基于变压器马尔可夫状态评估模型和熵权模糊评价方法的风险评估技术研究

为建立有效的电力变压器设备风险评估方法,针对变压器故障机理的复杂性和不确定性特征,提出了基于状态检修和马尔可夫过程的变压器全态状态评估模型。利用分指标研究变压器缺陷严重度,结合变压器分部位故障频率计算模型,采用熵权模糊计算量化变压器设备风险等级,构建设备风险评估矩阵,给出了一种新的变压器运行风险评估方法。仿真程序实例计算结果表明,所提方法能够准确计算变压器各组成部分的风险值,并获得针对性的维修策略,变压器风险评估结论是准确、有效的。     

基于事件驱动的配电信息物理连锁故障演化机理

随着通信与控制技术在配电系统中迅速发展,其逐渐呈现出信息物理系统的典型特征。这既带来了崭新的发展机遇,也将信息系统中的多类型风险引入了电力系统中,致使近来电网中信息物理连锁故障频发,导致严重事故。因此,分析与研究信息物理连锁故障的演化过程与故障后果,探索信息物理连锁故障演化的内在机理具有重要的理论与现实意义。本文基于事件驱动模型提出配电信息物理系统架构,分析物理与信息系统的交互机理,提出信息物理连锁故障演化机理研究框架。然后,对信息系统内部节点重要度进行研究,综合考虑系统总风险值与防御资源,计算信息节点被攻击成功概率等相关参数并建立相关矩阵。最后,在算例上进行信息物理连锁故障演化机理的仿真计算,验证所提机理的合理性与其在故障过程推演和后果计算上的有效性。     

计及全路径关联概率的连锁故障风险评估模型

连锁故障包含了源发故障、状态转移、控制失当等偶然性与必然性交织的复杂因素,传统基于相邻事件概率关联的方法难以准确反映这种复杂性所带来的风险强弱。首先,通过耦合各级故障与后续事件的关联特征,建立了计及全路径关联概率的连锁故障风险评估模型;再利用贝叶斯网络推理算法,从概率拓扑角度推算出可能发生的连锁故障事件全路径关联概率,根据该关联概率方法可得到初始激励下最有可能发生故障的下一级线路及其影响范围与强度;然后从线路状态、节点电压以及网络拓扑等方面提出了5个后果严重度指标,并基于模糊分析方法对连锁故障后果进行综合评估,以最大隶属度原则量化所分析连锁故障路径风险等级;最后,新英格兰39节点标准系统验证了所提方法的有效性。     

基于区间数TOPSIS法的电力变压器状态评估

电力变压器作为电力系统的枢纽设备,其运行状态直接影响电力系统的可靠性。因此,评估电力变压器的运行状态继而采取科学合理的维修策略具有重要意义。针对多台电力变压器状态评估排序问题,提出了一种新的评估方法。首先分析确立了电力变压器状态评估指标,然后根据区间层次分析法(interval-based AHP,IAHP)确定了电力变压器状态评估指标的指标权重。结合区间数和TOPSIS法,建立了基于区间数TOPSIS法的电力变压器状态评估模型,最后根据相关数据对8台变压器的状态进行了评估。计算结果表明,文中所建立的电力变压器状态评估模型是合理有效的。     

基于模糊层次分析法与支持向量机的变压器风险评估

电力变压器是电力系统的关键设备之一。为实时、客观地评估电力变压器状态,分析其故障情况下造成的风险,本文提出了一种基于模糊层次分析法(FAHP)和支持向量机(SVM)的变压器风险评估模型。引入模糊层次分析法,综合考虑包括设备、环境、人身、电网安全4个方面的风险要素,计算变压器故障发生时的损失程度;采用支持向量机,将变压器的健康状态量作为输入,故障率作为输出,实现变压器故障率的预测。最后结合实际案例,对某地区变压器进行风险评估,仿真结果表明,该方法能够提高风险评估的有效性和准确度,为变压器的风险管理与维修决策提供可行的决策依据。     

基于深度学习的配电网故障风险及状态检修

针对当前配电网采用的检修方式没有综合考虑可靠性、安全性和经济性且采用的方法较传统的问题,提出了基于深度学习的配电网故障风险成本量化与状态检修方法.首先,对配电网中的变压器、架空线路、电缆线路及断路器等设备分别建立健康状态评估模型,并计算配电网综合故障概率;其次,分别提出了变压器、架空线路、电缆线路、断路器的故障风险成本...     

