缺失故障数据元件的可靠性评估方法研究

电力系统元件的可靠性评估是电力系统安全、可靠运行的关键环节。根据电力系统中元件实际运行记录的特点,提出了一种缺失故障数据元件的实用可靠性评估方法。该方法基于威布尔分布模型,系统地建立了电力元件的样本筛选、参数计算、模型检验、故障率曲线绘制和数据缺失元件可靠性评估的计算与求解方法。以实际变压器为例,验证了该法的有效性,并分析了电压等级、生产厂家、产品型号对变压器可靠性的影响,为电力元件可靠性评估的实际应用提供了系统有效的方法。     

基于CNN-GRU组合神经网络的变压器短期故障预测方法

为挖掘变压器运行状态参量间的关联关系,量化外部环境对变压器运行状态的影响,提出了一种基于卷积神经网络和门控循环单元组合神经网络的变压器短期故障预测方法。首先,通过关联规则挖掘变压器状态参量间的相关性,结合变权思想进行综合状态评估,引入指数函数建立表征变压器运行状态的故障率模型,并将其作为预测状态参量。其次,考虑外部环境对变压器运行状态的影响,分别从日期因素、气象因素和生产工艺因素构建变压器故障预测特征集。然后,利用卷积神经网络在高维空间提取特征集与故障率间的特征向量,将结果输入门控循环单元进行优化训练,从而预测变压器故障率的发展趋势。最后,通过某海上平台变压器的故障预测趋势分析,验证了所提方法的可行性与有效性。该方法与长短期记忆模型、GRU模型、CNN-LSTM模型和支持向量机模型相比,具有更高的预测精度与更高的预测效率。     

葛洲坝和南桥换流站一次设备可靠性评估

通过对葛洲坝和南桥换流站历年运行数据统计分析，得出了各设备的可靠性模型参数数据，描述了与时间有关的数据分析方法及故障数据的拟合和检验程序。采用了一种简便易行的方法来预测设备维修改进后的故障率，并对典型设备改进后的故障率进行了预测。     

基于广义比例故障率模型的电网安控装置可靠性评估方法

安全稳定控制装置作为电网保护系统的一部分，其运行可靠性一直受到广泛的研究。由于装置结构、运行功能等区别，一次设备和继电保护的可靠性评估方法难以直接应用于安控装置。为了实现安控装置的可靠性评估，本文提出了基于广义比例故障率模型的电网安控装置可靠性评估方法。利用协变量体现非内部因素对装置故障率的影响，构建故障率模型总结装置运行规律，并基于采集到的历史运行数据和状态监测量，通过拟合的方式，计算威布尔分布参数。基于计算所得参数，求解安控装置可靠性评价指标中的可靠度与复合故障概率，并评估安控装置的可靠性水平。最后，利用样本装置进行算例分析，证明本文方法在安控装置可靠性评估过程中的可行性。     

变压器可靠性参数的统计计算

在计算电力系统或电气主结线的可靠性时,首先应知道电力系统中发电机、变压器、开关及送电线路每种设备的故障率。而变压器故障率,可根据电力系统中变压器实际故障统计数据,作出故障频率直方图,再根据直方图假定故障率分布函数类型,按照参数估计及参数假设检验的理论,对故障率分布函数类型进行检验,最后确定变压器故障分布函数及故障率。一、变压器故障率分布函数类型及其参数检验变压器在规定的条件和规定的时间内,完成规定功能的概率,称为变压器的可靠度,     

基于混沌序列优化的BP网络油纸绝缘变压器寿命预测

变压器在服役期间其各个部分都会发生老化,影响其使用寿命。通过刻画其健康程度有助于电力部门预测变压器在运行期间的故障率以及剩余寿命,对确保变压器的安全运行极为重要。文中利用变压器故障浴盆曲线的思想,对收集到的变压器故障率进行Weibull拟合,得到故障率曲线;考虑变压器运行环境与负荷因素,利用糠醛含量构建健康指数剩余寿命预测模型。通过混沌序列优化BP神经网络权重参数进行数据挖掘,构建起多参数关联的变压器寿命预测模型,并引入交叉验证机制提高网络泛化能力。通过实例训练与测试对比,说明提出的方法有较高的预测精度,能准确运用于变压器的寿命预测。     

一种基于PHM考虑老化和设备状态的油浸式变压器 故障率模型

比例故障率模型(Proportional hazard model,PHM)中的故障率函数包含基准故障率函数和连接函数,前者表征设备的一般老化,后者描述设备状态的影响,对不同影响因素(协变量)进行量化。基于PHM提出了一种综合考虑老化和设备状态的油浸变压器故障率模型,基准故障率函数采用常用的温升老化模型,连接函数中的协变量选择了能够全面客观反映设备状况的油中溶解气体信息。推导了故障前时间的概率密度分布并给出了使用极大似然估计拟合参数的方法。算例证明了拟合方法的正确性,结果分析表明提出的模型具有正确合理表征故障率的能力,并且能有效表征变压器维护操作对故障率的影响。     

