一種基于狀態(tài)檢修的輸變電設(shè)備故障率的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說本發(fā)明涉及一種 基于狀態(tài)檢修的輸變電設(shè)備故障率的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 狀態(tài)檢修，是一種根據(jù)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，判斷設(shè) 備的異常，預(yù)知設(shè)備的故障，綜合評(píng)價(jià)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)值，通過獲取的狀態(tài)評(píng)價(jià)分值（以下簡(jiǎn)稱 狀態(tài)評(píng)分）制定對(duì)其進(jìn)行檢修的方式。其中，狀態(tài)評(píng)分是以巡檢及例行試驗(yàn)、診斷性試驗(yàn)、 在線監(jiān)測(cè)、帶電檢測(cè)、家族缺陷診斷、不良工況診斷等方式獲取設(shè)備的狀態(tài)信息，包括對(duì)其 現(xiàn)象強(qiáng)度、量值大小以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出具體設(shè)備部件的評(píng)分值，繼而求得設(shè)備的 綜合評(píng)分值，以此作為設(shè)備的狀態(tài)評(píng)分。根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)評(píng)分預(yù)計(jì)可能的設(shè)備故障率以此 安排檢修計(jì)劃，實(shí)施設(shè)備的檢修。因而，根據(jù)獲取的設(shè)備的狀態(tài)評(píng)分求取設(shè)備可能的故障率 是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。
[0003] 文獻(xiàn)一《基于Marquardt法參數(shù)估計(jì)的變電設(shè)備壽命周期故障率評(píng)估》（電力系統(tǒng) 保護(hù)與控制2012年1月號(hào)第4卷第1期第85-90頁）提出一種基于時(shí)間的故障率數(shù)學(xué)模 型參數(shù)的計(jì)算方法，作者利用Marquardt法求解兩參數(shù)的威布爾分布的故障率模型。根據(jù) 求得的威布爾分布計(jì)算得到基于時(shí)間的設(shè)備故障概率。
[0004] 文獻(xiàn)二《狀態(tài)檢修決策中的電氣設(shè)備故障率推算》（電力系統(tǒng)自動(dòng)化2010年2月 號(hào)第30卷第2期第91-94頁）提出了一種基于設(shè)備狀態(tài)評(píng)分的故障率模型參數(shù)的算法。文 章通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)得到不同狀態(tài)評(píng)分下的設(shè)備臺(tái)數(shù)和發(fā)生故障的設(shè)備總臺(tái)數(shù)并利 用反演法求得故障率模型參數(shù)值。從而可以根據(jù)不同的設(shè)備狀態(tài)求得不同狀態(tài)評(píng)分下的設(shè) 備故障率。
[0005] 但是，文獻(xiàn)一中基于時(shí)間的故障率只考慮了時(shí)間對(duì)故障率的影響，并沒有考慮到 狀態(tài)評(píng)分的作用，無法表征設(shè)備在相同運(yùn)行時(shí)間不同狀態(tài)評(píng)分時(shí)的故障率差別。而文獻(xiàn)二 中基于設(shè)備狀態(tài)評(píng)分的故障率只考慮了狀態(tài)評(píng)分對(duì)故障率的影響，沒有考慮到停電檢修的 影響。設(shè)備經(jīng)歷了停電檢修后即使擁有相同的狀態(tài)評(píng)分故障率也是不同。
[0006] 文獻(xiàn)三《基于設(shè)備完整健康過程的故障率模型參數(shù)研宄》（華東電力2012年9月 號(hào)第40卷第8期第1346-1349頁）提出了基于完整健康過程的全狀態(tài)集成法。對(duì)于經(jīng)歷 了停運(yùn)檢修的設(shè)備來說，它的完整健康過程是指從設(shè)備重新投運(yùn)開始到出現(xiàn)結(jié)束標(biāo)志的整 個(gè)過程。對(duì)于未經(jīng)檢修就投入運(yùn)行的設(shè)備來說，它的完整健康過程是指從投運(yùn)開始到出現(xiàn) 結(jié)束標(biāo)志的整個(gè)過程。
