CN111929576A - 基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法 - Google Patents

基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法 Download PDF

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CN111929576A
CN111929576A CN202011029685.4A CN202011029685A CN111929576A CN 111929576 A CN111929576 A CN 111929576A CN 202011029685 A CN202011029685 A CN 202011029685A CN 111929576 A CN111929576 A CN 111929576A
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circuit breaker
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肖勇
唐琛
余家华
潘卫国
郭小敏
林圣�
冯玎
何正友
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Tonghao Changsha Rail Traffic Control Technology Co ltd
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Tonghao Changsha Rail Traffic Control Technology Co ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3275—Fault detection or status indication

Abstract

本发明基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，其步骤为：a、对真空断路器进行L次检测，专家对评估指标进行权重确定，建立权重矩阵、参考权重序列，求得专家权重序列与参考权重序列间的距离，进而求得各个指标的主观权重；b、计算各评估指标检测值比重、熵值，并利用所得数据进行客观权重的确定；c、利用已得到的主观权重和客观权重求得评估指标的组合权重；d、对超出失效阈值的指标进行修正，得到失效后的权重值；e、通过计算评估指标检测值到各等级理想区间的距离来进行综合评估；f、利用健康值来定量描述真空断路器健康状态。该方法能评估出不同健康状态等级下真空断路器在不同阶段的性能表现。

Description

基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法
技术领域
本发明具体涉及一种基于组合赋权法的27.5kv真空断路器健康状态评估方法。
背景技术
27.5kv真空断路器具有灭弧能力强、绝缘强度高、无污染、体积小、使用和维护方便等优点，是牵引供电系统中应用最为广泛的开关设备，其主要作用是根据牵引供电系统运行需要，将电气设备、线路投入或退出运行，以及切断系统故障部分，降低停电范围、保护电气设备不受损。作为牵引供电系统中重要的开关设备，当27.5kv真空断路器发生故障时，会导致线路、设备受损以及电能损失，严重时会造成电力事故，接触网大面积停电，影响机车的正常运行。因此，需要对27.5kv真空断路器进行健康状态的评估，以提高电气设备的稳定性和安全性。如现有技术CN106371008A，发明名称为一种开关柜真空断路器寿命评估方法，基于统计断路器在失效时放电量大小对真空断路器寿命评估方法。该方法通过统计某一型号的真空断路器在放电失效时的放电量数据，建立基于Weibull分布下的真空断路器寿命评估模型，利用极大似然函数对Weibull函数中未知参数进行求解，借助MATLAB对极大似然函数进行迭代求解，最后将该解带入Weibull分布中，得到关于真空断路器的寿命评估曲线，根据放电量监测信息对真空断路器寿命进行及时评估，及时反映开关柜真空断路器运行状态。
目前对于27.5kv真空断路器健康状态的判断往往只依赖单一性能指标，未能综合考虑多个性能指标，评估结果不具全面性，准确性也有待考量。另外，在服役期间，真空断路器的健康状态会随着服役时间的增加而不断劣化。受外界机械或电气因素影响，真空断路器的健康状态也会发生不同程度的变化。以往的评估结果一般是与预设阈值进行对比得出，仅能作出“正常”与“故障”这两种判断，对27.5kv真空断路器的劣化过程缺乏整体性把握。
因此亟需开展对27.5kv真空断路器的健康状态的评估方法研究，精确判断真空断路器的健康状态，以便及时更换设备，避免造成巨大经济损失。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出基于组合赋权法的27.5kv真空断路器健康状态综合评估方法，该方法能评估出不同健康状况下的真空断路器不同阶段的性能表现，并能揭示出27.5kv真空断路器对牵引供电系统正常运行的影响程度，进而能够更有效地提高电气设备的可靠性，降低其故障频率，提高整个牵引供电系统稳定性。
本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：基于组合赋权法的27.5kv真空断路器健康状态综合评估方法，包括以下步骤：
步骤1，首先以固定周期对27.5kv真空断路器振动信号、电寿命、真空度和隔离触头温度四项评估指标进行共L次检测，收集每次检测各项评估指标的数据；