匝间短路故障下电力变压器绕组的物理特征分析

电力变压器绕组匝间绝缘状态与其安全运行水平密切相关,揭示单匝短路故障时绕组的多物理场特征有利于获取匝间绝缘状态信息,以避免设备损坏事故的发生。针对在实际试验研究中变压器绕组单匝短路系列故障设置困难问题,采用ANSYSElectronicsDesktop有限元仿真软件建立与实际变压器一致的"场–路"耦合模型,并导入Workbench协同仿真平台,进行"电磁–结构"与"电磁–热"的多物理场耦合仿真分析。通过在变压器模型外电路中设定二次绕组某时刻发生单匝短路故障,仿真研究该故障变压器的电磁、机械及温度等多物理参数变化特征及分布规律,得到故障情况下绕组受力情况及易变形部位,同时通过分析线匝损耗及绕组温升情况,得到匝间短路故障对变压器的危害主要在于损耗温升导致绝缘劣化而非受力变形,为电力变压器抗短路能力提升措施应用及其匝间短路故障在线检测和保护技术研究,提供理论依据。     

电力系统二次设备风险评估模型和方法

针对二次设备的风险评估中无量化评估方法和规范的问题,提出一种量化评估模型和方法,该模型将设备状态评价结果和平均故障概率统计数据进行关联拟合,确定二次设备平均故障概率的计算方法;针对二次设备自身的特点建立基于事件树的可能损失评估模型,并结合设备的平均故障概率和故障引起的等效可能损失计算出设备当前的风险值。实例证明,利用该方法开展风险评估可以合理地反映二次设备的运行风险,其评估结果为科学开展二次设备风险控制等工作提供依据。     

基于模糊信息粒化算法的继电保护风险评估

继电保护设备是保障电网安全的第一道防线,因此评估继电保护风险对于保障电网可靠运行具有重要意义。为了解决继电保护系统数据统计带来的不确定性,采用软层次模型建立继电保护风险评估模型。首先从风险的定义出发,指出影响风险的因素,即继电保护设备发生故障的概率和发生故障后的损失;其次,采用状态评价模型计算设备故障率,采用赋分法计算继电保护设备发生故障带来的损失;再次采用模糊信息粒化算法即软算法处理事故发生概率以及事故损失的数据,计算风险并采用模糊排序方法对多个地区的风险进行排序,为风险管理者做出正确决策提供理论依据。最后结合某地区的实际数据表明采用模糊信息粒化算法做继电保护风险评估的正确性和有效性。     

基于多源数据融合的恶劣气象下10 kV配变实时状态评估

针对配电变压器运行状态表征信息繁杂众多的特点,基于对电力系统多源数据的提取与处理,建立了融合外部气象因素、设备内部健康状况以及当前运行条件的10 kV配变实时状态评估模型。首先采用基于Tomek links欠采样的随机森林法进行恶劣气象下配变故障概率与预计停电时长的预测;然后选取状态参量的监测值,采用威布尔分布与最大似然参数估计来计算配变的实时可靠度,提出了一种通过主客观综合赋权计算得到该台设备内部老化造成的实时故障概率的方法。最后应用该模型对某地区某台10 kV配变24 h内的综合劣化度进行了实时评估,结果表明:采用基于Tomek links欠采样处理能够显著改善停电时长的预测效果,同时配变实际故障情况与所提状态评估模型的预测结果较为符合,验证了模型的有效性。论文研究可为10 kV配变的状态评估提供参考。     

基于欧式距离法的变压器故障BBA模型建立与分析

针对变压器故障诊断中油溶气体技术的改良三比值法存在故障区域边界值判断模糊的问题,在分析改良三比值法的基础上,以欧式距离来表征隶属每种故障概率大小的形式,建立了不同故障下的基本信任分配函数(BBA)诊断模型进行变压器故障诊断,并采用D-S合成规则对不同故障的BBA进行融合,实现了对多BBA模型函数重新构造以及归一表述的功能。利用该模型对长春某500 k VA变电站的变压器故障进行实例计算,并通过改良三比值法和模糊算法进行对比分析。结果表明:该诊断模型能准确、有效地对变压器的多种常见故障进行诊断;用计算隶属故障概率的形式弥补了改良三比值法边界值计算模糊的缺陷,使故障的判别更加趋于真实准确,为电力变压器故障诊断提供了一种有效的方法。     

不同运检策略对变压器年停运时间的影响

衡量不同运检策略对变压器年停运时间的影响,有利于变压器检修决策的优化和设备实物资产管理水平的提高。首先,描述变压器的运检策略及其寿命评估,然后,基于变压器的故障率对其运行状态进行蒙特卡洛模拟,得到变压器的无故障持续时间的概率分布。结合变压器役龄回退分析模型,构建变压器年停运时间计算模型,最后,分析不同运检策略对变压器年停运时间的影响。通过算例分析,证明了该模型的可行性,基于大数据的状态检修对于缩短变压器年停运时间效果更优。     

