一种分体式变压器冷却系统效能评价方法与流程

本发明涉及电工
技术领域：
，尤其涉及一种分体式变压器冷却系统效能评价方法。
背景技术：
：由于城区的用电负荷快速增加，城区内变电站的建设数量随之增长。综合考虑土地占用面积及城市环境协调等问题，在北京、上海等大型都市的新建110kv级以上变电站中地下变电站及户内变电站的比例越来越大。由于空间限制和电力设备散热需求，地下变及户内变的变压器的冷却系统往往采用与变压器本体分体设计的方式，即分体式变压器。在冷却效能评价及冷却效能评价技术体系研究方面，国内外未见对于分体冷却系统的效能评价及相应的技术体系。目前国家电网公司已经建立了对电力设备状态评价的技术体系，但是关注点是主设备运行状态，对于分体冷却系统这一近年来逐步增多的辅助设备并无详细的评价体系。分体式变压器冷却系统的效能评价对分体式变压器冷却效能系统的使用、管理有着导向、诊断、管理、鉴定等重要作用，对变压器的运维具有重要意义。技术实现要素：本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种分体式变压器冷却系统效能评价方法，通过层次分析法来解决其中的核心能力矩阵问题，确保效能评判的有效性。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种分体式变压器冷却系统效能评价方法，包括：采用adc法对变压器冷却系统完成特定实验任务的能力和质量进行量化，adc法是根据可用性、可信性和能力来进行评价；采用aph法确定能力的影响因素各层指标权重及指标层综合权重；可用性是在开始实验任务时对分体冷却系统状态的度量；可信性表示分体冷却系统在已知状态下进入实验，实验过程中分体冷却系统在某时刻处于某状态的度量；能力为分体冷却系统在实验过程中所处状态已知的情况下，完成某种特定实验任务的度量。可信性取决于可维修性、可靠性因素。adc法的函数具体为可用性、可信性和能力对应可用性矩阵a、可信性矩阵d、能力矩阵c的乘积，描述为e＝adc，式中：a＝[a1，a2，…，an]，an为开始实验任务时评价对象处于状态i的概率，∑an＝1；dij为冷却系统所处于i状态开始实验任务，在实验过程中由i转换为j的状态概率，且∑jdij＝1；cij为分体冷却系统可用条件下，第j个品质因数的值。分体冷却系统有可用和不可用两种状态，可用性矩阵a[a1，a2]，a2＝1-a1，式中：a1——评价对象处于可用状态的概率；a2——评价对象处于不可用状态的概率；mtbf——评价对象平均故障间隔时间，相邻两次故障间平均工作时间，表示为ti为评价对象发生在第i次故障之前的工作时间，n为故障间隔时间数；mttr为评价对象平均故障修复时间，指出现故障到恢复正常工作所需时间的平均值，表示为其中δti为第i次故障的修复时间，n为故障次数。可信性矩阵d具体为式中，d11,d12——系统在实验开始是处于可用状态，在结束后处于可用和不可用状态的概率：d21,d22——系统在开始实验时处于不可用状态，实验结束后处于可用和不可用状态的概率。对于分体冷却系统，开始实验时处于不可用状态的设备在实验系统中不予维修，因此，mtbf——评价对象平均故障间隔时间，相邻两次故障间平均工作时间，表示为ti为评价对象发生在第i次故障之前的工作时间，n为故障间隔时间数。根据能力矩阵c的求解的不同包括两种情况：第1种情况：分体冷却系统连续工作，cj根据实验结束时系统所处的状态能完成实验的概率计算，此时第2种情况：分体冷却系统不是连续工作，cj的计算应先计算[cij],其中元素cij为由状态i转移到状态j完成实验的概率，影响能力的因素包括：系统组成p1，包括分体式变压器的冷却方式q11，冷却系统的结构q12，散热器内的流动速度q13；使用规则p2，包括分体式变压器冷却系统运行散热器数q21，辅助降温措施的使用时间q22；环境因素p3，包括散热器所处的大环境的风速q31、湿度q32、温度q33。指标层权重及一致性检验指标为：采用aph法确定各层指标权重及指标层综合权重，各层指标权重及指标层综合权重为：本发明的有益效果：本发明能够有效的评判出分体式变压器的冷却系统的效能，具有较高的操作性，对提高分体式变压器的冷却效果使之充分利用有着良好的应用价值。附图说明图1本发明的流程图；图2分体式冷却系统能力递阶层次结构。具体实施方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。一种分体式变压器冷却系统效能评价方法，包括：分体式变压器冷却系统效能的定义：在特定的时间和条件下，变压器冷却系统完成特定实验任务的能力和质量。