CN115271238A - 一种变压器的寿命预测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器的寿命预测方法及装置,方法包括:按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;确定技术寿命评价指标体系中所有评价指标的隶属度;利用模糊层次分析法,确定技术寿命评价指标体系中所有评价指标的指标权重;基于隶属度、指标权重及运行时间确定待测变压器的技术寿命。将模糊层次分析法应用到电力变压器技术寿命预测中,以预先建的技术寿命评价指标体系作为基础,对待测变压器的整体健康程度分析,从而准确地对待测变压器的技术寿命进行预测,为变压器设备全寿命周期检修管理提供支撑。
Description
技术领域
本发明涉及供电安全技术技域,尤其涉及一种变压器的寿命预测方法及装置。
背景技术
变压器的状态老化机理较为复杂,且部分状态指标因素存在不确定性和模糊性,难以提高变压器状态评价的有效性和准确性。但作为电能转换、传输、分配的核心枢纽设备,变压器安全可靠运行关乎电力网络供电的稳定性与经济性,因此,有必要研究一种有效、可靠的变压器健康状态评价模型,以全面、客观、正确地评价其健康状态、剩余使用寿命等状态信息,保障变压器的安全、稳定运行。
现有的变压器寿命预测方法存在考虑因素不够全面,以及评估流程较为抽象等问题。
发明内容
本发明提供了一种变压器的寿命预测方法及装置,0
第一方面,本发明提供的一种变压器的寿命预测方法,包括:
按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;
确定所述待测评价指标的隶属度;
利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重;
基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命。
可选地,基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命,包括:
基于所述隶属度和所述指标权重,结合欧式贴近度公式,确定所述待测评价指标对应的健康状态信息,进而确定待测变压器的总健康状态值;
基于所述健康状态信息及所述运行时间,确定所述待测变压器的技术寿命。
可选地,基于所述健康状态及所述运行时间,确定所述待测变压器的技术寿命,包括:
按照预先设定的老化系数计算公式,结合所获取的预先设定的初始健康状态值及预先设定的老化状态值,确定老化系数;
基于所述老化系数、所述运行时间及所述总健康状态值,结合技术寿命预测公式,得到所述待测变压器的技术寿命。
可选地,利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重,包括:
利用三标度法确定待测评价指标对应的指标重要度,并建立所述指标重要度对应的模糊一致矩阵;
利用和行归一法,解析模糊一致矩阵中的所有所述指标重要度,并将所述指标重要度作为特征值法的初始值进行循环迭代,得到所有所述待测评价指标的指标权重。
可选地,所述老化系数计算公式具体为:
所述技术寿命预测公式具体为:
Hf=(1-H0)×eB×T,
其中,Hf为技术寿命,H0为初始健康状态值,e为自然常数,B为老化系数,T为运行时间,Hty为老化状态值。
第二方面,本发明还提供了一种变压器的寿命预测装置,包括:
获取模块,用于按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;
隶属度确定模块,用于确定所述待测评价指标的隶属度;
指标权重确定模块,用于利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重;
技术寿命确定模块,用于基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命。
可选地,所述技术寿命确定模块包括:
健康状态信息确定子模块,用于基于所述隶属度和所述指标权重,结合欧式贴近度公式,确定所述待测评价指标对应的健康状态信息,进而确定待测变压器的总健康状态值;
技术寿命确定子模块,用于基于所述健康状态信息及所述运行时间,确定所述待测变压器的技术寿命。
可选地,所述技术寿命确定子模块包括:
老化系数确定单元,用于按照预先设定的老化系数计算公式,结合所获取的预先设定的初始健康状态值及预先设定的老化状态值,确定老化系数;
技术寿命确定单元,用于基于所述老化系数、所述运行时间及所述总健康状态值,结合技术寿命预测公式,得到所述待测变压器的技术寿命。
可选地,所述指标权重确定模块包括:
矩阵建立子模块,用于利用三标度法确定待测评价指标对应的指标重要度,并建立所述指标重要度对应的模糊一致矩阵;
权重确定子模块,用于利用和行归一法,解析模糊一致矩阵中的所有所述指标重要度,并将所述指标重要度作为特征值法的初始值进行循环迭代,得到所有所述待测评价指标的指标权重。
可选地,所述老化系数计算公式具体为:
所述技术寿命预测公式具体为:
Hf=(1-H0)×eB×T,
其中,Hf为技术寿命,H0为初始健康状态值,e为自然常数,B为老化系数,T为运行时间,Hty为老化状态值。
本申请第三方面提供了一种电子设备,所述设备包括处理器以及存储器;
所述存储器用于存储程序代码,并将所述程序代码传输给所述处理器;
