一种基于多源信息融合的输变电设备故障率的计算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说本发明涉及一种电力系统 输变电设备故障率的计算方法。
【背景技术】
[0002] 对于输变电设备故障率(输变电设备在某一单位时间内发生故障的概率)的计算， 传统的方法是根据役龄(设备从投入生产起计算的参与生产过程的时间）求得输变电设备 故障率。例如，文献一《基于Marquardt法参数估计的变电设备寿命周期故障率评估》（电力 系统保护与控制2012年1月号第4卷第1期第85-90页)提出一种基于时间的故障率数学模型 参数的计算方法，作者利用Marquardt法求解威布尔分布的故障率模型，并得到基于役龄的 设备故障概率。
[0003] 但是，除了电力系统内部信息(如输变电设备状态、电网运行工况等)外，有时外部 信息也可能成为输变电设备发生故障的主导信息，如温度、湿度、自然灾害等因此，输变电 设备故障与设备状态、电网运行工况及外部环境等多个信息相关。随着电网安全稳定问题 日益突出，基于役龄的设备故障率渐渐不能满足电网安全稳定的要求。
[0004] 电力系统多年的运行实践表明，输变电设备运行可靠性是输变电设备状态、电网 运行工况和外部环境的综合作用结果。基于输变电设备的状态监测信息和电网运行工况信 息，进行电网安全稳定评估，能够更真实地反映设备对电网安全稳定运行的影响，及时发现 对电网安全稳定运行威胁较大的高风险设备，从而采取有针对性的措施提升设备健康水平 和电网运行的可靠性水平。对设备故障率的计算是设备进行风险评估的前提条件，如何求 得基于多元信息融合的输变电设备故障率的问题将日益显现出其重要性。
[0005] 文献二《输变电一次设备状态评价标准体系》（国家电网公司企业标准：国家电网 公司输变电设备风险评价导则第6页)提出了一种基于状态评分的输变电设备的故障率。这 里的状态评分是以巡检及例行试验、诊断性试验、在线监测、带电检测、家族缺陷诊断、不良 工况诊断等方式获取设备的状态信息，包括对其现象强度、量值大小以及发展趋势进行评 价，得出具体设备部件的扣分值，再用满分100减去设备的总扣分值，求得设备的状态评分 (取值范围在0~100分之间）。基于输变电设备的状态评分，可据下式求出输变电设备的故 障率：
[0006]
[0007] 式（1)中为输变电设备的故障率，100为输变电设备的状态评分，K>0为 比例系数，c>0为曲率系数;而基于输变电设备故障率和状态评分的历史统计数据，可预先 求得K、c值。
[0008] 利用已知的K、C值，并根据式（1)可绘制出输变电设备的状态评分与故障率之间的 函数曲线，如图1所示。由图可知:设备的状态评分越高，设备的故障率越低。
[0009] 文献三《交流电器装置的过电压保护和绝缘配合》（中华人民共和国电力行业标准 DL/T 620-1997第36-40页）提出了一种基于雷击的线路故障跳闸率的计算方法。文中指出 线路总的雷击故障跳兩率λ·2为：
[0010] A2 = Nn(gPi+PaP2) (2)
[0011] 在上式中，II为建弧率;g为击杆率;pa为绕击率;N、Pi、P2的含义将在下面逐一介绍。
[0012] N为d'（d'为年雷暴日数)个雷电日100km的线路雷击次数：
[0013] N=0.1d, γ (b+4hav) (3)
[0014] 在上式中，b为两根地线之间的距离；γ为地面落雷密度;hav为导线平均高度。 [0015] Pi为雷电流超过耐雷水平Ιι的概率：
[0016]
⑷
[0017] 在上式中，h为雷击杆塔时的耐雷水平：
[0018]
[0019] 在上式中，U5Q%为绝缘子串的50%冲击闪络电压;k为避雷线与输电线路间的耦合 系数;ko为导线与地线间的耦合系数;匕如，1^，'分别为横档高度、杆塔高度、导线平均高 度及地线平均高度;β为分流系数;R su为杆塔冲击接地电阻;Lt为杆塔等值电感。
[0020] P2为雷电流超过耐雷水平12的概率： _] 1 -
(6)
[0022] 在上式中，12为雷电绕击线路时的耐雷水平：
[0023]
(7)
[0024] 在上式中，U5〇%为绝缘子串的50%冲击闪络电压。
[0025] 文南犬四《Ice Storm Modelling in Transmission System Reliability Calculations》(瑞典皇家理工学院硕士论文第32-36页）提出了基于覆冰的输电线路故障 率的计算方法如表1所示：
[0026]
[0027]表 1
[0028]在表1中，U为通过测量或者计算所得的覆冰后输电线路实际荷载值，而dl为已知 的输电线路设计荷载值(为已知参数）；在比较U和dl之间的数量关系后，根据表1中相应的 计算公式即可求出基于覆冰的输电线路故障率。
[0029] 可见，根据文献二、文献三、文献四可以分别求得基于状态评分的输变电设备故障 率、雷电自然灾害影响下的输电线路故障跳闸率以及冰灾影响下的线路的强迫停运率。但 以上方法只能求得单一信息影响下的设备故障率，并不能求得多源信息影响下的设备故障 率。
【发明内容】
[0030] 本发明的目的是:为了实现基于多源信息融合的输变电设备故障率的计算，本发 明提出了一种基于多源信息融合的输变电设备故障率的计算方法。该方法将多源信息决定 的故障率转换为对应的状态评分，并加权求得综合状态评分，继而求得基于多源信息融合 的输变电设备故障率。
[0031] 具体地说，本发明采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：
[0032] 1)计算不同因素影响下输变电设备的设备故障率心、\2、\3山、\ 5-又，其中山为 与已知的输变电设备的状态评分Si对应的设备故障率，λ2为雷击影响下输变电设备的设备 故障率，λ3为覆冰影响下输变电设备的设备故障率，λ4、λ5···、λ η分别为除雷击和覆冰影响之 外的其余信息影响下的设备故障率；
[0033]本发明方法的假设条件为:计算^、、、、，^^…，。所需的全部输入数据均为已 知量，计算λι、λ2、λ3、λ4、λ5…、λ η的方法也均为已知方法；
[0034] 2)根据已知的输变电设备的状态评分与故障率之间的函数曲线，将λ2、λ 3、λ4、 入5···入转换为对应的状态评分s2、S3、S4、S 5、…、Sn ;
[0035] 3)求取输变电设备的综合状态评分Smix，包括以下步骤：
[0036] 3-1)求取各状态评分Sj的权重值Wj，其中j = 1，…，η:
[0037]
[0038]在上式中，Ρ为大于0的常系数；
[0039] 3-2)加权求取综合状态评分Smix:
[0040]
[00411 4)根据已知的输变电设备的状态评分与故障率之间的函数曲线，将求得的输变电 设备的综合状态评分Smix转换为相对应的基于多源信息融合的输变电设备故障率ληιχ。
[0042] 上述技术方案的进一步特征在于，所述输变电设备的状态评分与故障率之间的函 数曲线的求取方式是，基于输变电设备的状态评