及分体式变压器评价体系的建立。及分体式变压器效能的评定方法包括：采用adc法对变压器冷却效能进行量化，并通过层次分析法来解决核心能力矩阵的确定。其中，分体式变压器评价体系具体包括：系统组成(分体式变压器的冷却方式，冷却系统的结构，散热器内的循环速度)，使用规则(分体式变压器冷却系统开几组热交换器或散热器，辅助降温措施的使用时间)以及环境因素(散热器所处的大环境的风速、湿度温度等)。其中，adc法根据可用性(availability)、可信性(dependability)和能力(capacity)来评价装备效能(effectiveness)，这三大要素可以组合成一个表示装备系统总性能的单一效能度量进一步的，adc法中可用性(availability)是指在开始实验任务时分体冷却系统状态的度量，即分体冷却系统处于某一状态的概率，与分体冷却系统自身的可靠性、维修性有关。进一步的，可信性(dependability)为可信性矩阵，表示分体冷却系统在已知状态下进入实验，实验过程中分体冷却系统在某时刻处于某状态的度量，这个度量可以完成相关状态实验的概率。分体冷却系统的可信度取决于可维修性、可靠性等因素。进一步的，能力(capacity)为分体冷却系统在实验过程中所处状态已知的情况下，完成某种特定实验任务的度量，这种能力由分体冷却系统的多种性能集中体现出来，因此能力矩阵应该以特定的问题为依据。进一步的，能力是评价分体冷却系统效能的核心，由于其结构复杂，影响因素众多且不易统一量化，如何衡量其能力成为研究分体冷却系统效能的核心问题。采用层次分析法(ahp)来解决能力向量的问题如图1所示，本实施例中根据评价方法建立的一套评价指标体系。变压器冷却系统的效能取决于在一定的约束条件下，该系统在完成某项预期的实验任务时所发挥的能力大小。由于系统效能与系统输出特性之间有着密切的联系，因此系统所发挥的能力可以用系统的某种输出特性加以描述。变压器分体冷却系统的输出的影响因素有很多，变压器分体冷却系统的效能在于对变压器所产生的冷却作用，对变压器分体冷却系统进行效能评定要建立与被评估对象相适应的衡量标准，对分体冷却系统进行评价的标准应是综合了多种信息的测度体制。变压器分体冷却系统评价体系中含有3个要素，一是能够全面反映分体冷却系统性能状态的度量体系，即指标体系；二是指标系统中各项指标对分体冷却系统总体效能的贡献影响方向，即效应取向；三是，指标体系中各因素对分体冷却系统效能影响的大小，即各个因素占所有因素的权重。对变压器分体冷却系统效能评价的指标体系包括以下三方面内容:(1)反映分体冷却系统组成的指标体系；(2)反映分体冷却系统使用规则的指标体系；(3)反应分体冷却系统所处环境因素的指标体系；一般来说，以上几个方面的内容可以构建分体冷却系统效能评价的指标体系，但是在实际的应用中要根据实际情况进行分析，根据不同的分体冷却系统建立实用的评价指标体系。分体冷却系统效能评价的核心是其评价指标体系的建立，指标体系建立的正确与否直接影响到评价结果，在建立评价指标体系时必须深刻分析评价对象所处的状态，一般评价指标体系的建立遵守以下原则：(1)系统性原则，所选取的效能指标应能全面反映被评价对象的综合情况，保证评价的全面性和可信度；(2)方向性选择，评价结果对评价对象起着反馈和导向作用，设计评价体系时应当把握住评级体系的方向，使评价对象向正确的目标迈进；(3)一致性原则，各指标应与分析的目标一致，分析指标间不相互矛盾；(4)实用可操作性原则，根据分体冷却系统所处的状态，所设计的指标应该能够被定义表示，即能够通过数学公式、统计等方法获得，指标本身有实际意义，具备可操作行；(5)实效性原则，效能指标需要随着分体冷却系统使用阶段性的变化而不断调整，因此要不断修正效能指标。在确定评价指标体系之后，采用adc法对分体式变压器的冷却效能进行评价。adc法根据可用性(availability)、可信性(dependability)和能力(capacity)来评价装备效能(effectiveness)，这三大要素可以组合成一个表示装备系统总性能的单一效能度量，其函数表达式为e＝adc(1)式中：a＝[a1，a2，…，an],an为开始实验任务时评价对象处于状态i的概率，∑an＝1；dij为冷却系统所处于i状态开始实验任务，在实验过程中由i转换为j的状态概率，且∑jdij＝1；cij为分体冷却系统可用条件下，第j个品质因数的值。分体冷却系统的效能可以用多个不同的指标表示，每一个指标就是一个品质因数，分体冷却系统效能的优劣通过这些品质因数表征。