一种基于PHM考虑老化和设备状态的油浸式变压器故障率模型

比例故障率模型(Proportional hazard model, PHM)中的故障率函数包含基准故障率函数和连接函数,前者表征设备的一般老化,后者描述设备状态的影响,对不同影响因素(协变量)进行量化。基于 PHM提出了一种综合考虑老化和设备状态的油浸变压器故障率模型,基准故障率函数采用常用的温升老化模型,连接函数中的协变量选择了能够全面客观反映设备状况的油中溶解气体信息。推导了故障前时间的概率密度分布并给出了使用极大似然估计拟合参数的方法。算例证明了拟合方法的正确性,结果分析表明提出的模型具有正确合理表征故障率的能力,并且能有效表征变压器维护操作对故障率的影响。     

一种优化可靠性与经济性的变压器检修决策方法

为了在制定变压器预防性检修周期时考虑变压器自身可靠性的变化,提出了一种优化可靠性与经济性的变压器检修决策方法。利用二参数威布尔分布描述变压器的故障率及可靠度变化规律,通过役龄回退因子建立考虑预防性检修的故障率函数和可靠度函数,以变压器平均剩余无故障工作时间为检修计划期,以检修计划期内的预防性检修费用、故障检修费用和停电损失之和最小为目标函数,建立了变压器检修周期优化模型。通过对变压器内部部件故障模式的定性定量分析,计算变压器部件检修优先度,确定变压器部件检修方式。算例分析验证了该方法的可行性。     

基于半Markov过程的变压器故障率分析

设备的故障率曲线是制定维修策略的重要指标之一。为了合理估计变压器的故障率,提出了基于半Markov过程的分析模型。模型中考虑了变压器的热老化过程和随机故障过程。热老化过程根据绝缘纸平均聚合度的取值范围划分为4个状态,状态间的转移时间假设服从Weibull分布,Weibull分布的尺度参数由经验公式获得;随机故障过程考虑了由雷击和短路冲击引起的2个随机故障状态,老化状态和随机故障状态之间的转移时间假设服从指数分布,转移率由故障统计数据获得。对模型中Weibull分布的形状参数进行适当取值后,可获得符合实际统计结果的变压器故障率曲线,说明综合考虑热老化和随机故障过程的半Markov变压器故障模型能够较好地反映实际变压器的故障机制。     

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。     

非等间隔GM(1,1)幂模型在变压器故障气体预测中的应用

电力变压器运行的安全可靠性对于电网稳定有着关键影响。以油浸式变压器为例,考虑到变压器故障气体监测中存在的采集技术局限与完备性差的现状,对IEC三比值法所需要的五种主要故障特征气体溶解度大小进行预测,为后续的故障诊断提供数据分析基础。针对变压器故障气体色谱分析中气体浓度数据采集的不完备性与小样本特征,引入非等间隔GM(1,1)幂模型,并基于遗传算法对背景值及幂指数进行协同优化,分别建立变压器内不同种气体的气体溶解度灰色预测模型。实验证明:相较现有常见基于灰色模型的变压器预测方法,例如基于GM(1,1)模型与Verhulst模型的方法,所提方法能有效地提高模拟精度及预测精度,而且模型不拘泥于基础数据的等间隔连贯性,具有较好的实用性及适应性。     

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。     

考虑时变故障率的架空输电线路最优巡检策略研究

目前输电线路的巡检周期多为固定性周期,不能根据线路的运行状态和环境状况进行及时调整,影响线路的供电可靠性和经济性运行。针对这一问题,给出了一种考虑时变故障率的架空输电线路最优巡检策略。以包括巡检成本、故障电量损失成本和维持可靠性的成本在内的综合目标效益函数最大作为指标,建立了基于遗传算法的线路巡检策略模型。为了得到更精确的效益函数,建立了非时齐马尔可夫时变停运模型,并结合蒙特卡罗可靠性仿真模型得到了可靠性指标,最后通过遗传算法求解出一个动态、周期可变的输电线路巡检计划。通过中部和东部两个故障率特征不同地区的实例计算,表明算法能根据输电线路的实际故障率大小进行巡检策略制定,并得到一个经济、合理、区域性、分季节性、动态可变的巡检周期计划。这避免了传统巡检过度和巡检不足的问题,能在获得较大经济效益的条件下,保证输电线路以较好的状态运行。     