步骤2，27.5kv真空断路器评估指标主观权重的确定
步骤21，设由n位专家分别对振动信号等四项评估指标进行权重确定，给出各专家主观上对各项评估指标的权重值，并将专家对各指标给出的权重值利用矩阵形式表示如下：
Figure 919903DEST_PATH_IMAGE001
Figure 85305DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 916995DEST_PATH_IMAGE003
分别表示振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度对应的专家权重序列，
Figure 343297DEST_PATH_IMAGE004
分别表示第m位专家对振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度确定的权重；
步骤22，从权重矩阵
Figure 969450DEST_PATH_IMAGE005
中选取最大的权重值作为n位专家的参考权重值，建立参考权重序列
Figure 622148DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure 991950DEST_PATH_IMAGE007
其中第1位专家的参考权重值为专家权重矩阵中最大的权重值，记为x0（1），以此类推，第n位专家的参考权重值为专家权重矩阵中最大的权重值，记为x0（n）;
步骤23，分别计算四项评估指标的专家权重序列
Figure 413704DEST_PATH_IMAGE008
与参考权重序列
Figure 351704DEST_PATH_IMAGE009
之间的距离
Figure 226119DEST_PATH_IMAGE010
：
Figure 665191DEST_PATH_IMAGE011
其中
Figure 941451DEST_PATH_IMAGE012
表示第k个专家对第i项评估指标给出的权重值，
Figure 299620DEST_PATH_IMAGE013
表示参考权重值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；
步骤24，根据各评估指标专家权重序列与参考权重序列距离
Figure 661331DEST_PATH_IMAGE014
求解各个指标的主观权重，并将求解后的数据进行归一化处理，得到处理后的主观权重
Figure 372936DEST_PATH_IMAGE015
：
Figure 503703DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure 49085DEST_PATH_IMAGE017
表示第i项指标的主观权重，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；
步骤3，进行27.5kv真空断路器评估指标客观权重的确定
步骤31，在27.5kv真空断路器进行共L次检测中，采集振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度相关数据，分别计算四项评估指标的检测值比重
Figure 632513DEST_PATH_IMAGE018
：
Figure 147808DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure 398660DEST_PATH_IMAGE020
为第i项评估指标的第j次检测值占该项指标检测值之和的比重，
Figure 367141DEST_PATH_IMAGE021
是第i项评估指标的第j次检测值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标，L是对真空断路器的总检测次数；
步骤32，根据检测值比重
Figure 703444DEST_PATH_IMAGE022
计算四项评估指标的熵值
Figure 22430DEST_PATH_IMAGE023
：
Figure 127789DEST_PATH_IMAGE024
步骤33，根据已计算出的四项评估指标的熵值
Figure 749395DEST_PATH_IMAGE025
分别计算四项评估指标的熵权，即客观权重
Figure 307415DEST_PATH_IMAGE026
：
Figure 164513DEST_PATH_IMAGE027
其中，
Figure 124378DEST_PATH_IMAGE028
表示第i项指标的客观权重，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；
步骤4，在计算得到主观权重与客观权重后，可分别计算出各项评估指标的组合权重
Figure 41519DEST_PATH_IMAGE029
：
Figure 477048DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 137837DEST_PATH_IMAGE031
表示第i项评估指标的组合权重，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；
步骤5，针对单项或多项评估指标超出失效阈值的情况，定义失效权重修正系数对各项评估指标的组合权重进行修正，具体表达式如下：
Figure 952209DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure 305830DEST_PATH_IMAGE033
表示第i项指标的第j次检测值对应的失效权重修正系数，i=1,2,3,4；
