CN112700018A - 一种基于故障率的评价电力设备状态的方法及系统 - Google Patents

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付德慧
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魏思芸
王峰
季严松
杨圆
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Abstract

本发明公开了一种基于故障率的评价电力设备状态的方法及系统，属于电力设备状态评估技术领域。本发明方法，包括：确定部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数；根据部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数，确定部件的缺陷的重要影响因子及劣化程度基本扣分值；根据重要影响因子及劣化程度基本扣分值确定部件的缺陷的扣分值；根据部件的缺陷的扣分值，确定部件的单项扣分值和合计扣分值；根据部件的单项扣分值及合计扣分值，获取评价电力设备状态的评价结果，完成对电力设备状态的评价。本发明与现有导则相兼容，便于习惯于现有导则的现场专业技术人员推广应用，而且比现有导则更加精细和准确。

Description

一种基于故障率的评价电力设备状态的方法及系统
技术领域
本发明涉及电力设备状态评估技术领域，并且更具体地，涉及一种基于故障率的评价电力设备状态的方法及系统。
背景技术
输变电设备的健康状态对电网的安全运行至关重要，健康状态不良的电力设备将严重威胁电网的安全运行水平，甚至引发电网事故。如何对电力设备质量进行精确评价，及时发现电力设备的潜在缺陷、避免意外事故发生、最大限度地提高设备的可用率、延长设备的使用寿命，已成为电力行业的重要课题。
目前，对于设备状态的评价，主要集中在对设备当前状态的评价，进而根据当前状态评价结果采取相应的维修策略。目前的电力设备检修工作，所遵循的状态评价导则是通过量化反映设备运行状况的直接现象或者由试验手段得到的间接参量，并与导则或规程中的注意值进行对比，最终通过预设的评分模型得出评价结果。例如，《Q/GDW 169-2008油浸式变压器(电抗器)状态评价导则》(简称《导则》)中，将变压器的状态分成了正常状态、注意状态、异常状态、严重状态等四种状态，并且规定了如何通过变压器当前多种状态参数的具体数值进行扣分，进而根据变压器的状态扣分值来评判变压器当前状态。
《Q/GDW 169-2008油浸式变压器(电抗器)状态评价导则》中的主要内容入下：
1)状态量的重要程度
状态量的重要程度，从轻到重分为四个等级，分别为1级、2级、3级、4级，其影响因子为1、2、3、4，见表1。变压器(电抗器)各个状态量权重由《导则》的附录A规定。
表1
重要程度 1级 2级 3级 4级
影响因子 1 2 3 4
2)状态量的劣化程度
状态量的劣化程度从轻到重分为四级，分别为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级，对应的基本扣分值为2、4、8、10，见表2。
表2
劣化程度 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级
基本扣分值 2 4 8 10
状态量的劣化程度还可根据状态量的大小取区间级，基本扣分值采用线性插值方法确定。具体计算方法为如下：已知某状态量为x0、x1时的基本扣分值分别为y0、y1，当该状态量为两者之间的x时，其基本扣分值y按式(1)计算。
y＝(x-x0)(y1-y0)/(x1-x0)+y0 (1)
变压器(电抗器)各个状态量劣化程度的判断依据及其基本扣分值由《导则》附录A规定。
3)状态量的扣分
状态量的扣分值由状态量重要程度和劣化程度共同决定，即状态量的扣分值等于该状态量的基本扣分值乘以影响因子，见式(2)。状态量正常时不扣分。
状态量的扣分值＝基本扣分值×影响因子 (2)
4)部件评价方法
部件评价应同时考虑单项状态量扣分和部件合计扣分情况，部件状态评价标准见表3。
当任一状态量单项扣分和部件合计扣分同时满足表3规定时，评价为正常状态。
当任一状态量单项扣分或部件合计扣分满足表3规定时，评价为注意状态。
当任一状态量单项扣分满足表3规定时，评价为异常状态或严重状态。
表3
Figure BDA0002857129510000031
5)整体的评价
应综合各部件的评价结果。当所有部件评价为正常状态时，整体评价为正常状态；当任一部件状态为注意状态、异常状态或严重状态时，整体评价应为其中最严重的状态。
