断路器状态评估和风险评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力设备的状态评估和风险评价领域，特别涉及一种断路器状态评估 和风险评价方法。
【背景技术】
[0002] 断路器作为电力系统的重要执行元件，是电力系统发电、输电、配电系统的重要控 制和保护设备，是集故障、检修、参数测量频次最多的一种重要电气设备，因此，其可靠运行 直接影响着电力系统的电网安全。
[0003] 近年来，随着电网的快速发展以及电力自动化系统的突飞猛进，电力设备的定期 检修工作越来越不适应电力生产实际的需要，设备状态检修逐渐引入了电力系统研宄领 域。然而，目前对于断路器状态检修的研宄主要集中在在线监测的应用上，比如断路器的机 械特性监测、机械振动监测、电寿命监测、SF6气体监测等等。对于断路器状态评估的研宄， 主要有国家电网公司《SF6高压断路器状态评价导则》、南网电网公司《35kV~500kVSF6 断路器状态评价导则（试行）》，这两个评价导则主要都仅针对SF6断路器，并且评价方法类 似，均采用人工打分后再进行加权扣分的方式，状态等级分为正常状态、注意状态、异常状 态和严重状态。即，先确定各部件的各状态量裂化程度以及其权重系数，计算得到各部件的 单项扣分值和合计扣分值，从而判断断路器各部件的所属状态等级，再综合各部件的状态 等级最终得到断路器的总体状态等级。而对于断路器风险评价的研宄，目前还未有正式的 出台标准。
[0004] 现有技术的缺点：
[0005] 1)每次评价均需人工打分，难以实现计算机自动评估；
[0006] 2)无法实现风险评价，从而从经济角度为断路器状态检修提供帮助。
[0007]因此有必要设计出一种自动化程度较高的断路器状态评估和风险评价方法，通过 以断路器基础台账信息、运行信息、检修试验信息、环境等信息为基础，以老化理论为核心， 对断路器进行状态评估，实现对断路器健康状态的评价。并且，从电网性能、人身安全、修复 成本和环境影响四个方面出发，对断路器进行风险评估，实现对断路器风险的评价，从而为 断路器检修计划的制定提供支持，为断路器状态检修的发展提供帮助。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种断路器状态评估和风险评价方法，本方法以 断路器基础信息、状态信息等数据为基础，通过建立的状态评估和风险评价模型，实现断路 器的状态和风险评估，掌握断路器的状态和风险值。
[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0010] 本发明的断路器状态评估和风险评价方法，包括以下步骤：
[0011] 步骤一：采集评价所需的数据并进行量化，所需的数据包括断路器基础台账信息、 断路器外观信息、环境信息、SF6K验信息、预防性试验信息、缺陷信息、事故事件信息、变电 站及风险信息，根据计算机接口技术实现数据信息的自动获取，并根据设定的数据信息标 准通过计算机程序实现数据量化；
[0012] 步骤二：计算健康指数和故障发生概率，实现断路器状态评估
[0013] 通过建立断路器状态评估模型，实现断路器状态评估，包括断路器健康指数的计 算和故障发生概率的计算。
[0014] 1)健康指数的计算
[0015] 根据断路器健康指数的计算公式计算得到断路器的健康指数，计算公式如下：
[0017] 式1中，HIra为断路器健康指数；(^为初始值0. 5;e为自然常数；C2为断路器老 化速率，通过统计计算得到；t为断路器运行年限，根据断路器投运日期与当前日期计算得 到。
[0018] 2)故障发生概率的计算
[0019] 根据式1计算得到断路器健康指数后，根据故障发生概率计算公式计算得到断路 器故障发生概率，计算公式如下：
[0021] 式中，FR为故障发生概率；K为比例系数；C为曲率系数；HIra为断路器健康指数 值；
[0022] 步骤三：计算各子风险
[0023] 断路器风险的计算包括电网性能风险、人身安全风险、修复成本风险、环境影响风 险的计算，风险计算公式如下：
[0024]RISK=FRiXCFiXCAi(公式 3)
[0025] 式中，RISK为风险值；FR为故障发生概率；CF为故障后果；CA为故障后果修正系 数；i为风险类别；
[0026] 各子风险的计算公式如下：
[0027] 1)电网性能风险的计算
[0028] 电网性能风险的故障后果计算公式如下：
[0030] 式中，CFNPS电网性能风险的故障后果；L为用于风险计算的负荷；THKi为各故障类 型高风险期的持续时间；FHKi为各故障类型高风险期的负荷损失概率；为各故障类型低 风险期的持续时间；为各故障类型低风险期的负荷损失概率；V为单位电量的产电比；
[0031] 电网性能风险的故障后果修正系数计算公式如下：