Figure 713809DEST_PATH_IMAGE034
表示第j次检测值；
Figure 912709DEST_PATH_IMAGE035
表示第i项指标的失效阈值；
利用失效权重修正系数对组合权重进行修正，得到27.5kv真空断路器失效后的权重值为：
Figure 847167DEST_PATH_IMAGE036
其中，
Figure 371689DEST_PATH_IMAGE037
表示第i项指标的失效权重值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；
步骤6，对各项样本评估指标数据进行标准化处理，若为成本型指标数据，则处理方式为：
Figure 250652DEST_PATH_IMAGE038
；若为效益型指标数据，则处理方式为：
Figure 518822DEST_PATH_IMAGE039
；
其中，
Figure 307787DEST_PATH_IMAGE040
表示第i项指标的标准化值，
Figure 737631DEST_PATH_IMAGE041
表示第i项指标检测数据，i=1,2,3,4；
Figure 979257DEST_PATH_IMAGE042
表示该项指标的最优临界值，
Figure 660905DEST_PATH_IMAGE043
表示该项指标的最差临界值；
步骤7，进行27.5kv真空断路器进行定性的综合评估，具体步骤如下：
步骤71，对27.5kv真空断路器进行共L次检测中，采集振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度相关数据，得到评估指标检测值向量为：
Figure 304376DEST_PATH_IMAGE044
其中，
Figure 170701DEST_PATH_IMAGE045
为第j次检测中第i项评估指标检测值的标准化值，i=1,2,3,4，分别代表振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度；
步骤72，将每一健康状态等级对应的指标值区间构造成理想区间向量，记为：
Figure 899622DEST_PATH_IMAGE046
其中，
Figure 634229DEST_PATH_IMAGE047
表示第t个健康状态等级的理想区间向量，
Figure 397786DEST_PATH_IMAGE048
为第i项评估指标的第t个健康状态等级对应的数值区间，
Figure 169433DEST_PATH_IMAGE049
，
Figure 651229DEST_PATH_IMAGE050
，分别对应健康、亚健康、注意、异常和严重异常；
Figure 674680DEST_PATH_IMAGE051
分别为第t等级区间对应的左右端点，
g3、计算检测值到各等级理想区间的距离
Figure 292743DEST_PATH_IMAGE052
：
Figure 235292DEST_PATH_IMAGE053
其中
Figure 673226DEST_PATH_IMAGE054
为第j次检测中第i项评估指标到第t个健康区间的距离；
其中
Figure 625002DEST_PATH_IMAGE055
的具体计算方法为：
g3.1、当t=1时，即第i项评估指标到健康区间的距离为：
Figure 219275DEST_PATH_IMAGE056
g3.2、当
Figure 598304DEST_PATH_IMAGE057
时，即第j项评估指标到亚健康或注意区间的距离为：
Figure 789114DEST_PATH_IMAGE058
g3.3、当
Figure 279001DEST_PATH_IMAGE059
时，即第j项评估指标到异常区间的距离为：
Figure 747023DEST_PATH_IMAGE060
g3.4、当
Figure 296953DEST_PATH_IMAGE061
时，即第j项评估指标到严重异常区间的距离为：
Figure 709480DEST_PATH_IMAGE062
距离值越小表明该项指标检测值与对应等级理想区间接近程度越大；反之，距离越大，表明接近程度越小；因此，将距离值最小的健康状态等级作为评估结果；需要说明的是，当存在评估指标超出失效阈值时，会得到该次检测值到任意一个健康状态等级区间的距离值都为最大值为3；因此，当评估结果出现距离值均为3的结果时，说明 27.5kv 真空断路器存在性能指标超出失效阈值；
h、定量描述27.5kv 真空断路器健康状态
h1、各项指标健康等级理想区间的上下限值可以计算得到断路器各健康等级健康值的上下限值，计算方式为：
Figure 3058DEST_PATH_IMAGE063
；
Figure 574853DEST_PATH_IMAGE064
；
h2、通过健康值的大小可判断出该健康值所属的健康等级区间，进而可以判断出断路器对应的健康状态，健康值H具体计算方法如下：
Figure 295685DEST_PATH_IMAGE065
其中，
Figure 461087DEST_PATH_IMAGE066
表示第j次检测、评估时真空断路器的健康值；
当断路器评估指标超出失效阈值时，由于其标准化值大于1，且此时断路器处于正常范围内的评估指标权重为0，即断路器健康状态由超限指标来决定，此时求得健康值必然小于0；因此，本发明将27.5kv真空断路器健康值对应的失效阈值设为0，当健康值小于0时，断路器处于故障或预警状态，无法继续工作。
