一种基于可靠性的变压器设备寿命评估方法

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一种基于可靠性的变压器设备寿命评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及输变电设备运行技术领域,尤其设及一种基于可靠性的变压器设备寿 命评估方法。
【背景技术】
[0002] 目前,对于大型变压器设备寿命评估的方法主要有W下几种:
[0003] (1)绝缘老化程度分析:通过检测油中溶解的气体、油中的慷醒W及油中其他相 关物质含量并求取聚合度,进而对变压器各老化特征量求取的聚合度加权计算获得绝缘纸 聚合度,W此评估变压器绝缘老化程度,为设备寿命评估提供依据。
[0004] (2)退化数据建模的自适应预测方法:在设备剩余寿命的指数随机退化模型基础 上引进了基于EM算法的参数自适应更新方法,使得寿命预测模型的所有参数都可随设备 实时数据的积累不断更新,因而预测的结果更能反映设备的实际运行情况,达到减小预测 不确定性的目的。 阳0化](3)基于GRr^N神经网络理论数据挖掘技术的评估方法:通过建立基于GRr^N神经 网络的设备寿命预测模型,将所采集的多组油纸绝缘变压器的测试样本作为基础数据,应 用所建预测模型对相应的变压器进行寿命预测评估。
[0006] (4)基于随机模糊理论和改进马尔科夫法的变压器寿命评估方法:从变压器性能 衰退特性和健康指数特性出发,采用变压器寿命评估=级系统,给出了变压器历年健康指 数计算方法。基于变压器的历年健康指数,在传统马尔科夫预测模型的基础上,建立了改进 的马尔科夫预测模型。
[0007] 上述四种技术方法都是建立了评估模型对变压器设备进行寿命评估预测,但大多 是通过智能算法实现,对实际设备样本数据数量需求较大、对样本数据的准确性要求较高, 预测准确度受样本数据影响较大,计算速度较慢。同时,上述几种方法均忽略了设备运行重 要度W及故障率变化等因素对寿命评估的影响,对设备在运行中的可靠性、检修情况均未 考虑。