基于历史故障信息的配电网设备故障概率建模

以架空裸导线和110 kV/10 kV油浸式变压器这2类10 kV配电网的主要设备为研究对象,结合实际历史故障记录信息对2类设备的故障进行机理分析,确定故障成因,并分析各主要因素对设备故障的影响。研究表明,架空裸导线的故障主要与运行年限、负载率、环境温度、风速、降雨、雷击、鸟害和外部异物有关,110 kV/10 kV油浸式变压器的故障主要与运行年限、负载率、环境温度、降雨、鸟害及用户因素有关。基于威布尔分布对设备老化失效进行拟合,基于泊松回归模型对导线过电压、空气间隙放电及过电流故障和变压器过电流故障进行拟合。基于设备故障因素间的耦合关系分析,建立设备故障概率模型。以某实际配网历史故障数据为例对所提方法进行验证,结果表明拟合故障概率能够反映真实故障概率的趋势,且误差较小。     

基于模糊数学和概率论的变压器故障诊断

为克服现有专家系统人工神经网络和模糊数学等诸多不足,基于前人对变压器故障诊断理论的研究,综合考虑变压器电气试验、油中溶解气体检测分析及观测信息,并引入模糊数学、概率推理和节约覆盖集理论,建立了一个新的变压器故障综合诊断模型。模糊隶属函数利用各专家的语义强度和经验,建立变压器故障性质与故障征兆之间的因果强度关系,再将概率统计和模糊数学相结合,利用节约覆盖集的理论重新筛选故障征兆集,重构相对似然函数。形成的模型能最大限度融入专家的知识,充分考虑了变压器的历史检修记录,使诊断结论更准确、可信。案例分析表明,该模型即使在只有部分征兆的情况下亦能准确诊断,对综合诊断变压器故障性质具有明显的优越性。     

基于模糊综合评估模型与信息融合的电力变压器 状态评估方法

针对电力变压器状态评估中存在多特征指标和多故障类型问题,提出一种基于模糊综合评估模型和皮尔逊相关系数的改进D-S证据理论的变压器状态评估方法。建立了变压器状态评估体系,引入层次分析方法和改进的三角梯形隶属函数确定特征指标的基本概率。基于皮尔逊相关系数的改进D-S证据理论融合不同特征指标以评判变压器综合状态评估。经过实例分析,该方法的评价结果与变压器实际运行状态一致,其准确率达到95.83%,验证了该方法的合理性和可行性。该方法对变压器状态评估具有一定的参考价值。     

基于气体增长速率和Petri网的变压器内部故障状态推理

针对变压器故障诊断中的故障漏判、误判和某些故障无法判断的问题,将Petri网和油中气体增长速率相结合,提出一种基于模糊Petri网来构建变压器故障诊断模型,它通过分析油中溶解的气体浓度来判断变压器的故障类型。该方法首先利用通过气相色谱法得到各气体的浓度值,使用建立起来的Petri网模型,推理出每种故障类型的可能性大小。用这种方法能避免三比值编码的缺失等问题,也就能有效地处理变压器故障诊断中漏判、误判和无法判断的问题,并能定量地给出每种故障的可能性大小。实例进一步证明,研究模型提高了诊断的正确率。     

基于粒子群优化支持向量机的变压器故障诊断

为了克服了人工神经网络(ANN)中存在的过拟合、收敛速度慢、容易陷入局部极值等缺点,提出了基于粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)的变压器故障诊断方法,即将粒子群优化算法(PSO)用于SVM参数优化。PSO是一种智能群体搜索方法,它源于对鸟类捕食行为的研究。这种方法不仅具有很强的全局搜索能力,而且容易实现,适合于SVM参数优化。变压器故障诊断实例分析结果证明,PSO-SVM的诊断精度高于IEC三比值法、BP神经网络、普通的SVM,PSO-SVM适用于电力变压器故障诊断。     

基于渗流和风险理论的电力系统连锁故障分析

基于渗流理论结合电气性质研究连锁故障发展机理,探索故障发展路径。首先构建了支路故障渗流概率模型,结合支路健康度指标、重要度指标综合得到支路故障停运概率模型,可以辨识正常运行状态下系统脆弱支路、预测故障运行状态下系统故障支路。其次,构建了系统连锁故障路径综合后果指标,结合路径发生概率构建路径风险评估模型,全面诊断分析连锁故障可能发展路径。最后,以IEEE 39节点系统的算例验证了所述方法的有效性。     

基于网络树状图的低压配电网故障研判仿真分析

智能化设备在低压配电网中的普及,为实现低压配电网故障的实时研判与主动抢修提供了新的研究方向。首先分析故障研判的信息来源及其校验方法,利用树状图描述低压台区的拓扑结构,并以此为基础提出主动故障研判的流程。然后运用模糊集理论分析部分设备运行状态信息缺失时的故障研判。最后基于PSCAD搭建涵盖中压馈线、低压配变、低压分支箱、终端用户等关键环节的仿真模型,根据研判流程设计控制模块,通过仿真结果验证该方案的可行性和有效性。