本发明的有益效果是：1）从27.5kv真空断路器运行可靠性的角度出发，由于目前27.5kv真空断路器健康状态的判断往往只依赖单一性能指标，未能综合考虑多个性能指标，评估结果不具全面性，评估结果仅能作出“正常”与“故障”这两种判断。本发明选取振动信号等四项性能指标作为评估指标，利用组合赋权法确定各项指标权重；并根据27.5kv真空断路器性能表现将其劣化过程划分为四种健康状态，利用理想区间法进行27.5kv真空断路器健康状态综合评估。在对断路器健康状态进行定性判断的同时，利用健康值来定量描述其健康状态，以便于为状态检修方案优化提供数据基础；
2）通过分别计算主客观权重，可以看出二者结果存在差异，采用组合权重的方式，可以利用客观数据特征修正由主观随意性造成的误差，同时也利用专家主观信息来避免因数据检测误差、增强权重区分度。相对传统理想点方法而言，理想区间法更能反映27.5kv真空断路器在不同劣化阶段指标数据的变化特征，更适用于断路器综合评估。
附图说明
图1为本发明的27.5kv真空断路器健康状态等级划分图。
图2为本发明的健康状态评估流程图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本实施例的基于组合赋权法的27.5kv真空断路器健康状态综合评估方法，包括以下步骤：a、首先以固定周期对27.5kv真空断路器振动信号、电寿命、真空度和隔离触头温度四项评估指标进行共L次检测，收集每次检测各项评估指标的数据；
b、27.5kv真空断路器评估指标主观权重的确定
具体步骤为：
b1、设由n位专家分别对振动信号等四项评估指标进行权重确定，给出各专家主观上对各项评估指标的权重值，并将专家对各指标给出的权重值利用矩阵形式表示如下：
Figure 433722DEST_PATH_IMAGE067
Figure 469811DEST_PATH_IMAGE068
其中，
Figure 361544DEST_PATH_IMAGE069
分别表示振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度对应的专家权重序列，
Figure 748663DEST_PATH_IMAGE070
分别表示第m位专家对振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度确定的权重；
b2、从权重矩阵
Figure 384043DEST_PATH_IMAGE071
中选取最大的权重值作为n位专家的参考权重值，建立参考权重序列
Figure 930431DEST_PATH_IMAGE072
：
Figure 993065DEST_PATH_IMAGE073
b3、分别计算四项评估指标的专家权重序列
Figure 867480DEST_PATH_IMAGE074
与参考权重序列
Figure 775393DEST_PATH_IMAGE075
之间的距离
Figure 51654DEST_PATH_IMAGE076
：
Figure 160555DEST_PATH_IMAGE077
其中
Figure 522267DEST_PATH_IMAGE078
表示第k个专家对第i项评估指标给出的权重值，
Figure 499450DEST_PATH_IMAGE079
表示参考权重值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；
b4、根据各评估指标专家权重序列与参考权重序列距离
Figure 895796DEST_PATH_IMAGE080
求解各个指标的主观权重，并将求解后的数据进行归一化处理，得到处理后的主观权重
Figure 424867DEST_PATH_IMAGE081
：
Figure 8295DEST_PATH_IMAGE082
其中，
Figure 789169DEST_PATH_IMAGE083
表示第i项指标的主观权重，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；
c、进行27.5kv真空断路器评估指标客观权重的确定
具体包括以下步骤：
c1、在27.5kv真空断路器进行共L次检测中，采集振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度相关数据，分别计算四项评估指标的检测值比重
Figure 40022DEST_PATH_IMAGE084
：
Figure 490726DEST_PATH_IMAGE085
其中，
Figure 561450DEST_PATH_IMAGE086
为第i项评估指标的第j次检测值占该项指标检测值之和的比重，
Figure 880436DEST_PATH_IMAGE087
是第i项评估指标的第j次检测值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标，L是对真空断路器的总检测次数；
c2、根据检测值比重
Figure 985795DEST_PATH_IMAGE088
计算四项评估指标的熵值
Figure 859598DEST_PATH_IMAGE089
：
Figure 683197DEST_PATH_IMAGE090
c3、根据已计算出的四项评估指标的熵值
Figure 540295DEST_PATH_IMAGE091
分别计算四项评估指标的熵权，即客观权重
Figure 500160DEST_PATH_IMAGE092
：
Figure 417301DEST_PATH_IMAGE093
其中，
Figure 337983DEST_PATH_IMAGE094
表示第i项指标的客观权重，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；
d、在计算得到主观权重与客观权重后，可分别计算出各项评估指标的组合权重
Figure 998772DEST_PATH_IMAGE095
：三
Figure 78723DEST_PATH_IMAGE096
其中，
