[发明专利]变压器内部潜伏性故障的故障率确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变压器内部潜伏性故障的故障率确定方法。

背景技术

状态检修由于其检修的针对性和经济性，正在逐步进入电力企业。其中，基于风险的检修（risk based maintenance）可以很好的将设备本体的状态以及对系统的影响进行综合考虑，具有更好的应用前景。国网公司也于2008年提出了《输变电设备风险评估导则》。风险按定义分为两部分内容，一是设备的故障率；二是故障发生后产生的后果，因此，对设备进行故障率估计的研究极其重要。

变压器作为电力系统中的枢纽设备，其结构复杂，运行环境恶劣，基于变压器状态信息的故障率估计是一个难点问题。对变压器进行故障率的计算，是指通过对在线监测信息等反应设备状态的数据进行分析，对设备状态进行评估，结合历史数据进而对故障率进行估计。变压器的故障可分为内部潜伏性故障和外部随机故障。内部潜伏性故障主要指变压器内部油纸绝缘结构在电或热的作用下遭到破坏从而丧失功能；外部随机故障主要是指绝缘套管、冷却系统和分接开关等的随机性故障。因为内部潜伏性故障和外部随机故障在故障的发展模式上有所区别，所以在计算故障率的时候应该分开考虑。

有关输变电设备故障率的计算已有学者作了相关研究，相继提出了设备健康状态模型及其改进模型，并将马尔可夫过程模型应用于变压器内部潜伏性故障故障率的估计，但已经提出的马尔可夫过程模型存在状态转移速率数值不变的缺陷，因此以往模型对内部潜伏性故障的故障率估计准确率不足。

发明内容

本发明针对现有马尔可夫过程模型状态转移速率数值不变的缺陷，提供一种变压器内部潜伏性故障的故障率确定方法，它引入基于能量权重的产气率数据（EWDGA）对状态转移速率因子进行实时更新，从而更好地考虑故障的动态发展，进而对变压器内部潜伏性故障的故障率做出更准确的估计。从热动力学的角度，分析变压器因故障产生不同气体所需能量的差异，进而引入基于能量权重的变压器产气率数据（EWDGA），并验证EWDGA与故障发展程度的高关联度；建立基于EWDGA的变压器内部潜伏性故障多状态马尔可夫过程故障率估计模型，该模型结合变压器的历史数据和实时数据从而得到更准确的潜伏性故障率结果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变压器内部潜伏性故障的故障率确定方法，它采用马尔可夫过程模型对变压器内部潜伏性故障故障率进行估计，引入基于能量权重的产气率数据，对状态转移速率进行实时的更新，不仅考虑变压器所处的状态，而且考虑其故障的发展程度，进而可以求得更为准确的故障率数据；在同类型的m台变压器都安装在线监测装置，m_i表示处于状态i的变压器数量，同一时刻的每台变压器的总烃产气率数据为r_ij，i∈{1,2,3,4}，对其中每一种气体按照其能量权重进行加权，得到基于权重的总烃产气率数据EWr_ij，即其中w_k表示第k种气体的能量权重，r_k表示第k种气体未经能量加权的产气率数据，N取正整数，经过上述数据处理后，得到该时刻的基于能量权重的产气率数据；

对λ_i，i+1进行更新：

记为同时刻处于状态i的平均总烃产气率数据，按照l的数值不同，对λ_i，i+1进行加权处理，a_w按如下方法取值，w∈{1,2,3,4]：

若l∈(0,1)，取a₁；

若l∈[1,k₁)，取a₂；

若l∈[k₁,k₂)，取a₃；

若l≥k₂，取a₄。

需要指出的是，当变压器在状态i时的状态转移速率确定时，其后面的状态转移速率均按照同样的数值a_w进行加权；同时a_w和k₁、k₂的取值要按照历史长期的运行数据进行确定，不同类型变压器和不同地区均有所不同，其中k₁、k₂均为大于1的实数，并且k₂要大于k₁；

按标准对状态进行划分，若处于状态1，则按照上述方式进行状态转移速率λ的计算；若处于状态2，则建立由状态2，状态3和状态4组成的马尔可夫过程模型，若处于状态3，则故障率直接取能量加权后的状态转移速率