目前普遍用于现场的这种设备状态评价体系，存在下列主要不足：
1)利用扣分值来表征设备状态，扣分值的大小取决于设备状态量所对应的故障模式的重要度、状态量的数值与诊断阈值之间的相对大小；扣分值的选择采取了分级方式(即，按照设备状态量劣化的严重程度粗略划分成了正常、I级、II级、III级、IV级)，不够细致准确；
2)，设备状态量劣化的严重程度划分标准和诊断阈值，也是以相关的标准、规范为依据，这些标准中的大部分诊断阈值来自专家经验，不够准确，缺乏基于设备实际数据数理统计结果的诊断判据；
3)现行标准中，利用扣分值表征设备状态，扣分值的物理意义不够确切，不同状态量所造成的扣分值之间的等效性不够显著，造成基于扣分值的设备状态评价结果不够准确。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种基于故障率的评价电力设备状态的方法，包括：
确定目标电力设备，对目标电力设备的部件进行编号，根据部件的编号，确定部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数；
根据部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数，确定部件的缺陷的重要影响因子及劣化程度基本扣分值；
根据重要影响因子及劣化程度基本扣分值确定部件的缺陷的扣分值；
根据部件的缺陷的扣分值，确定部件的单项扣分值和合计扣分值；
根据部件的单项扣分值及合计扣分值，获取评价电力设备状态的评价结果，完成对电力设备状态的评价。
可选的，某一种缺陷的重要度影响因子的计算公式，如下：
SWij＝(Nij/Mij)/0.25
SWij为电力设备第i个部件中第j种缺陷的重要影响因子，Mij为第i个部件出现的第j种缺陷的次数，Nij为第i个部件因第j种缺陷引发的电力设备故障的次数。
可选的，某一种缺陷的基本扣分值的计算公式如下：
SIij＝2.5lg3(100λij)
SIij为电力设备第i个部件中第j种缺陷的基本扣分值，λij是电力设备第i个部件的第j种缺陷造成的设备故障率。
可选的，缺陷的扣分值为该缺陷的重要影响因子与其基本扣分值的乘积。
可选的，部件的单项扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值中的最大值作为部件的扣分值。
可选的，部件的合计扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值的总和作为部件的合计扣分值。
本发明还提出了一种基于故障率的评价电力设备状态的系统，包括：
数据采集模块，确定目标电力设备，对目标电力设备的部件进行编号，根据部件的分布及编号，确定部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数；
计算模块，根据部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数，确定部件的缺陷的重要影响因子及劣化程度基本扣分值；
根据重要影响因子及劣化程度基本扣分值确定部件的缺陷的扣分值；
根据部件的缺陷的扣分值，确定部件的单项扣分值和合计扣分值；
评估模块，根据部件的单项扣分值及合计扣分值，获取评价电力设备状态的评价结果，完成对电力设备状态的评价。
可选的，某一种缺陷的重要度影响因子的计算公式，如下：
SWij＝(Nij/Mij)/0.25
SWij为电力设备第i个部件中第j种缺陷的重要影响因子，Mij为第j个部件出现的第i种缺陷的次数，Nij为第i个部件因第j种缺陷引发的电力设备故障的次数。
可选的，某一种缺陷的基本扣分值的计算公式如下：
SIij＝2.5lg3(100λij)
Sij为电力设备第i个部件中第j种缺陷的基本扣分值，λij是电力设备第i个部件的第j种缺陷造成的设备故障率。
可选的，缺陷的扣分值为该缺陷的重要影响因子与其基本扣分值的乘积。
可选的，部件的单项扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值中的最大值作为部件的扣分值。
可选的，部件的合计扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值的总和作为部件的扣分值。
本发明与现有导则相兼容，便于习惯于现有导则的现场专业技术人员推广应用，而且比现有导则更加精细和准确。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明系统的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出了一种基于故障率的评价电力设备状态的方法，如图2所示，包括：