Figure 166765DEST_PATH_IMAGE097
表示第i项评估指标的组合权重，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；
e、针对单项或多项评估指标超出失效阈值的情况，定义失效权重修正系数对各项评估指标的组合权重进行修正，具体表达式如下：
Figure 824011DEST_PATH_IMAGE098
其中，
Figure 288491DEST_PATH_IMAGE099
表示第i项指标的第j次检测值对应的失效权重修正系数，i=1,2,3,4；
Figure 222949DEST_PATH_IMAGE100
表示第j次检测值；
Figure 481892DEST_PATH_IMAGE101
表示第i项指标的失效阈值；
利用失效权重修正系数对组合权重进行修正，得到27.5kv真空断路器失效后的权重值为：
Figure 377167DEST_PATH_IMAGE102
其中，
Figure 645337DEST_PATH_IMAGE103
表示第i项指标的失效权重值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号等四项评估指标；
f、对各项样本评估指标数据进行标准化处理，若为成本型指标数据，则处理方式为：
Figure 434301DEST_PATH_IMAGE104
；若为效益型指标数据，则处理方式为：
Figure 598566DEST_PATH_IMAGE105
；
其中，
Figure 105771DEST_PATH_IMAGE106
表示第i项指标的标准化值，
Figure 36687DEST_PATH_IMAGE107
表示第i项指标检测数据，i=1,2,3,4；
Figure 680158DEST_PATH_IMAGE108
表示该项指标的最优临界值，
Figure 546483DEST_PATH_IMAGE109
表示该项指标的最差临界值；
g、进行27.5kv真空断路器进行定性的综合评估，具体步骤如下：
g1、对27.5kv真空断路器进行共L次检测中，采集振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度相关数据，得到评估指标检测值向量为：
Figure 275404DEST_PATH_IMAGE110
其中，
Figure 760743DEST_PATH_IMAGE111
为第j次检测中第i项评估指标检测值的标准化值，i=1,2,3,4，分别代表振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度；
g2、将每一健康状态等级对应的指标值区间构造成理想区间向量，记为：
Figure 993142DEST_PATH_IMAGE112
其中，
Figure 295947DEST_PATH_IMAGE113
表示第t个健康状态等级的理想区间向量，
Figure 246585DEST_PATH_IMAGE114
为第i项评估指标的第t个健康状态等级对应的数值区间，
Figure 394670DEST_PATH_IMAGE115
，
Figure 402946DEST_PATH_IMAGE116
，分别对应健康、亚健康、注意、异常和严重异常；
Figure 611074DEST_PATH_IMAGE117
分别为第t等级区间对应的左右端点，各评估指标数据区间根据断路器正常运行及故障发生时的数据具体如表1所示，设定振动信号（成本型）、真空度（成本型）、电寿命（效益型）、隔离触头温度（成本型）变化范围如表1中健康到异常区间的范围，再通过f步骤对各项样本评估指标数据进行标准化处理得到表2的理想区间数据；
表1评估指标数据区间
Figure 314587DEST_PATH_IMAGE118
表2标准化评估指标数据理想区间
Figure 784DEST_PATH_IMAGE119
g3、计算检测值到各等级理想区间的距离
Figure 614299DEST_PATH_IMAGE120
：
Figure 993327DEST_PATH_IMAGE121
其中
Figure 184137DEST_PATH_IMAGE122
为第j次检测中第i项评估指标到第t个健康区间的距离；
其中
Figure 795729DEST_PATH_IMAGE123
的具体计算方法为：
g3.1、当t=1时，即第i项评估指标到健康区间的距离为：
Figure 388384DEST_PATH_IMAGE124
g3.2、当
Figure 672735DEST_PATH_IMAGE125
时，即第j项评估指标到亚健康或注意区间的距离为：
Figure 85262DEST_PATH_IMAGE126
g3.3、当
Figure 378840DEST_PATH_IMAGE127
时，即第j项评估指标到异常区间的距离为：
Figure 701368DEST_PATH_IMAGE128
g3.4、当
Figure 422199DEST_PATH_IMAGE129
时，即第j项评估指标到严重异常区间的距离为：
Figure 322022DEST_PATH_IMAGE130
距离值越小表明该项指标检测值与对应等级理想区间接近程度越大；反之，距离越大，表明接近程度越小；因此，将距离值最小的健康状态等级作为评估结果；需要说明的是，当存在评估指标超出失效阈值时，会得到该次检测值到任意一个健康状态等级区间的距离值都为最大值为3；因此，当评估结果出现距离值均为3的结果时，说明 27.5kv 真空断路器存在性能指标超出失效阈值；
h、定量描述27.5kv 真空断路器健康状态
h1、各项指标健康等级理想区间的上下限值可以计算得到断路器各健康等级健康值的上下限值，计算方式为：