【发明内容】

[0008] 本发明的目的就是为了解决上述问题,提出了一种基于可靠性的变压器设备寿命 评估方法,该方法综合考虑了设备故障率、设备健康状况、检修情况等因素的影响,对设备 进行定量评估,从而准确掌握变压器运行状态,提高设备寿命评估的准确度和实用性,为检 修决策提供依据。
[0009] 为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0010] 一种基于可靠性的变压器设备寿命评估方法,包括W下步骤:
[0011] (1)采用威布尔分布函数对变压器故障率曲线进行拟合,确定变压器设备故障率 的基本变化曲线;
[0012] (2)根据变压器设备的历史统计数据,对故障率基本变化曲线进行分段拟合,求得 故障率基本变化曲线的参数;
[0013] (3)将变压器设备检修分为继续运行、大修、小修及更新四种检修方式,根据实际 检修情况计算变压器设备等效役龄回退年限,确定设备在检修过后的故障率变化曲线;
[0014] (4)根据变压器设备等效实际役龄和名义役龄的关系,考虑设备健康状况的影响, 对变压器设备故障率的基本变化曲线进行修正,得到变压器设备的实际故障率变化曲线; [001引 妨设定变压器设备故障率阀值A。。,,根据变压器设备的实际故障率变化曲线分 别确定设备的总寿命年限及目前剩余的寿命。
[0016] 所述步骤(1)中,变压器设备故障率的基本变化曲线由两个参数决定:
[0017] 形状参数m,用于表征分布曲线的形状;
[0018] 尺度参数n,用于表征坐标尺度;
[0019] 当m<l时,故障率呈下降趋势;m= 1时,故障率为常数;m〉l时,故障率呈上升趋 势。
[0020] 所述步骤(2)中,根据设备运行年限将变压器设备故障率随运行时间变化分为早 期故障阶段、偶然故障阶段和耗损故障阶段;根据变压器设备的历史统计数据,对故障率基 本变化曲线进行分段拟合,求得各故障阶段的形状参数m和尺度参数n。
[0021] 所述步骤(3)中,假设变压器运行到t。阶段,需要对变压器进行状态检修;
[0022] 将变压器大修后设备的等效役龄回退年限yd值定义为一个分段函数,所述分段函 数根据变压器运行年限将等效役龄回退年限yd的值分成=段;
[0023] 变压器第一次、第二次大修的等效役龄回退年限yd均由所述分段函数获得,之后 每次大修的等效役龄回退年限yd均为上一次大修等效役龄回退年限值的h%,其中,h为设 定值,h<l。
[0024] 所述步骤(3)中,假设变压器运行到t。阶段,需要对变压器进行状态检修;
[00巧]变压器小修的等效役龄回退年限y、设定为一年。
[00%] 所述步骤(4)中,由于存在检修、不良工况和负载情况对变压器故障概率的影响, 变压器役龄存在实际役龄和名义役龄的区别;
[0027] 根据检修过后的故障率变化曲线,预测出变压器在运行年份对应的故障概率,该 故障概率根据变压器的名义役龄推算所得;
[0028] 利用名义役龄为t。时基于健康指数的故障概率,此故障概率作为变压器当前状态 下的故障概率;
[0029] 再由此故障概率在对应的检修过后的故障率变化曲线上查得相应的运行年数,即 为变压器在该时刻的等效实际役龄t。;
[0030] 在原有的检修过后的故障率变化曲线的基础上,将变压器名义役龄替换为等效实 际役龄,得到变压器设备的实际故障率变化曲线。
[0031] 所述步骤巧)中,变压器设备的总寿命年限的确定方法为:
[0032] 假定变压器设备故障率为设定的变压器设备故障率阀值,根据变压器设备故障率 变化曲线的形状参数和尺度参数,确定变压器设备的运行年限,此运行年限为设备等效实 际役龄,
[0033] 根据等效实际役龄确定设备名义役龄,所述设备名义役龄即为变压器设备的总寿 命年限D
[0034] 具体表达式天
[0035] 其中,为变压器设备故障率阀值,m为变压器设备故障率变化曲线的形状参 数,n为尺度参数,为等效实际役龄与名义役龄的差值。
[0036] 所述步骤巧)中,变压器设备目前剩余寿命为:变压器设备的总寿命年限与变压 器设备的名义役龄的差值。
[0037] 具体表达式为:AT=te"d-t。;
[0038] 其中,为变压器设备的总寿命年限,t。为变压器设备的名义役龄。
[0039] 本发明的有益效果是:
[0040] (1)结合设备目前运行状态、健康状况及检修情况对设备故障率曲线进行修正,与 传统的浴盆曲线故障率相比,准确性更高;
[0041] (2)本发明建立的基于可靠性的设备寿命评估模型,与目前应用较广泛的智能算 法建立寿命评估模型对比,对样本需求量小,且评估计算的准确度不受样本数量影响;
[0042] (3)综合考虑了设备运行过程的故障率变化、设备重要度等引起的影响,更符合实 际运行状况,对设备定量评估,可准确把握设备运行状态及故障趋势,及时做出准确应对策 略,确保设备运行安全稳定。
【附图说明】
[0043] 图1为本发明变压器设备寿命评估方法流程图;
[0044] 图2为变压器故障率运行年限关系拟合曲线;
[0045] 图3为不同检修方式下故障率的变化趋势图;
[0046] 图4为名义役龄与实际役龄的关系示意图。
【具体实施方式】:
[0047] 下面结合附图与实例对本发明做进一步说明:
[0048] 本发明提出一种基于设备可靠性的变压器设备寿命评估方法,如图1所示,其主 要步骤包括:
[0049] (1)采用威布尔分布函数对变压器故障率曲线进行拟合,确定变压器设备故障率 的基本变化曲线;
[0050] 设备故障率函数的形式与设备故障率分布情况关系密切,对于变压器设备,一般 认为故障率随运行时间变化曲线为经典的浴盆曲线,大致分为早期故障期、偶然故障期,W 及耗损故障期3个阶段。
[0051] 对变压器进行寿命评估,一般是针对运行年限在十年W上的设备,故本发明采用 威布尔分布函数对变压器故障率曲线进行拟合。基于威布尔分布的变压器故障率A(t)可 表达为式(1)所示。 阳化引
(1)
[0053] 由式(1)可知,变压器故障率函数主要有两个参数决定:形状参数m,表征分布曲 线的形状;尺度参数n,表征坐标尺度。
[0054] 当m<l时,故障率呈下降趋势;m= 1时,故障率为常数;m〉l时,故障率呈上升趋 势。
[0055] (2)根据变压器设备的历史统计数据,对故障率基本变化曲线进行分段拟合,求得 故障率基本变化曲线的参数;
[0056] 如表1所示为某一地区同电压等级的变压器故障率与对应运行年限的统计数据。 根据变压器设备的历史统计数据,对式(1)表示的故障率曲线分段拟合,可求得各阶段的 参数m、n。
[0057] 表1平均故障率和运行年限统计数据
[0058]
[0059]
W60] 根据表1中数据进行Weibull分布双参数拟合,可W得到设备的故障率拟合结果 如图2所示。在损耗故障期(运行10年W后)设备的故障率曲线可表示为式(2)所示。 WW]
(齡
[0062] (3)将变压器设备检修分为继续运行、大修、小修及更新四种检修方式,根据实际 检修情况计算变压器设备等效役龄回退年限,确定设备在检修过后的故障率变化曲线;
[0063]变压器故障率与运行年限关系拟合曲线。假设变压器运行到t。阶段,需要对变压 器进行状态检修,主要有继续运行、大修、小修及更新四种检修方式。不同的检修方式对变 压器故障率的
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