一种基于状态检修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输变电设备状态检修技术领域，更准确地说本发明涉及一种 基于状态检修的输变电设备故障率的计算方法。
【背景技术】
[0002] 状态检修，是一种根据先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，判断设 备的异常，预知设备的故障，综合评价设备的风险值，通过获取的状态评价分值（以下简称 状态评分）制定对其进行检修的方式。其中，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评分值，继而求得设备的 综合评分值，以此作为设备的状态评分。根据设备的状态评分预计可能的设备故障率以此 安排检修计划，实施设备的检修。因而，根据获取的设备的状态评分求取设备可能的故障率 是状态检修的基础。
[0003] 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法求解两参数的威布尔分布的故障率模型。根据 求得的威布尔分布计算得到基于时间的设备故障概率。
[0004] 文献二《状态检修决策中的电气设备故障率推算》（电力系统自动化2010年2月 号第30卷第2期第91-94页）提出了一种基于设备状态评分的故障率模型参数的算法。文 章通过对历史数据的统计得到不同状态评分下的设备台数和发生故障的设备总台数并利 用反演法求得故障率模型参数值。从而可以根据不同的设备状态求得不同状态评分下的设 备故障率。
[0005] 但是，文献一中基于时间的故障率只考虑了时间对故障率的影响，并没有考虑到 状态评分的作用，无法表征设备在相同运行时间不同状态评分时的故障率差别。而文献二 中基于设备状态评分的故障率只考虑了状态评分对故障率的影响，没有考虑到停电检修的 影响。设备经历了停电检修后即使拥有相同的状态评分故障率也是不同。
[0006] 文献三《基于设备完整健康过程的故障率模型参数研宄》（华东电力2012年9月 号第40卷第8期第1346-1349页）提出了基于完整健康过程的全状态集成法。对于经历 了停运检修的设备来说，它的完整健康过程是指从设备重新投运开始到出现结束标志的整 个过程。对于未经检修就投入运行的设备来说，它的完整健康过程是指从投运开始到出现 结束标志的整个过程。
[0007] 图1为设备完整健康过程的示例，其中S表示设备的状态评分，t表示设备的役龄 (时间，一般以年或月为单位）。〇点时刻设备投入运行。如图1所示的ti、t2、tjP15时刻， 状态监测显示设备的存在缺陷，安排带电检修或者自行消缺使设备的状态评分重新恢复到 1〇〇分。设备处于异常状态时应适时安排停电检修，设备处于严重状态时应尽快安排停电检 修，图1中所示的t7时刻进行了停电检修。而14时刻是设备故障。
[0008] 设备的完整健康过程有两种结束标志。
[0009] 1、设备故障：从新设备投运、停电检修或者消除故障后重新投运到出现故障。如图 1中A点设备发生故障，立即安排停电检修，寿命为一个健康过程。
[0010] 2、设备处于异常或严重状态：从新设备投运、停电检修或者消除故障后重新投 运到设备状态评分处于异常或者严重状态，并根据检修要求允许延长一段时间td(td= t8-t6)。如图1中B点对应的t6时刻，状态监测显示设备有缺陷，状态评分处于异常状态， 在C点对应的时刻〖7安排检修。在这种情况下，虽然并未立即进行停电检修，但设备已经 处于设备失效过程中，且离真正的失效时刻F点对应的役龄t8很近，相对于较长的整个完 整健康过程来说，t8-t7这段时间可以忽略。如图1所示，1~2为一个完整健康过程。
[0011] 设备处于异常或者严重状态时，应适时安排停电检修。因而完整健康过程的结束 标志从本质上讲均为停电检修。
[0012] 在实际工程应用中，相邻两次状态评分之间存在着一定的时间间隔，所得到的完 整健康过程中的测量数据为离散值。图2示例的完整健康过程拥有7个离散的状态评分值。 将相同状态评分的持续时间相加，并按状态评分的大小倒序排列便可得到该图。令P多1， 为整数，表示设备所经历的完整健康过程的序号，令i多1，为整数，表示相同状态评分按降 序排列后的序号，则SRi表示设备处于完整健康过程p时降序排列序号i时的状态评分，令 N彡1，为整数，表示过程p中Sp;i的个数。图2中Sp;i对应的持续时间即为1^，1^可直接 从现场跟踪数据得到。以下提及的i、P、SRi、1；」和N均为上述含义。
[0013] 全状态集成法利用设备的一个完整健康过程的全部状态信息，把各个状态评分的 持续时间统一折算到时间轴上的期望时间，计算得到完整健康过程对应的设备故障率模型 参数，然后对所有样本得到的基于完整健康过程的故障率参数进行研宄。具体而言，文献三 提出了一种考虑不同完整健康过程（以下简称过程）中的状态评分对设备故障率影响的改 进模型： _4]
【主权项】
1. 一种基于状态检修的输变电设备故障率的计算方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 统计设备的偶然故障率A〇、设备处于每个完整健康过程时的所有原始状态评分以 及对应的持续时间，用Sp，i表示设备处于第p个完整健康过程时所有原始状态评分降序排 列后序号为i的原始状态评分，1^表不Sp;i对应的持续时间，p多1 ; 所述完整健康过程，对于经历了停运检修的设备，是指从设备重新投运开始到出现结 束标志的整个过程，对于未经检修就投入运行的设备，是指从投运开始到出现结束标志的 整个过程； 2) 利用全状态集成法计算出设备所经历的第一个完整健康过程的故障率模型参数I、 Q，令设备所经历的全部过程的故障率模型参数均与KpQ相同，即满足K' p=Ki，C'p=C^ 其中，K'p表示设备所经历的第p个完整健康过程的等效状态评分法的故障率模型比例参 数，C'p表示设备所经历的第p个完整健康过程的等效状态评分法的故障率模型曲率参数； 3) 首先，通过下式求解出对于设备处于每个完整健康过程时的等效状态评分： S'p,i=ap ?Sp；i+bp 其中，ap为第p个完整健康过程的等效状态评分模型比例系数，bp为第p个完整健康 过程的常数项，S'Ri为第p个完整健康过程时所有原始状态评分降序排列后序号为i的原 始状态评分对应的等效状态评分； 上述ap和bp按以下方法确定：当p= 1时，a，LbfO;当p>l时，通过联立以下两 式求得ajPbp:
100 ?ap+bp= 100 上述式中，N表示第p个完整健康过程中Sp;i的个数；h表示设备在状态评分为满分100 分时的设备期望健康寿命、根据以下公式求得：
求得设备处于每个完整健康过程时的等效状态评分后，通过下式求得基于等效状态评 分的设备故障率：
其中，A'pi表示等效状态评分为s' 时的设备故障率。
2. 根据权利要求1所述的基于状态检修的输变电设备故障率的计算方法，其特征在 于：所述完整健康过程的的结束标志包括设备故障和设备处于异常或严重状态。
【专利摘要】本发明公开了一种基于状态检修的输变电设备故障率的计算方法，属于电力系统输变电设备状态检修技术领域。本发明在全状态集成法的基础上引入等效状态评分模型，并利用等效状态评分法求解设备的故障率，其结果与全状态集成法计算设备故障率的结果完全相同。本发明能够正确计算出设备不同健康过程不同状态下的故障率，同时能正确反映停电检修对设备故障率的影响。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104573315
【申请号】CN201410670008
【发明人】孟昭军, 宋晓芳, 李碧君, 薛峰, 方勇杰, 崔晓丹, 李峰, 周野, 朱兴兴
【申请人】国家电网公司, 国电南瑞科技股份有限公司, 南京南瑞集团公司, 江苏省电力公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年11月20日