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。     

电力设备全寿命周期成本中故障成本的估算

针对全寿命周期成本中故障成本难预测的问题,根据电力设备累积失效概率符合威布尔(Weibull)模型的特点,运用最小二乘法对Weibull模型参数进行估计,计算出设备的期望寿命,从而建立故障成本估算模型。通过比较分析不可修复设备和可修复设备故障成本的计算方式,针对可修复设备平均寿命的特殊性,引进等劣化理论来揭示可修复设备平均寿命之间的关系,并计算出可修复设备的故障成本。算例验证了该方法的有效性。     

输电线路故障率模型研究

综合考虑设备老化、天气因素和设备状态对输电线路故障率的影响,搭建基于比率风险的新型输电线路故障率模型。模型的故障率函数由基准故障率函数和状态描述函数组成,基准故障率函数采用温升老化模型,状态描述函数中的协变量选择与输电线路运行密切相关的天气因素和设备状态,采用极大似然估计法进行模型参数拟合。算例分析表明提出的模型具备表征实际故障率的能力。     

状态检修决策中的电气设备故障率推算

针对统计分析所得的电气设备故障率存在可信度低、应用滞后性的问题,提出了电气设备故障率推算的新方法。以电气设备实际的运行状态为依据,以相关的评价导则为标准,采用健康指数量化设备状态的劣化程度,推算当前状态下的设备故障率,进而确定设备的实际役龄;采用Marquardt法推求设备的故障率函数,并结合威布尔分布对设备故障率曲线进行分段拟合;在上述基础上,通过引入役龄回退因子描述检修工作对设备的修复程度,进而确定检修后设备的等效役龄,最终实现对检修后的电气设备故障率的预测,为后续实施多台设备状态检修决策优化提供支持。通过实际算例分析,说明了该项研究的有效性。     

10kV城市配电网可靠性基础参数预测方法分析

介绍了灰色模型预测法和非线性回归模型预测法的预测模型,分析了这两种预测方法的特点,在此基础上提出应根据历史数据的特点合理选择各种配电网可靠性基础参数的预测手段。以某地区配电网设备的故障率和预安排停电率为算例,阐述了各种预测方法的具体运用。算例预测结果表明:在样本容量小的情况下,当历史数据较平滑时灰色模型预测法有较大的优势;在存在不准确历史数据的情况下,采用非线性回归模型预测法更加准确。     

变电设备状态检修技术的探讨

采用以健康指数量化设备状态的劣化程度,推算出当前状态下的设备故障率,进而确定设备的运行状态;采用Marquardt法推求设备的故障率函数,并结合威布尔分布对设备故障率曲线进行分段拟合,为今后设备状态决策提供一定的技术支持。     

基于故障率研究的数字保护最优检修周期

从保证智能变电站数字保护系统可靠性的角度建模,采用威布尔分布模拟数字保护装置故障率模型,通过L-M算法对保护装置故障率函数进行拟合。针对保护装置修复非新的特性,分析数字保护装置不同检修类型对故障率的影响,利用检修役龄递减因子和故障递增因子对保护装置检修前后故障率进行预测,推导得出数字保护装置故障检修模型。通过此模型计算得出的保护装置非定期检修周期,可保证数字保护装置经济可靠运行。该方法是一种具有实际意义的数字保护系统可靠性评估方法。     

参数变化条件下的配电系统可靠性评估

针对配电网系统可靠性评估在实际应用中存在的问题,考虑气候条件、元件老化和元件维修对故障率的影响,建立时变故障率模型.对时变故障修复时间、时变负荷和时变停电成本计算参数变化条件下的配电系统可靠性进行分析,基于随机稀疏技术提出具有时变故障率元件状态的模拟方法.采用截断分布的随机变量描述故障时间和停电负荷的有界性和不确定性,...     

一种面向风险评估的输电线路故障概率模型

设备停运是电力系统失效的根本原因,建立设备故障概率模型是进行系统风险评估的核心问题。根据输电线路故障产生的内外部机理,提出了面向风险评估且适用于表征输电线路故障概率的Ageing-Load-Health-Weather- PHM (ALHW-PHM)。模型中基准故障概率函数采用老化失效模型,协变量采用负载率相依的实时导体温度及健康状态和天气状况相依的劣化扣分值,并采用极大似然估计进行参数拟合。为了提高参数拟合的效率,设计了一种基于大数据平台的样本数据级并行参数估计架构。算例分析定量展现了各风险因素对故障概率的影响及在系统风险评估中故障概率的应用。该模型能综合响应老化失效、负载率、健康水平和天气状况等风险因素对故障概率的影响,能为电网的风险评估提供理论支持。     

多因素驱动架空线路故障率模型

架空线路故障停运将严重影响电力系统的稳定安全运行,建立全面量化内外部影响因素的架空线故障率模型对评估电力系统运行风险起到了至关重要的作用。根据架空线路故障机理,提出了多因素驱动的架空线路故障率模型(Multi-Drive-PHM,MDPHM)。以比例风险模型为基础,基准故障概率函数考虑导线老化,连接函数中的协变量选择设备健康状态、负载率和天气状况,各影响因素与故障率的相关性通过假设检验验证。最后采用Levenberg-Marquardt法进行模型的参数估计。算例分析定量展现了各因素对架空线路故障率的影响,验证了模型的有效性。     