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面所述的变压器的寿命预测方法。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质用于存储程序代码,所述程序代码用于执行第一方面所述的变压器的寿命预测方法。
从以上技术方案可以看出,本发明具有以下优点:
本发明通过按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;确定所述待测评价指标的隶属度;利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重;基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命。将模糊层次分析法应用到电力变压器技术寿命预测中,以预先建的技术寿命评价指标体系作为基础,对待测变压器的整体健康程度分析,从而准确地对待测变压器的技术寿命进行预测,为变压器设备全寿命周期检修管理提供支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图;
图1为本发明的一种变压器的寿命预测方法实施例一的步骤流程图;
图2为本发明的一种变压器的寿命预测方法实施例二的步骤流程图;
图3为本发明的一种变压器的寿命预测装置实施例的结构框图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种变压器的寿命预测方法及装置,基于模糊层次分析方法对变压器技术寿命进行预测,为变压器设备全寿命周期检修管理提供支撑。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1,图1为本发明的一种变压器的寿命预测方法实施例一的步骤流程图,具体可以包括如下步骤:
步骤S101,按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;
步骤S102,确定所述待测评价指标的隶属度;
步骤S103,利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重;
步骤S104,基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命。
在一个可选实施例中,基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命,包括:
基于所述隶属度和所述指标权重,结合欧式贴近度公式,确定所述待测评价指标对应的健康状态信息,进而确定待测变压器的总健康状态值;
基于所述健康状态信息及所述运行时间,确定所述待测变压器的技术寿命。
本发明实施例通过按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;确定所述待测评价指标的隶属度;利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重;基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命。将模糊层次分析法应用到电力变压器技术寿命预测中,以预先建的技术寿命评价指标体系作为基础,对待测变压器的整体健康程度分析,从而准确地对待测变压器的技术寿命进行预测,为变压器设备全寿命周期检修管理提供支撑。
请参阅图2,为本发明的一种变压器的寿命预测实施例二的步骤流程图,具体包括:
步骤S201,按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;
在本发明实施例中,以《电力设备预防性试验规程》(DL/T536-1996)为基础,分析整理电力变压器产生故障的原因,并根据各组件的区别,建立电力变压器技术寿命层次型综合评估指标,即技术寿命评价指标体系。具体地,在技术寿命评价指标体系中,定义电力变压器健康程度为电力变压器技术寿命的直接影响因素,而电力变压器健康程度的评价指标包括铁芯、绕组、油箱、固体绝缘、液体绝缘、套管、调压分接开关、冷却系统及其余组件这9个因素。进一步地,铁芯的评价指标包括铁芯接地电流和铁芯物理故障,绕组的评价指标具体为绕组变形程度,油箱的评价指标具体为油箱体变形度,固体绝缘的评价指标具体为糖醛含量,液体绝缘的评价指标包括:油中水含量、油介损、氢气含量、乙烷含量、总烃绝对产气量及总烃相对产气量,套管的评价指标包括:套管未屏对地介损及套管电容,调压分接开关包括:绝缘电阻值及运行工况,冷却系统的评价指标具体为冷气系统运行工况,其余组件的评价指标具体为组件对应的运行工况。其中,对于“其余组件”这一评价指标,可有运维人员自行添加。
在具体实现中,获取待测变压器中,与技术寿命评价指标体系相关的待测评价指标及其指标相应的运行时间。
步骤S202,确定所述待测评价指标的隶属度;
在本发明实施例中,对待测评价指标进行统一量化处理并确定评价指标的隶属度。
在具体实现中,设论域U中含有一模糊矩阵A,对U中所有元素xi∈U,均指定区间[0,1]中的一个数A(xi)∈[0,1]相对应,则A(x)变为元素x对A的隶属函数,当A(xi)距离1越近,表明xi从属于A程度高。同时,在进行电力变压器技术寿命评估过程,要进行不同量纲及数量级的评估指标隶属化处理,对于越接近1的隶属度,指标性能越好。此外,针对定性指标隶属度的处理要遵循减分原则,而对于定量指标的隶属度求取,则依照梯形模糊分布获得偏小型与偏大型隶属度。即:
