[發(fā)明專利]考慮實時健康狀態(tài)的電力變壓器可靠性評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610890465.8
• 申請日: 2016-10-11
• 公開（公告）號: CN106569052B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李大虎;孫建波;樓賢嗣;何宇斌;郭創(chuàng)新
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)湖北省電力公司;浙江大學(xué);國家電網(wǎng)公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 葉志堅

1.考慮實時健康狀態(tài)的電力變壓器可靠性評估方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1、確定條件，包括確定當前時刻、最后狀態(tài)監(jiān)測時刻、最后狀態(tài)轉(zhuǎn)移點、未來考察時間點、電力變壓器狀態(tài)逗留時間的初始分布；

所述的當前時刻是進行電力變壓器停運率計算的時刻t₀；

所述的最后狀態(tài)監(jiān)測時刻是最后一次狀態(tài)監(jiān)測時刻Δ_m；

所述的未來考察時間點是計算電力變壓器停運率的目標時刻；

所述的電力變壓器狀態(tài)逗留時間的初始分布分為兩種情況；

第一種情況為當前時刻t₀是狀態(tài)監(jiān)測時刻，則當前時刻的健康狀態(tài)已知，變壓器健康狀態(tài)通過在線監(jiān)測或離線檢測直接獲取；在這種情況下，t₀是狀態(tài)監(jiān)測時刻，假設(shè)t₀時刻電力變壓器的狀態(tài)Z(t₀)＝j(luò)，則狀態(tài)j的逗留時間X_j需要滿足X_j＞t₀-T_j-1；其中T_j-1為上一次變壓器健康狀態(tài)改變的時刻；狀態(tài)j的逗留時間須按照條件分布進行采樣，之后的逗留時間分布g(y)為原始分布；

第二種情況為t₀不是狀態(tài)監(jiān)測時刻，則當前時刻的健康狀態(tài)未知，此時對應(yīng)為：變壓器健康狀態(tài)在之前狀態(tài)監(jiān)測時刻已經(jīng)得到，下一個在線監(jiān)測或離線檢測時刻尚未達到；在這種情況下，t₀不是狀態(tài)監(jiān)測時刻，則距離t₀最近的上一次狀態(tài)監(jiān)測時刻,即最后一次狀態(tài)監(jiān)測時刻Δ_m，則狀態(tài)j的逗留時間X_j需滿足X_j＞Δ_m-T_j-1；狀態(tài)j的逗留時間分布為條件分布，之后的逗留時間分布g(y)為原始分布；此時，t₀時刻不一定處于狀態(tài)j，由實際采樣樣本確定；

步驟2、通過接受拒絕采樣方法生成每個狀態(tài)的狀態(tài)逗留時間；

所述的接受拒絕采樣方法步驟如下：

假設(shè)G(y)是待采樣的分布，F(xiàn)(y)是一個已知的能夠直接進行采樣的簡單分布，則：

①產(chǎn)生分布為F(y)的隨機變量y；

②生成一個(0，1)均勻分布的隨機數(shù)U；

③如果則接收y作為分布G(y)的一個樣本；否則，返回第①步；

其中，系數(shù)c應(yīng)確保

步驟3、計算本次采樣樣本下的可靠度與平均剩余壽命；

所述的可靠度計算方法如下：

若已知變壓器在t₀時刻正常運行，則根據(jù)可靠性數(shù)學(xué)理論可知，在未來時刻t的可靠度函數(shù)為

R(t|t0)=P(T≥t|T>t0)=exp(-∫t0tλ(s,Z(s))ds)---(1)]]>

其中λ(s,Z(s))＝λ₀(s)·Ψ(Z(s))(2)

式中，T是故障時刻，λ₀(s)是基準函數(shù)，用來描述設(shè)備基本的老化過程，模型中采用了威布爾分布的基準函數(shù)Ψ(Z(s))是連接函數(shù)，用來量化協(xié)變量Z(s)對強迫停運率的影響，模型中采用了指數(shù)分布的連接函數(shù)e^γZ(s)；Z(s)稱為時刻s的協(xié)變量狀態(tài)，即變壓器實時健康狀態(tài)，由變壓器DGA的周期性監(jiān)測數(shù)據(jù)得出；

設(shè)備強迫停運率λ的函數(shù)表達式隨Z(s)變化而變化，當變壓器健康狀態(tài)Z(s)發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移時，強迫停運率λ(s，Z(s))發(fā)生躍變，因此可靠度函數(shù)(1)能夠看作一個分段函數(shù)，分段的時間節(jié)點即為狀態(tài)轉(zhuǎn)移時刻；在之前采樣得到的確定樣本下，根據(jù)公式(1)能夠計算出當前樣本下未來任意時刻的可靠度函數(shù)；

所述的平均剩余壽命計算方法如下：

平均剩余壽命評估了設(shè)備從當前時刻起，在未來時間內(nèi)的期望無故障工作時間，可通過下式計算

步驟4、根據(jù)方差系數(shù)判斷收斂條件是否滿足；若不滿足，返回步驟2繼續(xù)新的采樣；若滿足，計算可靠度函數(shù)與平均剩余壽命，評估完畢；

所述的方差系數(shù)計算公式為：

cv=1ns(ns-1)Σk=1ns(Ck-C‾)C‾---(4)]]>

其中，ns指代采樣的樣本數(shù)量；C_k指代第k個樣本的平均剩余壽命；指代平均剩余壽命的期望；

若cv＜0.05，則認為整體計算過程收斂；若不滿足，則返回步驟2繼續(xù)新的采樣，進入下一次計算，直到最終結(jié)果滿足收斂標準；變壓器最終的可靠度函數(shù)與平均剩余壽命是所有樣本下的均值。