变电站设备优化维护寿命效率指数建模

采取合理预防措施对于降低设备的故障率具有重要意义，本文提出一种变电站设备优化维护寿命效率指数模型。描述了设备的概率和可靠性评估，采用威布尔分布对设备的失效概率进行建模，对变电设备故障模式的可靠性和可维护性功能进行分析，从而利用威布尔分布中的泰勒级数建立了变电站设备寿命效率指数模型，基于寿命效率指数，可以分析设备在有无维修情况下的寿命。通过仿真验证了维护策略在提高变电站设备使用寿命方面的有效性。仿真结果表明，不断增加的故障率会降低设备的使用寿命，并导致设备寿命低于其预期寿命，而本文的维护策略可以延长变电站设备的使用寿命。     

基于威布尔分布的电气设备缺陷率模型参数分析

针对传统指数模型和多项式模型曲线拟合存在的缺点,引入威布尔模型描述电气设备缺陷率发展的2个阶段,应用Levenberg-Marquardt法对模型参数进行求解,确定更为科学可靠的缺陷率突增期,并通过主网电气设备缺陷率统计数据进行算例分析,对3种拟合方法进行对比,验证了威布尔模型拟合曲线的有效性,为技改资金的分配以及运维决策的制定提供科学依据。     

（23期已送排）基于负载率和健康状态的高压XLPE电缆可靠性评估模型*

以高压XLPE电缆为研究对象,选取其绝缘热点温度(insulation hot spot temperature,IHST)为关键变量,结合Weibull分布和Arrhenius反应定律,建立基于负载率的高压电缆XLPE老化失效模型,并利用高压电缆预防性试验、在线检测技术、日常巡检和历史记录建立基于模糊层次分析法的电缆健康指数模型。为使这两类模型优势互补,将健康指数模型中的健康指数作为参量引入到老化失效模型,提出一种能同时反映高压电缆不可修复故障和可修复故障的综合故障率模型。最后通过实例验证表明,该模型能反映高压电缆实际的可靠性水平,可为有关维修部门开展设备检修提供理论依据,具有一定的参考价值。     

考虑继电保护故障的输电线路风险评估体系

输电线路在电网中承担着输送和分配电能的作用,其发生故障会给电网运行带来巨大影响,该文提出了一种综合考虑输电线路本身以及线路保护的风险评估体系。利用牛顿同伦算法估计威布尔分布参数,构建继电保护故障率模型;采用效用函数从切负荷损失、线路过负荷损失以及电压越限损失3个指标出发构建严重度模型;利用风险定义计算考虑继电保护设备故障的输电线路的风险,扫描电网的薄弱环节,为制定差异化运维策略提供理论依据。最后以WSCC-9电力系统经典算例为例,进行相关计算仿真,验证了考虑输电线路保护故障特性的电网综合风险评估体系的有效性和实用性。     

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Marquardt法参数估计的变电设备寿命周期故障率评估

借鉴了目前有关设备故障率的一些理论研究方法,提出了基于Marquardt法参数估计的变电设备寿命周期故障率评估的方法。该方法以电力变压器为例,通过建立电力变压器的故障树模型,采用模糊层次分析法确定各事件的重要度,对电力变压器的可靠度进行计算,然后再利用Marquardt法对两参数的威布尔分布函数的参数进行估计,得到了故障率分界点和故障率的分布曲线函数。通过分布函数得到的故障率分布情况,对变压器全寿命周期的故障率进行评估,从而为变压器的状态检修、技改等提供管理决策。     

运行风险评估中的变压器时变停运模型 (一)基于运行工况的变压器内部潜伏性故障的故障率估计方法

为了建立电力系统运行风险评估中的变压器时变停运模型,给出了基于变压器本体状态监测信息估计内部潜伏性故障的故障率的方法。首先分析了变压器内部潜伏性故障的发展机理,对现有的变压器内绝缘老化模型进行了评述,指出其不适用于估计内部潜伏性故障的故障率。然后选择了能够综合反映内部潜伏性故障发展速率的油中溶解气体分析信息作为表征潜伏性故障发展程度的特征信息,建立估计故障率的多状态马尔可夫过程模型。最后给出了数值算例。     

基于状态检修的输变电设备故障率的计算

在全状态集成法的基础上提出了求解设备故障率的新方法:等效状态评分法。以设备等效状态评分为模型,模型参数随着设备所经历的过程变化而变化。通过对经历过检修后的状态评分的折算,表征出检修对设备故障率的影响,求得设备可能的故障率。最后,通过算例运用等效状态评分法求解设备的模型参数和故障率,等态状态评分法和全状态集成法的计算结果相同。与全状态集成法相比,等态状态评分法简化了计算,并且物理意义更加明确。     

基于设备实时故障率的配电网停电概率计算方法

针对现有研究通常忽略了小动物、树木造成的外力破坏对实时故障率的影响,以及基于健康指数的实时故障率指数模型中待定系数的准确计算较为困难等问题,提出了将基于故障因素参数修正以及健康指数模型相结合来计算配电网实时停电概率的方法。首先将配电设备连续多年的历史故障率按照月份统计,接着利用基于故障因素参数修正的方法对历史故障率进行修正,并在一定程度上考虑了主要因素之间的协同作用,将得到的故障率修正值代入基于健康指数的故障率指数模型,从而确定指数模型中的待定系数。然后使用馈线分区方法计算各负荷点的故障停电概率和停电时间,最后通过广州地区线路验证了方法的有效性。