其中,xi表示第xi项待测评价指标,a表示评价指标的下限值,b表示评价指标的上限值,评价指标的下限值和评价指标的下限值具体大小依据《电力变压器运行规程》与《电力设备预防性试验规程》进行确定。
步骤S203,利用三标度法确定待测评价指标对应的指标重要度,并建立所述指标重要度对应的模糊一致矩阵;
然后优先关系矩阵变换为模糊一致矩阵R=(rij)m×n,首先对F=(fij)n×n依照行进行求和,接着进行行与行变换,生成元素rij。
步骤S204,利用和行归一法,解析模糊一致矩阵中的所有所述指标重要度,并将所述指标重要度作为特征值法的初始值进行循环迭代,得到所有所述待测评价指标的指标权重;
在本发明实施例中,利用和行化一法获得初始权重向量,即首先求R每行中各元素和,再求矩阵中不含对角线元素和,进而得出指标初始权重向量:
W(0)=(w1,w2,…,wn)T,
然后利用aij=rj/rij进行矩阵转化,形成期互反型矩阵A=(aij)n×n,以V0=W(0)作为特征值的迭代初始值,并利用Vk+1=AVk得到迭代之后的特征向量,并计算特征向量的无穷范数||Vk+1||∞,当||Vk+1||∞-||Vk+1||∞<ε(代表计算精度),则||Vk+1||∞便是最大的特征值λmax,对||Vk+1||∞归一化处理,获得最终的评估指标权重向量。当不满足精度要求时,将权重向量作为新的初始向量,继续迭代。
在本发明实施例中,利用改进的模糊层次分析法对待测评价指标按照其层次进行指标权重的确定。具体而言,改进的模糊层次分析法主要是指利用三标度法及和行归一法对模糊层次分析法进行优化。
需要说明的是,模糊层次分析法是进行风险评估的基础,主要基于模糊数学的模糊矩阵进行表述。譬如为比较论域U={a1,a2,…,an}中两元素之间的重要程度,将重要程度指标表述为模糊矩阵R=(rij)m×n形式。虽然模糊层次分析法避免了判断矩阵一致性检验的繁琐过程,但在进行元素相互重要性比较时,仍采用9段标度描述方式,存在比较过程主观性强的问题,同时,对各层次指标元素矩阵权重向量求解过程,利用和行归一和方根方式,这种求解过程仅仅体现了模糊矩阵中对应一行矩阵元素的影响,求解结果存在精度低,且计算结果的精度不可控的问题。
而三标度法方法形式简单,方便判断矩阵建立,且有利于比较度量元素之间的重要性;三标度方法的形式不存在度量的不准确性,因此利用三标度方法可以有效降低专家打分的主观性。
而以和行归一法或者是方根法为基础,解析目标权重向量,并将其作为特征值法的初始值进行循环迭代。此种模式可以最大程度降低计算过程的迭代次数,且具有较快的收敛速度和较高的计算精度。
步骤S205,基于所述隶属度和所述指标权重,结合欧式贴近度公式,确定所述待测评价指标对应的健康状态信息,进而确定待测变压器的总健康状态值;欧式贴近度公式如下所示:
在具体实现中,利用评估指标隶属度和自身权重,结合欧式贴近度公式,求解待测变压器的待测评价指标对应的健康状态信息,在此基础上,得到待测变压器的总健康状态值。
步骤S206,按照预先设定的老化系数计算公式,结合所获取的预先设定的初始健康状态值及预先设定的老化状态值,确定老化系数;
在本发明实施例中,所述老化系数计算公式具体为:
步骤S207,基于所述老化系数、所述运行时间及所述总健康状态值,结合技术寿命预测公式,得到所述待测变压器的技术寿命。
在本发明实施例中,所述技术寿命预测公式具体为:
Hf=(1-H0)×eB×T,
其中,Hf为技术寿命,H0为初始健康状态值,e为自然常数,B为老化系数,T为运行时间,Hty为老化状态值。
在具体实现中,电力变压器的健康程度与运行时间的关系可表述为:H=H0×eB×T,则变压器的剩余技术寿命评估可表述为1-H=(1-H0)×eB×T。
在本发明实施例所提供的一种变压器的寿命预测方法,通过按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;确定所述待测评价指标的隶属度;利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重;基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命。将模糊层次分析法应用到电力变压器技术寿命预测中,以预先建的技术寿命评价指标体系作为基础,对待测变压器的整体健康程度分析,从而准确地对待测变压器的技术寿命进行预测,为变压器设备全寿命周期检修管理提供支撑。
请参阅图3,示出了一种变压器的寿命预测装置实施例的结构框图,包括如下模块:
获取模块301,用于按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;
隶属度确定模块302,用于确定所述待测评价指标的隶属度;
指标权重确定模块303,用于利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重;
技术寿命确定模块304,用于基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命。
在一个可选实施例中,所述技术寿命确定模块304包括:
健康状态信息确定子模块,用于基于所述隶属度和所述指标权重,结合欧式贴近度公式,确定所述待测评价指标对应的健康状态信息,进而确定待测变压器的总健康状态值;