品质因数通常用概率表示，分体冷却系统品质因数的性质和数量在很大程度上取决于被评价对象所承担的具体实验任务等因素。由于分体冷却系统的使用环境、使用条件的确定，其效能也就相应的确定了。因此adc法的定义及其计算模型能够很好的将分体冷却系统的效能进行量化。(1)可用性a：是指在开始实验任务时分体冷却系统状态的度量，即分体冷却系统处于某一状态的概率，与分体冷却系统自身的可靠性、维修性有关。由于分体冷却系统只有可用和不可用两种状态，即a＝[a1，a2](2)α2＝1-α1(4)式中：α1——评价对象处于可用状态的概率；α2——评价对象处于不可用状态的概率；mtbf——评价对象平均故障间隔时间，即相邻两次故障间平均工作时间，表示为ti为评价对象发生在第i次故障之前的工作时间，n为故障间隔时间数；mttr为评价对象平均故障修复时间，指出现故障到恢复正常工作所需时间的平均值，表示为其中δti为第i次故障的修复时间，n为故障次数；(2)可信性d：d为可信性矩阵，表示分体冷却系统在已知状态下进入实验，实验过程中分体冷却系统在某时刻处于某状态的度量，这个度量可以完成相关状态实验的概率。分体冷却系统的可信度取决于可维修性、可靠性等因素。由于在开始实验时只有可用和不可用两种状态，因此可信矩阵为：式中：d11,d12——系统在实验开始是处于可用状态，在结束后处于可用和不可用状态的概率：d21,d22——系统在开始实验时处于不可用状态，实验结束后处于可用和不可用状态的概率。对于分体冷却系统而言，开始实验时处于不可用状态的设备在实验系统中是不予维修的，因此(3)能力c：能力c为分体冷却系统在实验过程中所处状态已知的情况下，完成某种特定实验任务的度量，这种能力由分体冷却系统的多种性能集中体现出来，因此能力矩阵应该以特定的问题为依据。分体冷却系统的能力计算分为两种情况：第1种情况：分体冷却系统连续工作，cj根据实验结束时系统所处的状态能完成实验的概率计算，此时第2种情况：分体冷却系统不是连续工作，cj的计算应先计算[cij],其中元素cij为由状态i转移到状态j完成实验的概率，即此时进一步的，分体冷却系统的任务是完成变压器本体的散热工作，其能力主要体现在适应性能力、可靠性能、适应规则能力等。能力是评价分体冷却系统效能的核心，由于其结构复杂，影响因素众多且不易统一量化，如何衡量其能力成为研究分体冷却系统效能的核心问题。本发明通过建立多层次的能力向量，利用层次分析法解决能力向量的问题。影响分体冷却系统能力的主要因素如下：(1)系统组成，系统组成是主要的构成因素，包括分体式变压器的冷却方式，冷却系统的结构，散热器内的循环速度。(2)使用规则，包括分体式变压器冷却系统开几组热交换器或散热器，辅助降温措施的使用时间。(3)环境因素，指的是散热器所处的大环境的风速、湿度温度。能力结构层次图如图2所示。q对p构成的判断矩阵分别为：q1(q11，q12，q13)对p1构成的判断矩阵为：各指标权重为(0.0810，0.1884，0.7306)，一致性比例cr＝0.0559＜0.1；q2(q21，q22)对p2构成的判断矩阵为各指标权重为(0.8334,0.1666)一致性比例cr＝0.0000＜0.1；q3(q31，q32，q33)对p3构成的判断矩阵为各指标权重为(0.1884，0.0810，0.7306)一致性比例cr＝0.0559＜0.1；p(p1，p2，p3)对c构成的判断矩阵为各指标权重为(0.7306，0.0810，0.1884)一致性比例cr＝0.0559＜0.1；指标层权重及一致性检验结果见表1。各层指标权重及指标层综合权重见表2。表1指标层权重及一致性检验结果表2各层指标权重及指标层综合权重在用过aph法确定了各层指标权重及指标层综合权重后，可以通过adc法确定分体式冷却系统的冷却效能。算例以一台油/油二级冷却分体式变压器为例，说明该效能研究体系的计算方法。假定该油/油循环分体式变压器冷却系统平均故障时间间隔为163.4小时，平均故障修复时间为4.3小时。可用度：由式(3)式(4)可得：a1＝0.974a2＝0.026a＝[a1，a2]＝[0974，0.026]可信度：由式(6)可得采用专家调查法和经验法对该台变压器的各项指标进性综合评价，评价结果如表3所示表3各项指标评价结果评价指标评价分数q110.8q120.76q130.56q210.5q220q310.12q320.43q330.78由上文可得，能力：c＝[0.602805；0]因此可计算得，效能:上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。当前第1页12