐类信息，使得评估结果没有考虑外部及自身设备的健康状态，没有考虑历史信息，不能有效排查出设备的家族性缺陷等技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法，以解决现有技术针对配电设备的状态评估没有利用实时类信息，对设备的评估缺乏时效性，没有考虑设备的台帐类信息，使得评估结果没有考虑外部及自身设备的健康状态，没有考虑历史信息，不能有效排查出设备的家族性缺陷等技术问题等技术问题。

本发明的技术方案是：

一种基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法，它包括：

步骤1、采集配电设备的台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息；

步骤2、分别计算基于台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息的状态评价分值；

步骤3、通过台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息的状态评价分值调整设备的状态评价分权重；

步骤4、计算配电设备状态评分。

所述配电设备的台账类运行信息包括巡检监测信息与带电检测信息，巡检监测信息包括运行环境、设备外观、元件参数、是否存在破损或锈蚀，用于综合反映设备的外部运行环境与自身健康状态；实时类运行信息来源于各设备的实时在线监测系统，用于反映设备即时的运行参数变化；历史类运行信息包括设备的历史缺陷或故障，包括电网企业积累的检修试验记录、巡检记录、故障与缺陷描述报告和事件顺序记录。

步骤2所述分别计算基于台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息的状态评价分值的方法包括：

台账类运行信息的状态评价计算方法为：将设备首先分为n个部件，每个部件具有一个以上状态量，根据各状态量的实际监测情况赋予扣分值；然后计算出各部件总的扣分值及状态等级；最后通过加权综合各部件的评价结果，给出整个设备的状态评价结果；状态评价结果以状态量的分值量化体现设备的状态；

实时类信息的状态评价，计算方法为：

首先量化指标，设定各评价指标在正常、注意、异常和严重四个等级的指标值及扣分值的临界值，

其次将各评价指标值带入指标值通用扣分模型：

i＝1,2,3,...,X

式中：X为指标个数，S_Di为第i个指标扣分分值；x_i为第i个指标的指标值；n_i为第i项指标标准值；S_Li、S_Hi、S_Si分别为第i项指标在正常与注意、注意与异常、异常与严重临界点的扣分值；a_i、b_i、c_i分别为第i项指标在正常与注意、注意与异常、异常与严重临界点的指标值；k_i为第i项指标在严重等级下的扣分斜率倍数；

计算出各指标的扣分值后，根据S_i＝100-S_Di得到各指标的健康状态得分S_i；

实时类运行信息内部各指标的权重w_i通过变权重方法计算得到，利用

根据独立性原则，取初始权重

最后根据

得到实时类运行信息的评分；

历史类运行信息的状态评价计算方法为：

参考现有状态评价导则的扣分标准，将一般、严重、紧急三个缺陷或故障等级L_text的扣分值S_D分别设定为15、25、40；即

将检修消缺记录的评价分类M_text分为3类，分别对应修复系数 F_D为0、0.5、1；即

缺陷发生后，还未进行检修或消缺，各部件的状态评价得分S_Phistory为：

式中

为考虑了缺陷发生次数的缺陷系数，K_F为缺陷系数，表示发生故障或产生缺陷后设备状态劣化程度，取K_F＝0.95；n表示同一类型故障或缺陷发生的次数。

步骤3所述通过台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行

信息的状态评价分值调整设备的状态评价分权重的方法包括：

步骤3.1、初始权重计算：基于台账类运行信息、实时类运行信息和基于历史类运行信息的评价指标的初始权重赋予采用层次分析法实现，具体为：采用比例标度构造判断矩阵：

假设有m个决策指标为c＝(c₁,c₂,c₃,...,c_m)，根据11级比例标度构成如下判断矩阵P：

式中：p_i表示ci和c_i+1的两者重要程度相比较的比例标度值；通过利用比例标度法构造的判断矩阵进行计算，获得基于台账类、实时类、历史类三类运行信息的状态评价得分的权重，分别记为