确定目标电力设备，对目标电力设备的部件进行编号，根据部件的分布及编号，确定部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数；
根据部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数，确定部件的缺陷的重要影响因子及劣化程度基本扣分值；
根据重要影响因子及劣化程度基本扣分值确定部件的缺陷的扣分值；
根据部件的缺陷的扣分值，确定部件的单项扣分值和合计扣分值；
根据部件的单项扣分值及合计扣分值，获取评价电力设备状态的评价结果，完成对电力设备状态的评价。
其中，重要度影响因子的计算公式，如下：
SWij＝(Nij/Mij)/0.25
SWij为重要影响因子，Mij为第j个部件出现的第i种缺陷的次数，Nij为第i个部件因第i种缺陷引发的电力设备故障的次数。
其中，基本扣分值的计算公式如下：
SIij＝2.5lg3(100λij)
SIij为基本扣分值，λij是电力设备第i个部件的第j种缺陷造成的设备故障率。
其中，缺陷的扣分值为该缺陷重要影响因子与其基本扣分值的乘积。
按照如下公式计算电力设备的第i个部件的第j种缺陷的扣分值SDij：
SDij＝SWij×SIij
其中，部件的单项扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值种的最大值作为部件的单项扣分值。
按照如下公式计算电力设备的部件的单项扣分值SDi：
SDi＝max(SDi1,SDi2,…SDij)
其中，部件的合计扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值的总和作为部件的合计扣分值。
按照如下公式计算电力设备的第i个部件在各种缺陷下的合计扣分值S∑i：
S∑i＝∑SDij
将单项扣分值SDi和合计扣分值S∑i代入现有电力设备状态评价导则，根据导则规定，给出设备状态评价结果。
本发明还提出了一种基于故障率的评价电力设备状态的系统200，如图2所示，包括：
数据采集模块201，确定目标电力设备，对目标电力设备的部件进行编号，根据部件的编号，确定部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数；
计算模块202，根据部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数，确定部件的缺陷的重要影响因子及劣化程度基本扣分值；
根据重要影响因子及劣化程度基本扣分值确定部件的缺陷的扣分值；
根据部件的缺陷的扣分值，确定部件的单项扣分值和合计扣分值；
评估模块203，根据部件的单项扣分值及合计分值，获取评价电力设备状态的评价结果，完成对电力设备状态的评价。
其中，电力设备第i个部件中第j种缺陷的重要度影响因子的计算公式，如下：
SWij＝(Nij/Mij)/0.25
SWij为第i个部件中的第j种缺陷的重要影响因子，Mij为第i个部件出现的第j种缺陷的次数，Nij为第i个部件因第j种缺陷引发的电力设备故障的次数。
其中，电力设备第i个部件中第j种缺陷的基本扣分值的计算公式如下：
SIij＝2.5lg3(100λij)
SIij为电力设备第i个部件中第j种缺陷的基本扣分值，λij是电力设备第i个部件的第j种缺陷造成的设备故障率。
其中，缺陷的扣分值为该缺陷重要影响因子与其基本扣分值的乘积。
其中，部件的单项扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值中的最大值作为部件的单项扣分值。
其中，部件的合计扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值的总和作为部件的合计扣分值。
本发明与现有导则相兼容，便于习惯于现有导则的现场专业技术人员推广应用，而且比现有导则更加精细和准确。
本发明不但与现有《导则》相兼容，便于习惯于现有《导则》的现场专业技术人员推广应用，而且比现有《导则》更加精细和准确：
本发明基于电力设备第i个部件出现最严重的第j种缺陷的次数Mij和设备因第i个部件的第j种缺陷而发生故障的次数Nij来计算第i个部件的第j种缺陷的重要度影响因子SWij，体现了基于现场数据统计分析的效果，与《规程》中基于专家经验指定的状态量重要度影响因子相比更加准确。
公式(2)中的关键物理量λij是电力设备第i个部件的第j种缺陷造成的设备故障率，进而使得最终的设备状态评价结果隐含设备部件故障率信息，使得各设备状态评价结果之间具有可比性。