考虑可靠性收益的配电网智能软开关规划方法

智能软开关(SOP)具有较强的潮流控制能力,在配电网正常运行场景下和故障环境中均能有效发挥作用,在规划层面应兼顾其对于配电网供电可靠性与运行经济性提升所带来的综合收益。文中综合考虑了SOP接入对配电网供电可靠性和运行经济性的影响,建立了智能软开关规划模型;采用快速搜索和发现密度峰聚类方法对年负荷数据进行聚类,生成配电网典型运行场景以计算其对运行经济性的提升收益;采用基于关联约束的支路故障率计算方法,考虑线路电流负载率、节点电压以及线路长度对支路故障率的影响,生成动态预想故障集以计算供电可靠性收益;采用模拟退火与二阶锥规划相结合的混合算法对上述规划模型进行求解,最后,在PGE 69节点算例上验证了所提规划模型的有效性。结果表明,面向配电网可靠性与经济性的SOP规划方法能够有效降低配电网综合成本,实现投资效益的最大化。     

基于杜鹃算法的变压器全寿命周期成本优化研究

变压器运维方式影响其运行可靠性和检修费用,进而影响全寿命周期成本。因此,优化运维策略对降低全生命周期成本具有重要的意义。采用威布尔分布的故障概率模型,提出了寿命效率指数概念并建立寿命效率指数模型来定量衡量检修延长变压器运行寿命的作用。分析了变压器从设计、购置、维修直到退役的全寿命周期成本。以全寿命周期年均成本最低为目标函数,在运行可靠性、检修程度和寿命效率指数等约束条件下,将杜鹃算法用于运维策略中检修时间、检修程度和运行寿命参数寻优,并将优化结果与粒子群算法(PSO)、遗传算法(GA)进行比较。结果表明杜鹃算法得出的结果更好,能进一步降低年均费用和提高寿命效率指数,可以为变压器实际运行与维护提供一定的参考依据。     

基于聚类和时间序列分析的变压器状态评价方法

传统的电力变压器DGA故障诊断方法,仅能二值化地判断设备处于健康或故障状态,无法表征变压器的潜在故障情况,也无法确定变压器向故障状态转化的趋势。对此,提出了一种基于聚类和时间序列分析的变压器状态评价方法。首先,基于点密度判据进行数据预处理,消除噪声影响。其次,基于大数据聚类思想,计算采样数据和历史故障数据簇的相对邻近度,根据计算结果将设备状态划分为健康、潜伏故障或故障。在此基础上判断故障设备的故障类型,基于故障类型关联权重计算健康设备的健康得分,通过时间序列相似性分析方法获取潜伏故障设备的预测故障发展时间。算例分析验证了该方法的可行性与有效性。     

智能配电变压器的串变调压和基于漏磁的绝缘故障检测技术

为了解决分布式能源接入配电网后电压的频繁波动和双向潮流问题,提出一种基于串联变压器的调压技术。利用真空接触器和晶闸管来控制串联变压器的变比和星-角变换,实现电压的快速调整。分析了基于串联变压器的调压原理及基于真空接触器和晶闸管的混合开关调压技术。此外,还提出了基于漏磁通的绕组绝缘故障监测技术,说明它的原理、实现技术和实验验证原理。分析结果表明,提出的技术能够有效地解决配电网电压频繁波动的问题,提高配电变压器的寿命、降低配电变压器的损耗,同时提高配电变压器的智能化程度和可靠性。     

基于整数线性规划模型的配电网故障指示器优化配置研究

为了提高配电网的供电可靠性,提出了基于整数线性规划模型的故障指示器优化配置方法。该方法以配电网小电流接地运行方式为背景,建立多分支配电线路上任意故障点所需巡线时间的数学模型,以故障指示器投资运维成本最少为目标,进而减少配电网的停电时间。该方法通过合理配置故障指示器在配电线路上的位置,确保任意故障点被精确定位的时间不大于系统允许带故障运行时间,最大限度地保证用户供电可靠性。最后,针对江苏某实际10 kV配电系统进行算例分析。测试结果表明,所提模型能够实现不同故障点在系统允许带故障运行时间内的精确定位,并有效降低故障指示器的投资运维成本。     

分层备用保护型馈线自动化技术研究

将后备分层保护技术特点引入智能分布式馈线自动化系统,提出一种新型的分层备用保护型馈线自动化算法。根据配电网络拓扑结构及供电方向定义每回线配电终端的区域属性和层级属性,同时采用组播传输方式实现智能分布式FA通信,最终实现故障快速隔离与非故障区域恢复。经过RTDS仿真验证及现场验证表明,该方法可快速完成故障处理,当终端通信故障或下级开关动作失效时,上级开关自动动作,在减少故障处理时间的同时,提高了分布式馈线自动化系统的可靠性。