[0033] 式中，CANP为电网性能风险故障后果修正系数；f i为状态量系数；fNPavg为所有断路 器上述i个子系数之积的平均值。
[0034] 根据公式3、公式4、公式5的计算得到电网性能风险；
[0035] 2)人身安全风险的计算
[0036] 人身安全风险的故障后果计算公式如下：
[0037]CFsa=SiXFSin(公式 6)
[0038] 式中，CFsaS人身安全故障后果；Si为人身安全类别；FSin为各故障类别下的概 率；
[0039] 人身安全故障后果修正系数计算方法同公式5。
[0040] 根据公式3、公式5、公式6的计算得到人身安全风险；
[0041] 3)修复成本风险的计算
[0042] 修复成本风险的故障后果为断路器发生故障后，统计得到的费用，即排除不同故 障类别下故障的费用，修复成本故障后果修正系数计算方法同公式5;
[0043] 根据公式3、公式5和设定的修复成本故障后果计算得到修复成本风险；
[0044] 4)环境影响风险的计算
[0045] 环境影响风险的故障后果计算公式如下：
[0046]CFEN=ENiXFENik(公式 7)
[0047] 式中，CFE1^J环境影响故障后果；ENi为环境影响类别；FENik为各故障类别下的概 率；根据公式3、公式5、公式7的计算得到环境影响风险；
[0048] 5)总风险的计算
[0049] 总风险为上述四个子风险之和，计算公式如下：
[0051] 式中，RISK为风险值；FRi为各风险类别的故障发生概率；CFi为各风险类别的故 障后果；CAi为各风险类别的故障后果修正系数。
[0052] 本发明的有益效果是：
[0053]1)能够实现高速的评估和判断，减少相关人员的工作量，大大提高了设备评估的 效率；
[0054] 2)实现断路器状态评估和风险评价，有利于协助电力企业更加准确、高效地实现 断路器的评估，为状态检修的发展提供帮助；
[0055] 3)风险通过货币量化，可以更为直观地判断断路器检修费用，为检修计划的制定 提供参考。
[0056] 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并 且在某种程度上，基于对下文的考察研宄对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可 以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要 求书来实现和获得。
【附图说明】
[0057] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述，其中：
[0058] 图1为本发明的实施流程示意图；
[0059] 图2为风险评价流程框图；
[0060] 图3为故障后果修正系数计算流程框图；
[0061] 图4为实施例断路器健康指数柱状图；
[0062] 图5为实施例断路器风险柱状图。
【具体实施方式】
[0063] 以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例 仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0064] 如图1至图3所示，本发明的断路器状态评估和风险评价方法包括以下步骤： [0065]步骤一：采集评价所需的数据并进行量化，所需的数据包括断路器基础台账信息、 断路器外观信息、环境信息、sf6K验信息、预防性试验信息、缺陷信息、事故事件信息、变电 站及风险信息，根据计算机接口技术实现数据信息的自动获取，并根据设定的数据信息标 准通过计算机程序实现数据量化；
[0066] 步骤二：计算健康指数和故障发生概率，实现断路器状态评估；
[0067]通过建立断路器状态评估模型，实现断路器状态评估，包括断路器健康指数的计 算和故障发生概率的计算；
[0068] 1)健康指数的计算
[0069] 根据断路器健康指数的计算公式计算得到断路器的健康指数，计算公式如下：
[0071]式1中，HIra为断路器健康指数；(^为初始值0. 5;e为自然常数；C2为断路器老 化速率，通过统计计算得到；t为断路器运行年限，根据断路器投运日期与当前日期计算得 到。
[0072] 2)故障发生概率的计算
[0073] 根据式1计算得到断路器健康指数后，根据故障发生概率计算公式计算得到断路 器故障发生概率，计算公式如下：
[0075]式中，FR为故障发生概率；K为比例系数；C为曲率系数；HIra为断路器健康指数 值；
[0076]步骤三：计算各子风险
[0077] 断路器风险的计算包括电网性能风险、人身安全风险、修复成本风险、环境影响风 险的计算，风险计算公式如下：
[0078] RISK=FRiXCFiXCAi(公式 3)