3)公式(1)给出的缺陷重要度Wij＝Nij/Mij与影响因子SWij之间的定量关系，接近于《规程》中表1给定的状态量重要度及其影响因子之间的定量关系，最重要的缺陷的影响因子为4，不但便于现场专业人员接受本发明提出的新算法，而且本发明提出的算法对于缺陷影响因子的赋值更加精细，不存在《规程》中的“台阶”式的突变。
4)公式(2)给出的缺陷劣化程度基本扣分值SIij与备第i个部件的第j种缺陷造成的设备故障率λij之间的定量关系，接近于《规程》中表2给定的状态量劣化程度及基本扣分值之间的定量关系，最严重的缺陷的基本扣分值大约等于10，不但便于现场专业人员接受本发明提出的新算法，而且本发明提出的算法对于缺陷劣化程度基本扣分的赋值更加精细，不存在《规程》中的“台阶”式的突变。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种基于故障率的评价电力设备状态的方法，所述方法包括：
确定目标电力设备，对目标电力设备的部件进行编号，根据部件编号，确定部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数；
根据部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数，确定部件的缺陷的重要影响因子及劣化程度基本扣分值；
根据重要影响因子及劣化程度基本扣分值确定部件的缺陷的扣分值；
根据部件的缺陷的扣分值，确定部件的单项扣分值和合计扣分值；
根据部件的单项扣分值及合计扣分值，获取评价电力设备状态的评价结果，完成对电力设备状态的评价。
2.根据权利要求1所述的方法，所述重要度影响因子的计算公式，如下：
SWij＝(Nij/Mij)/0.25
SWij为电力设备第i个部件中第j种缺陷的重要影响因子，Mij为第i个部件出现的第j种缺陷的次数，Nij为第i个部件因第j种缺陷引发的电力设备故障的次数。
3.根据权利要求1所述的方法，所述基本扣分值的计算公式如下：
SIij＝2.5lg3(100λij)
SIij为电力设备第i个部件中第j种缺陷的基本扣分值，λij是电力设备第i个部件的第j种缺陷造成的设备故障率。
4.根据权利要求1所述的方法，所述缺陷的扣分值为该缺陷的重要影响因子与其基本扣分值的乘积。
5.根据权利要求1所述的方法，所述部件的单项扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值中的最大值作为部件的单项扣分值。
6.根据权利要求1所述的方法，所述部件的合计扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值的总和作为部件的合计扣分值。
7.一种基于故障率的评价电力设备状态的系统，所述系统包括：
数据采集模块，确定目标电力设备，对目标电力设备的部件进行编号，根据部件编号，确定部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数；
计算模块，根据部件出现的缺陷的次数及缺陷引发电力设备故障的次数，确定部件的缺陷的重要影响因子及劣化程度基本扣分值；
根据重要影响因子及劣化程度基本扣分值确定部件的缺陷的扣分值；
根据部件的缺陷的扣分值，确定部件的单项扣分值和合计扣分值；
评估模块，根据部件的单项扣分值及合计扣分值，获取评价电力设备状态的评价结果，完成对电力设备状态的评价。
8.根据权利要求7所述的系统，所述重要度影响因子的计算公式，如下：
SWij＝(Nij/Mij)/0.25
SWij为电力设备第i个部件中第j种缺陷的重要影响因子，Mij为第i个部件出现的第j种缺陷的次数，Nij为第i个部件因第j种缺陷引发的电力设备故障的次数。
9.根据权利要求7所述的系统，所述基本扣分值的计算公式如下：
SIij＝2.5lg3(100λij)
SIij为电力设备第i个部件中第j种缺陷的基本扣分值，λij是电力设备第i个部件的第j种缺陷造成的设备故障率。
10.根据权利要求7所述的系统，所述缺陷的扣分值为该缺陷的重要影响因子与其基本扣分值的乘积。
11.根据权利要求7所述的系统，所述部件的单项扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值中的最大值作为部件的单项扣分值。
12.根据权利要求7所述的系统，所述部件的合计扣分值，选取部件的各缺陷的扣分值的总和作为部件的合计扣分值。
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