Figure 153712DEST_PATH_IMAGE131
；
Figure 845593DEST_PATH_IMAGE132
；
即健康值为通过蒙特卡洛方法模拟数据得出的真空断路器的组合权重系数矩阵以及上述表2中标准化评估指标数据理想区间的数据通过该步骤中的计算方式得到，且结果具体如表3所示；
表3健康值等级区间
Figure 737326DEST_PATH_IMAGE133
h2、通过健康值的大小可判断出该健康值所属的健康等级区间，进而可以判断出断路器对应的健康状态，健康值H具体计算方法如下：
Figure 124445DEST_PATH_IMAGE134
其中，
Figure 759825DEST_PATH_IMAGE135
表示第j次检测、评估时真空断路器的健康值；
当断路器评估指标超出失效阈值时，由于其标准化值大于1，且此时断路器处于正常范围内的评估指标权重为0，即断路器健康状态由超限指标来决定，此时求得健康值必然小于0；因此，本发明将27.5kv真空断路器健康值对应的失效阈值设为0，当健康值小于0时，断路器处于故障或预警状态，无法继续工作。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，用于27.5kv的真空断路器，包括以下步骤：对真空断路器进行L次检测，收集各评估指标的数据；进行真空断路器评估指标主观权重的确定；进行真空断路器评估指标客观权重的确定；利用主观权重和客观权重求得真空断路器评估指标组合权重；对超出失效阀值的指标进行修正，得到失效后的权重值；进行真空断路器健康状态的综合评估；利用健康值来定量描述真空断路器健康状态；所述评估指标包括振动信号、电寿命、真空度和隔离触头温度，其特征在于：评估指标主观权重的确定具体为：
1）设由n位专家分别对振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标进行权重确定，给出各专家主观上对各项评估指标的权重值，并将专家对各指标给出的权重值利用矩阵形式表示如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
分别表示振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度对应的专家权重序列，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
分别表示第m位专家对振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度确定的权重，m小于等于n；
2）从权重矩阵
Figure DEST_PATH_IMAGE005
中选取最大的权重值作为n位专家的参考权重值，建立参考权重序列
Figure DEST_PATH_IMAGE006
：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中第1位专家的参考权重值为专家权重矩阵中最大的权重值，记为x0（1），以此类推，第n位专家的参考权重值为专家权重矩阵中最大的权重值，记为x0（n）;
3）分别计算四项评估指标的专家权重序列
Figure DEST_PATH_IMAGE008
与参考权重序列
Figure DEST_PATH_IMAGE009
之间的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE010
：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表示第k个专家对第i项评估指标给出的权重值，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示参考权重值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标；
4）根据各评估指标专家权重序列与参考权重序列距离
Figure DEST_PATH_IMAGE014
计算各个指标的主观权重，并将求解后的数据进行归一化处理，得到处理后的主观权重
Figure DEST_PATH_IMAGE015
：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
表示第i项指标的主观权重，i=1,2,3,4分别对应振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标。
2.根据权利要求1所述的基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，其特征在于：进行评估指标客观权重的确定具体为：
1）在27.5kv真空断路器进行共L次检测中，采集振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度相关数据，分别计算四项评估指标的检测值比重
Figure DEST_PATH_IMAGE018
：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为第i项评估指标的第j次检测值占该项指标检测值之和的比重，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
是第i项评估指标的第j次检测值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标，L是对真空断路器的总检测次数；
2）根据检测值比重
Figure DEST_PATH_IMAGE022
计算四项评估指标的熵值
Figure DEST_PATH_IMAGE023