步骤3.2、考虑“短板效应”进行权重调整，“短板效应”的权重调整公式为：

式中S表示三类运行信息的状态评价得分，α为均衡因子；

步骤3.3基于老化系数调整权重:设备老化系数估算公式如下：

式中，S_N与S₀分别代表设备退役与投运时的健康状态得分，T_N代表设备退役时的实际使用寿命；同时设备老化受到环境、缺陷故障次数影响，修正系数β如下表4和5所示：

表4环境因素的老化修正系数

表5设备缺陷故障次数的老化修正系数

步骤3.4、最终的各项评价的最终权重为：

所述计算配电设备状态评分的公式为：

S＝S_regularW_regular+S_realtimeW_realtime+S_historyW_history。

本发明有益效果：

本发明提供的基于台账类、实时类、历史类信息融合的配电设备状态评价方法，整合了台账类运行信息、实时类运行信息、历史类运行信息，建立了详细的评价模型，量化了影响配电设备运行的各类因素，做到正确评价配电设备状态；解决了现有技术针对配电设备的状态评估没有利用实时类信息，对设备的评估缺乏时效性，没有考虑设备的台帐类信息，使得评估结果没有考虑外部及自身设备的健康状态，没有考虑历史信息，不能有效排查出设备的家族性缺陷等技术问题等技术问题。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2台账类运行信息评价流程图；

图3为算例状态评价得分趋势图。

具体实施方式

下面结合算例对发明进行进一步的详细说明。

步骤(1)指标分类，分为台账类运行信息、实时类运行信息、历史类运行信息，以下对各类信息进行说明。

其中台账类运行信息主要包括巡检评价信息与带电检测信息等，巡检监测信息的选取主要基于现行的状态检修导则，包括运行环境、设备外观、元件参数、是否存在破损或锈蚀等，用于综合反映设备的外部运行环境与自身健康状态。

实时类运行信息主要来源于各设备的实时在线监测系统，用于反映设备即时的运行参数变化，进而对设备的异常运行状态予以关注。在对设备进行评估时，就不需要将设备停运，能极大提高供电可靠性。

历史类运行信息主要针对设备的历史缺陷或故障，用于排查设备的家族性缺陷，也便于找出故障易发部件或设备进行重点关注。包括了电网企业积累的大量检修试验记录、巡检消缺记录、故障与缺陷描述报告和事件顺序记录等。

步骤(2)分别计算基于台账类、实时类、历史类信息的状态评价分值的方法。

步骤(2.1)台账类运行信息的状态评价，计算方法为：将设备首先分为n个部件，每个部件具有多个状态量，根据各状态量的实际监测情况赋予一定的扣分值；然后计算出各部件总的扣分值及状态等级；最后通过加权综合各部件的评价结果，给出整个设备的状态评价结果。状态评价结果主要以状态量的分值量化体现设备的状态，如图 2所示。

步骤(2.2)实时类信息的状态评价，计算方法为1.首先量化指标，设定各评价指标在正常、注意、异常、严重、四个等级的指标值及扣分值的临界值，2.将各评价指标值带入指标值通用扣分模型：

i＝1,2,3,...,X

其中，X为指标个数，S_Di为第i个指标扣分分值；x_i为第i个指标的指标值；n_i为第i项指标标准值；S_Li、S_Hi、S_Si分别为第i项指标在正常与注意、注意与异常、异常与严重临界点的扣分值；a_i、b_i、c_i分别为第i项指标在正常与注意、注意与异常、异常与严重临界点的指标值；k_i为第i项指标在严重等级下的扣分斜率倍数，其意义为严重等级下单位扣分值与异常等级下的扣分斜率倍数。

3.计算出各指标的扣分值后，根据S_i＝100-S_Di得到各指标的健康状态得分S_i。

实时类运行信息内部各指标的权重通过变权重方法计算得到，利用公式

根据独立性原则，取初始权重

最后根据

得到实时类运行信息的评分，其中S_operation为实时类运行信息的评价得分；w_i为指标i的权重；S_i为该指标的评价得分。

步骤(2.3)历史类运行信息的状态评价，计算方法为：参考现有状态评价导则的扣分标准，将一般、严重、紧急三个缺陷/故障等级L_text的扣分值S_D分别设定为15、25、40。即