[0007] 圖1為設(shè)備完整健康過程的示例，其中S表示設(shè)備的狀態(tài)評(píng)分，t表示設(shè)備的役齡 (時(shí)間，一般以年或月為單位）。〇點(diǎn)時(shí)刻設(shè)備投入運(yùn)行。如圖1所示的ti、t2、tjP15時(shí)刻， 狀態(tài)監(jiān)測(cè)顯示設(shè)備的存在缺陷，安排帶電檢修或者自行消缺使設(shè)備的狀態(tài)評(píng)分重新恢復(fù)到 1〇〇分。設(shè)備處于異常狀態(tài)時(shí)應(yīng)適時(shí)安排停電檢修，設(shè)備處于嚴(yán)重狀態(tài)時(shí)應(yīng)盡快安排停電檢 修，圖1中所示的t7時(shí)刻進(jìn)行了停電檢修。而14時(shí)刻是設(shè)備故障。
[0008] 設(shè)備的完整健康過程有兩種結(jié)束標(biāo)志。
[0009] 1、設(shè)備故障：從新設(shè)備投運(yùn)、停電檢修或者消除故障后重新投運(yùn)到出現(xiàn)故障。如圖 1中A點(diǎn)設(shè)備發(fā)生故障，立即安排停電檢修，壽命為一個(gè)健康過程。
[0010] 2、設(shè)備處于異?；驀?yán)重狀態(tài)：從新設(shè)備投運(yùn)、停電檢修或者消除故障后重新投 運(yùn)到設(shè)備狀態(tài)評(píng)分處于異?；蛘邍?yán)重狀態(tài)，并根據(jù)檢修要求允許延長(zhǎng)一段時(shí)間td(td= t8-t6)。如圖1中B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的t6時(shí)刻，狀態(tài)監(jiān)測(cè)顯示設(shè)備有缺陷，狀態(tài)評(píng)分處于異常狀態(tài)， 在C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻〖7安排檢修。在這種情況下，雖然并未立即進(jìn)行停電檢修，但設(shè)備已經(jīng) 處于設(shè)備失效過程中，且離真正的失效時(shí)刻F點(diǎn)對(duì)應(yīng)的役齡t8很近，相對(duì)于較長(zhǎng)的整個(gè)完 整健康過程來說，t8-t7這段時(shí)間可以忽略。如圖1所示，1~2為一個(gè)完整健康過程。
[0011] 設(shè)備處于異?；蛘邍?yán)重狀態(tài)時(shí)，應(yīng)適時(shí)安排停電檢修。因而完整健康過程的結(jié)束 標(biāo)志從本質(zhì)上講均為停電檢修。
[0012] 在實(shí)際工程應(yīng)用中，相鄰兩次狀態(tài)評(píng)分之間存在著一定的時(shí)間間隔，所得到的完 整健康過程中的測(cè)量數(shù)據(jù)為離散值。圖2示例的完整健康過程擁有7個(gè)離散的狀態(tài)評(píng)分值。 將相同狀態(tài)評(píng)分的持續(xù)時(shí)間相加，并按狀態(tài)評(píng)分的大小倒序排列便可得到該圖。令P多1， 為整數(shù)，表示設(shè)備所經(jīng)歷的完整健康過程的序號(hào)，令i多1，為整數(shù)，表示相同狀態(tài)評(píng)分按降 序排列后的序號(hào)，則SRi表示設(shè)備處于完整健康過程p時(shí)降序排列序號(hào)i時(shí)的狀態(tài)評(píng)分，令 N彡1，為整數(shù)，表示過程p中Sp;i的個(gè)數(shù)。圖2中Sp;i對(duì)應(yīng)的持續(xù)時(shí)間即為1^，1^可直接 從現(xiàn)場(chǎng)跟蹤數(shù)據(jù)得到。以下提及的i、P、SRi、1；」和N均為上述含義。
[0013] 全狀態(tài)集成法利用設(shè)備的一個(gè)完整健康過程的全部狀態(tài)信息，把各個(gè)狀態(tài)評(píng)分的 持續(xù)時(shí)間統(tǒng)一折算到時(shí)間軸上的期望時(shí)間，計(jì)算得到完整健康過程對(duì)應(yīng)的設(shè)備故障率模型 參數(shù)，然后對(duì)所有樣本得到的基于完整健康過程的故障率參數(shù)進(jìn)行研宄。