：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
3）根据已计算出的四项评估指标的熵值
Figure DEST_PATH_IMAGE025
分别计算四项评估指标的熵权，即客观权重
Figure DEST_PATH_IMAGE026
：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE028
表示第i项指标的客观权重，i=1,2,3,4分别对应振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标。
3.根据权利要求1所述的基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，其特征在于：在计算得到主观权重与客观权重后，分别计算出各项评估指标的组合权重
Figure DEST_PATH_IMAGE029
：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
表示第i项评估指标的组合权重，i=1,2,3,4分别对应振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标。
4.根据权利要求1所述的基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，其特征在于：针对单项或多项评估指标超出失效阈值的情况，定义失效权重修正系数对各项评估指标的组合权重进行修正，具体表达式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE033
表示第i项指标的第j次检测值对应的失效权重修正系数，i=1,2,3,4；
Figure DEST_PATH_IMAGE034
表示第j次检测值；
Figure DEST_PATH_IMAGE035
表示第i项指标的失效阈值；
利用失效权重修正系数对组合权重进行修正，得到27.5kv真空断路器失效后的权重值为：
Figure DEST_PATH_IMAGE036
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE037
表示第i项指标的失效权重值，i=1,2,3,4，分别对应振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标。
5.根据权利要求1所述的基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，其特征在于：对各项样本评估指标数据进行标准化处理，若为成本型指标数据，则处理方式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
；若为效益型指标数据，则处理方式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE039
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
表示第i项指标的标准化值，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
表示第i项指标检测数据，i=1,2,3,4，分别对应振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度四项评估指标，
Figure DEST_PATH_IMAGE042
表示该项指标的最优临界值，
Figure DEST_PATH_IMAGE043
表示该项指标的最差临界值。
6.根据权利要求1所述的基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，其特征在于：对27.5kv真空断路器进行定性的综合评估，在27.5kv真空断路器进行共L次检测中，采集振动信号、真空度、电寿命和隔离触头温度相关数据，得到各评估指标的检测值，计算检测值到各等级理想区间的距离
Figure DEST_PATH_IMAGE044
：
Figure DEST_PATH_IMAGE045
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE046
为第j次检测中第i项评估指标到第t个健康区间的距离，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
，分别对应健康、亚健康、注意、异常和严重异常；
距离值越小表明该项指标检测值与对应等级理想区间接近程度越大；因此，将距离值最小的健康状态等级作为评估结果。
7.根据权利要求1所述的基于组合赋权法的真空断路器健康状态评估方法，其特征在于：定量描述27.5kv 真空断路器健康状态具体为：
1）各项指标健康等级理想区间的上下限值计算得到断路器各健康等级健康值的上下限值，计算方式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE048
；
Figure DEST_PATH_IMAGE049
；
2）通过健康值的大小判断出该健康值所属的健康等级区间，进而可以判断出断路器对应的健康状态，健康值H具体计算方法如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE050
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
表示第j次检测、评估时真空断路器的健康值。
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