根据专家对检修消缺记录的评价分类M_text分为3类，分别对应修复系数F_D为0、0.5、1。即

因此，缺陷发生后，还未进行检修或消缺，各部件的状态评价得分S_Phistory：

其中，

为考虑缺陷发生次数的缺陷系数，K_F为缺陷系数，表示发生故障或产生缺陷后设备状态劣化程度，一般取K_F＝0.95；n表示同一类型故障或缺陷发生的次数，S_Phistory为基于历史类运行信息的状态评价得分。

步骤(3)通过三类信息状态评价分值调整设备的台账类信息、实时类信息和历史类信息融合的状态评价分权重。

步骤(3.1)权重初次分配。台账类运行信息、实时类运行信息和基于历史类运行信息的评价指标的初始权重赋予采用层次分析法。采用比例标度构造的判断矩阵，自然满足一致性，无需通过一致性检验。采用下表所示的11级比例标度。

表6 11级比例标度

假设有m个决策指标为c＝(c₁,c₂,c₃,...,c_m)，根据11级比例标度可以构成如下判断矩阵P：

，

其中，p_i表示ci和c_i+1的两者重要程度相比较的比例标度值。通过利用比例标度法构造的判断矩阵进行计算，可以获得基于台账类信息、实时类信息和历史类信息三类运行信息的状态评价得分的权重，三类信息的权重分别记为

步骤(3.2)然后考虑“短板效应”进行权重调整。“短板效应”的权重调整公式为：

，

其中S表示三类运行信息的状态评价得分，α为均衡因子。

步骤(3.3)再基于老化系数调整权重，设备老化系数估算公式如下：

式中，S_N与S₀分别代表设备退役与投运时的健康状态得分，T_N代表设备退役时的实际使用寿命。同时，设备老化受到环境、缺陷故障次数影响，修正系数β如下表所示。

表7环境因素的老化修正系数

表8设备缺陷故障次数的老化修正系数

最终的各项评价的最终权重为：

步骤(4)计算多源信息融合的配电设备状态评分，为

S＝S_regularW_regular+S_realtimeW_realtime+S_historyW_history。

以下通过算例具体说明。某电力企业的配网设备故障分析报告显示，2014年8月25日上午7点，容量为200kVA的某10kV配电变压器发生故障，造成其所在台区停电。实时类运行信息指标为负载率、电压偏差、谐波电压总畸变率、三项不平衡度。

该变压器2011年投入运行，在2014年8月25日前无其他缺陷/ 故障纪律，上一年度定期巡检评价得分为95分，基于历史类运行信息的状态评价得分结果为：故障前100分，故障修复过程中57分，故障后95分。评价者针对三类运行信息的初始权重分配为：

经过变权理论的权重调整之后，部分时间点的权重调整值为：

表10部分时间点三类运行信息的权重调整

取变压器平均寿命为30年，计算得到该变压器的老化系数为-0。1535. 故障后，由于变压器曾经常发生故障，需要对老化系数进行1.2倍修正。同时，由于变压器装设地区年最高温度超过30℃，老化系数还要进行额外的1.1倍修正。根据老化系数调整方法计算得出故障前后的老化系数分别为-0.16886和-0.20263。最终权重和多源信息融合的状态评价得分为：

表10

然后得到状态评价得分趋势图如图3所示。

由评价结果和趋势图能看出，故障时间为2014年8月25日7 点，而且在故障发生前分数为85分，由明显的故障趋势，因此本发明中基于多源信息融合的配电设备状态评价方法能够有效地对设备进行状态评价，对设备进行综合评分。

Claims (5)

1.一种基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法，它包括：

步骤1、采集配电设备的台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息；

步骤2、分别计算基于台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息的状态评价分值；

步骤3、通过台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息的状态评价分值调整设备的状态评价分权重；