技术寿命确定子模块,用于基于所述健康状态信息及所述运行时间,确定所述待测变压器的技术寿命。
在一个可选实施例中,所述技术寿命确定子模块包括:
老化系数确定单元,用于按照预先设定的老化系数计算公式,结合所获取的预先设定的初始健康状态值及预先设定的老化状态值,确定老化系数;
技术寿命确定单元,用于基于所述老化系数、所述运行时间及所述总健康状态值,结合技术寿命预测公式,得到所述待测变压器的技术寿命。
在一个可选实施例中,所述指标权重确定模块303包括:
矩阵建立子模块,用于利用三标度法确定待测评价指标对应的指标重要度,并建立所述指标重要度对应的模糊一致矩阵;
权重确定子模块,用于利用和行归一法,解析模糊一致矩阵中的所有所述指标重要度,并将所述指标重要度作为特征值法的初始值进行循环迭代,得到所有所述待测评价指标的指标权重。
在一个可选实施例中,所述老化系数计算公式具体为:
所述技术寿命预测公式具体为:
Hf=(1-H0)×eB×T,
其中,Hf为技术寿命,H0为初始健康状态值,e为自然常数,B为老化系数,T为运行时间,Hty为老化状态值。
本申请还提供了一种电子设备,设备包括处理器以及存储器;
存储器用于存储程序代码,并将程序代码传输给处理器;
处理器用于根据程序代码中的指令执行上述方法实施例中的变压器的寿命预测方法。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质用于存储程序代码,程序代码用于执行上述方法实施例中的变压器的寿命预测方法。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称:Read-OnlyMemory,英文缩写:ROM)、随机存取存储器(英文全称:Random Access Memory,英文缩写:RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种变压器的寿命预测方法,其特征在于,包括:
按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;
确定所述待测评价指标的隶属度;
利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重;
基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命。
2.根据权利要求1所述的变压器的寿命预测方法,其特征在于,基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命,包括:
基于所述隶属度和所述指标权重,结合欧式贴近度公式,确定所述待测评价指标对应的健康状态信息,进而确定待测变压器的总健康状态值;
基于所述健康状态信息及所述运行时间,确定所述待测变压器的技术寿命。
3.根据权利要求2所述的变压器的寿命预测方法,其特征在于,基于所述健康状态及所述运行时间,确定所述待测变压器的技术寿命,包括:
按照预先设定的老化系数计算公式,结合所获取的预先设定的初始健康状态值及预先设定的老化状态值,确定老化系数;
基于所述老化系数、所述运行时间及所述总健康状态值,结合技术寿命预测公式,得到所述待测变压器的技术寿命。
4.根据权利要求1所述的变压器的寿命预测方法,其特征在于,利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重,包括:
利用三标度法确定待测评价指标对应的指标重要度,并建立所述指标重要度对应的模糊一致矩阵;
利用和行归一法,解析模糊一致矩阵中的所有所述指标重要度,并将所述指标重要度作为特征值法的初始值进行循环迭代,得到所有所述待测评价指标的指标权重。
6.一种变压器的寿命预测装置,其特征在于,包括:
获取模块,用于按照预先构建的技术寿命评价指标体系,获取待测变压器的待测评价指标及运行时间;
隶属度确定模块,用于确定所述待测评价指标的隶属度;
指标权重确定模块,用于利用模糊层次分析法,确定所述待测评价指标的指标权重;
技术寿命确定模块,用于基于所述隶属度、所述指标权重及所述运行时间确定所述待测变压器的技术寿命。
7.根据权利要求6所述的变压器的寿命预测装置,其特征在于,所述技术寿命确定模块包括:
健康状态信息确定子模块,用于基于所述隶属度和所述指标权重,结合欧式贴近度公式,确定所述待测评价指标对应的健康状态信息,进而确定待测变压器的总健康状态值;
技术寿命确定子模块,用于基于所述健康状态信息及所述运行时间,确定所述待测变压器的技术寿命。
8.根据权利要求7所述的变压器的寿命预测装置,其特征在于,所述技术寿命确定子模块包括:
老化系数确定单元,用于按照预先设定的老化系数计算公式,结合所获取的预先设定的初始健康状态值及预先设定的老化状态值,确定老化系数;
技术寿命确定单元,用于基于所述老化系数、所述运行时间及所述总健康状态值,结合技术寿命预测公式,得到所述待测变压器的技术寿命。
9.根据权利要求6所述的变压器的寿命预测装置,其特征在于,所述指标权重确定模块包括:
矩阵建立子模块,用于利用三标度法确定待测评价指标对应的指标重要度,并建立所述指标重要度对应的模糊一致矩阵;
权重确定子模块,用于利用和行归一法,解析模糊一致矩阵中的所有所述指标重要度,并将所述指标重要度作为特征值法的初始值进行循环迭代,得到所有所述待测评价指标的指标权重。
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