具體而言，文獻(xiàn)三 提出了一種考慮不同完整健康過程（以下簡(jiǎn)稱過程）中的狀態(tài)評(píng)分對(duì)設(shè)備故障率影響的改 進(jìn)模型： _4]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于狀態(tài)檢修的輸變電設(shè)備故障率的計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 統(tǒng)計(jì)設(shè)備的偶然故障率A〇、設(shè)備處于每個(gè)完整健康過程時(shí)的所有原始狀態(tài)評(píng)分以 及對(duì)應(yīng)的持續(xù)時(shí)間，用Sp，i表示設(shè)備處于第p個(gè)完整健康過程時(shí)所有原始狀態(tài)評(píng)分降序排 列后序號(hào)為i的原始狀態(tài)評(píng)分，1^表不Sp;i對(duì)應(yīng)的持續(xù)時(shí)間，p多1 ; 所述完整健康過程，對(duì)于經(jīng)歷了停運(yùn)檢修的設(shè)備，是指從設(shè)備重新投運(yùn)開始到出現(xiàn)結(jié) 束標(biāo)志的整個(gè)過程，對(duì)于未經(jīng)檢修就投入運(yùn)行的設(shè)備，是指從投運(yùn)開始到出現(xiàn)結(jié)束標(biāo)志的 整個(gè)過程； 2) 利用全狀態(tài)集成法計(jì)算出設(shè)備所經(jīng)歷的第一個(gè)完整健康過程的故障率模型參數(shù)I、 Q，令設(shè)備所經(jīng)歷的全部過程的故障率模型參數(shù)均與KpQ相同，即滿足K' p=Ki，C'p=C^ 其中，K'p表示設(shè)備所經(jīng)歷的第p個(gè)完整健康過程的等效狀態(tài)評(píng)分法的故障率模型比例參 數(shù)，C'p表示設(shè)備所經(jīng)歷的第p個(gè)完整健康過程的等效狀態(tài)評(píng)分法的故障率模型曲率參數(shù)； 3) 首先，通過下式求解出對(duì)于設(shè)備處于每個(gè)完整健康過程時(shí)的等效狀態(tài)評(píng)分： S'p,i=ap ?Sp；i+bp 其中，ap為第p個(gè)完整健康過程的等效狀態(tài)評(píng)分模型比例系數(shù)，bp為第p個(gè)完整健康 過程的常數(shù)項(xiàng)，S'Ri為第p個(gè)完整健康過程時(shí)所有原始狀態(tài)評(píng)分降序排列后序號(hào)為i的原 始狀態(tài)評(píng)分對(duì)應(yīng)的等效狀態(tài)評(píng)分； 上述ap和bp按以下方法確定：當(dāng)p= 1時(shí)，a，LbfO;當(dāng)p>l時(shí)，通過聯(lián)立以下兩 式求得ajPbp:
100 ?ap+bp= 100 上述式中，N表示第p個(gè)完整健康過程中Sp;i的個(gè)數(shù)；h表示設(shè)備在狀態(tài)評(píng)分為滿分100 分時(shí)的設(shè)備期望健康壽命、根據(jù)以下公式求得：
求得設(shè)備處于每個(gè)完整健康過程時(shí)的等效狀態(tài)評(píng)分后，通過下式求得基于等效狀態(tài)評(píng) 分的設(shè)備故障率：
其中，A'pi表示等效狀態(tài)評(píng)分為s' 時(shí)的設(shè)備故障率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于狀態(tài)檢修的輸變電設(shè)備故障率的計(jì)算方法，其特征在 于：所述完整健康過程的的結(jié)束標(biāo)志包括設(shè)備故障和設(shè)備處于異?；驀?yán)重狀態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于狀態(tài)檢修的輸變電設(shè)備故障率的計(jì)算方法，屬于電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在全狀態(tài)集成法的基礎(chǔ)上引入等效狀態(tài)評(píng)分模型，并利用等效狀態(tài)評(píng)分法求解設(shè)備的故障率，其結(jié)果與全狀態(tài)集成法計(jì)算設(shè)備故障率的結(jié)果完全相同。本發(fā)明能夠正確計(jì)算出設(shè)備不同健康過程不同狀態(tài)下的故障率，同時(shí)能正確反映停電檢修對(duì)設(shè)備故障率的影響。
【IPC分類】G06F19-00
【公開號(hào)】CN104573315
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410670008
【發(fā)明人】孟昭軍, 宋曉芳, 李碧君, 薛峰, 方勇杰, 崔曉丹, 李峰, 周野, 朱興興
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)電南瑞科技股份有限公司, 南京南瑞集團(tuán)公司, 江蘇省電力公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年11月20日