步骤4、计算配电设备状态评分。

2.根据权利要求1所述的一种基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法，其特征在于：所述配电设备的台账类运行信息包括巡检监测信息与带电检测信息，巡检监测信息包括运行环境、设备外观、元件参数、是否存在破损或锈蚀，用于综合反映设备的外部运行环境与自身健康状态；实时类运行信息来源于各设备的实时在线监测系统，用于反映设备即时的运行参数变化；历史类运行信息包括设备的历史缺陷或故障，包括电网企业积累的检修试验记录、巡检记录、故障与缺陷描述报告和事件顺序记录。

3.根据权利要求1所述的一种基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法，其特征在于：步骤2所述分别计算基于台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息的状态评价分值的方法包括：

台账类运行信息的状态评价计算方法为：将设备首先分为n个部件，每个部件具有一个以上状态量，根据各状态量的实际监测情况赋予扣分值；然后计算出各部件总的扣分值及状态等级；最后通过加权综合各部件的评价结果，给出整个设备的状态评价结果；状态评价结果以状态量的分值量化体现设备的状态；

实时类信息的状态评价，计算方法为：

首先量化指标，设定各评价指标在正常、注意、异常和严重四个等级的指标值及扣分值的临界值，

其次将各评价指标值带入指标值通用扣分模型：

i＝1,2,3,...,X

式中：X为指标个数，S_Di为第i个指标扣分分值；x_i为第i个指标的指标值；n_i为第i项指标标准值；S_Li、S_Hi、S_Si分别为第i项指标在正常与注意、注意与异常、异常与严重临界点的扣分值；a_i、b_i、c_i分别为第i项指标在正常与注意、注意与异常、异常与严重临界点的指标值；k_i为第i项指标在严重等级下的扣分斜率倍数；

计算出各指标的扣分值后，根据S_i＝100-S_Di得到各指标的健康状态得分S_i；

实时类运行信息内部各指标的权重w_i通过变权重方法计算得到，根据

根据独立性原则，取

为初始权重；最后根据

得到实时类运行信息的评分；

历史类运行信息的状态评价计算方法为：

参考现有状态评价导则的扣分标准，将一般、严重、紧急三个缺陷或故障等级L_text的扣分值S_D分别设定为15、25、40；即

将检修消缺记录的评价分类M_text分为3类，分别对应修复系数F_D为0、0.5、1；即

缺陷发生后，还未进行检修或消缺，各部件的状态评价得分S_Phistory为：

式中

为考虑了缺陷发生次数的缺陷系数，K_F为缺陷系数，表示发生故障或产生缺陷后设备状态劣化程度，取K_F＝0.95；n表示同一类型故障或缺陷发生的次数。

4.根据权利要求1所述的一种基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法，其特征在于：步骤3所述通过台账类运行信息、实时类运行信息和历史类运行信息的状态评价分值调整设备的状态评价分权重的方法包括：

步骤3.1、初始权重计算：基于台账类运行信息、实时类运行信息和基于历史类运行信息的评价指标的初始权重赋予采用层次分析法实现，具体为：采用比例标度构造判断矩阵：

假设有m个决策指标为c＝(c₁,c₂,c₃,...,c_m)，根据11级比例标度构成如下判断矩阵P：

式中：p_i表示ci和c_i+1的两者重要程度相比较的比例标度值；通过利用比例标度法构造的判断矩阵进行计算，获得基于台账类、实时类、历史类三类运行信息的状态评价得分的权重，分别记为

步骤3.2、考虑“短板效应”进行权重调整，“短板效应”的权重调整公式为：

式中S表示三类运行信息的状态评价得分，α为均衡因子；

步骤3.3基于老化系数调整权重:设备老化系数B估算公式如下：

式中，S_N与S₀分别代表设备退役与投运时的健康状态得分，T_N代表设备退役时的实际使用寿命；同时设备老化受到环境、缺陷故障次数影响，修正系数β如下表4和5所示：

表4 环境因素的老化修正系数

表5 设备缺陷故障次数的老化修正系数

步骤3.4、最终的各项评价的最终权重为：

5.根据权利要求1所述的一种基于台账、实时、历史信息的配电设备状态评价方法，其特征在于：所述计算配电设备状态评分的公式为：S＝S_regularW_regular+S_realtimeW_realtime+S_historyW_history。

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