基于灰靶理论的六氟化硫断路器状态评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力领域，尤其涉及一种基于灰靶理论的六氟化硫断路器状态评估方 法。
【背景技术】
[0002] 高压断路器是电网中重要的开关设备，可以切断或闭合高压电路中的空载电流和 负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电 流，具有完善的灭弧结构和足够的断流能力，在电力系统中，高压断路器担负着控制、保护 的等功能，其运行状态直接影响着电力系统的运行稳定性和供电可靠性。高压断路器在 电力系统中数量多，其种类可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路 器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。其中，六氟化硫断路器是利用六氟化硫 (SF6)气体作为灭弧介质和绝缘介质的一种断路器。六氟化硫用作断路器中灭弧介质是由 于这种气体的优异特性，使这种断路器单断口在电压和电流参数方面大大高于压缩空气断 路器和少油断路器，并且不需要高的气压和相当多的串联断口数。在庞大的电力系统中，如 果按照定期维修或停电预防性试验来对断路器进行检修，就会造成检修量大、费用高、容易 出现过修或者欠修等缺点，因此，对其运行状态进行准确评估显得十分重要。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提供一种基于灰靶理论的六氟化硫断路器状态评估方法，以解 决上述问题。
[0004] 本发明提供的基于灰靶理论的六氟化硫断路器状态评估方法，包括
[0005] b.利用灰靶变换，获取靶心度；
[0006] C.将断路器状态进行状态分级；
[0007] d.根据靶心度数值确定六氟化硫断路器的状态等级。
[0008] 进一步，利用如下公式获取所述靶心度
[0009]
[0010] 其中，γ (XQ，Xj)表示Xj的靶心度，X。表示标准靶心，γ (xQ(k)，Xj(k))表示XjGO 和X(](k)的靶心系数，Wk表示改进加权灰靶靶心度系数，x Jk)表示进行灰靶变换后的值。
[0011] 进一步，建立优化目标函数，利用所述优化目标函数获取改进加权灰靶靶心度系 数，所述优化目标函数为：
[0012]
[0013] 其中，i = 1，2, "·，Μ，j = 1，2, "·，Ν，x(i, j)表示第i个状态指标值序列，通过灰 靶变换后得到W V y(i)表示对应的状态指标序列的评估等级值，N为断路器的评估指标 数量，M为六氟化硫断路器在N个六氟化硫断路器指标各自对应区间内经过计算的标准模 式序列数量。
[0014] 进一步，所述步骤d具体包括：
[0015] dl.将靶心度划分为若干数值范围，
[0016] d2.根据严重程度将断路器状态分级，并与靶心度的数值范围一一对应，
[0017] d3.根据计算的靶心度所属的数值范围，判定六氟化硫断路器的状态。
[0018] 进一步，在步骤b之前还包括
[0019] a.确定六氟化硫断路器的状态评估指标参数。
[0020] 进一步，根据六氟化硫断路器的开断磨损、电气特性、机械特性和绝缘介质确定所 述状态评估指标参数。
[0021] 进一步，所述状态评估指标参数包括相对电磨损度、分合闸不同期、分合闸时间、 刚分合速度、最低动作电压、绝缘电阻、导电回路电阻、气体压力、气体湿度和气体微水含 量。
[0022] 本发明的有益效果：本发明提供的基于灰靶理论的六氟化硫断路器状态评估方 法，采用改进加权灰靶理论的对断路器状态进行评估，利用最小偏差赋权法确定断路器状 态指标的权重，计算结果更加合理，克服了单一的主、客观赋权法的缺点，保证了评估结果 的正确性，使检修策略更加合理和具有针对性，保证了电力系统的运行稳定性和供电可靠 性。
【附图说明】
[0023] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
[0024] 图1是本发明的流程示意图。
[0025] 图2是本发明的靶心度统计结果示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：图1是本发明的原理示意图，图2 是本发明的靶心度统计结果示意图。
[0027] 如图1所示，本实施例中的基于灰靶理论的六氟化硫断路器状态评估方法，包括
[0028] a.确定断路器的状态评估指标参数；
[0029] b.利用灰靶变换，获取靶心度；
[0030] c.将六氟化硫断路器状态进行状态分级；
[0031] d.根据靶心度数值确定断路器的状态等级。
[0032] 在本实施例中，灰靶理论的核心思想是在没有标准模式情况时，按照各指标的性 质在一组模式序列中确定最靠近子命题目标值的数据构造标准模式，待评估的模式与标准 模式组合构成灰靶，标准模式为该灰靶的靶心。利用灰靶变换，建立灰色关联差异信息空 间，得到靶心系数和靶心度，结合靶心度等级划分原则确定待评估模式的评估等级。
[0033] 在本实施例中，假设ωι= {ω "I), (O1Q)L, COiCnM为六氟化硫高压断路器的第 i个状态模式，ω〇〇 = {ωι〇〇, c〇2(k)L，《"〇〇}为第k个状态指标序列，在标准模式中， 各个待评估指标的极性为极大值性、适中值性和极小值性3种极性中的一种，则标准模式 序列ω〇00的计算公式为：
[0034]
[0035] 式中，Pa ( ω (k)) = 表示第k个状态评估指标具有极大值性；P α ( ω (k))= 表示第k个状态评估指标具有适中值性；P α (ω (k)) = PQU_表示第k个状态评估指 标具有极小值性。i e I = {1，2, L, m}，m表示选取的高压断路器状态模式数目；k e I = {1，2, L，η}，η表示六氟化硫高压断路器评估指标的个数。通过对各评估指标进行计算，得 到标准模式序列为ω。= {ω。⑴，《〇(2)，L, cojn)}。
[0036] 如果ω' ]= {ω'，⑴，《'，⑵丄ω'j(n)}为第j个待评估的状态模式序列。当 j = 0 时，有 Τω0= X 0，（x0(l)，x0(2)，L，x0(n)) = (1，1，L，I)，X0为标准革巴心。将 ω' .〗和 ω。进行灰靶变换：
[0037]
[0038] 式中，T为统一测度变换，j e I = {l，2，L，m}，Xj(k)表示进行灰靶变换后的值，有 Xj (k) e [0, 1]成立。
[0039] 定义γ (x〇(k), x_j(k))为XjGO和X(j(k)的革E心系数，则革E心系数计算公式为：
[0040]
[0041] 式中，由最少信息原理可得ξ = 0. 5,表示对差异信息空间的上界值与下界值具 有相同的偏好。min呼1Δ~.⑷= min呼^1 -~(岣1 "^"^、'(幻=11^111^11 -~⑷1 Aci GO =I X。(k)-x.j (k) I = I 1-x.j (k) I，k e I = {1，2, L, η}。Δ M (k)为待评估的状态序列 ω '』和 ω。二者间的灰色差异信息。
[0042] 本实施例引入改进加权灰靶靶心度系数Wk，改进加权靶心度计算公式如下：
[0043]
[0044] 其中，γ (XQ，Xj)表示Xj的靶心度，X。表示标准祀心，γ (XQ(k)，Xj(k))表示Xj(k) 和xQ(k)的靶心系数，W k表示改进加权灰靶靶心度系数，X j(k)表示进行灰靶变换后的值。 η 本实施例中的wk为各个指标对应的权重值，=1成立。
[0045] 在本实施例中，建立优化目标函数，利用所述优化目标函数获取改进加权灰靶靶 心度系数，所述优化目标函数为：
[0046]
[0047] 其中，i = 1，2, "·，Μ，j = 1，2, "·，Ν，x(i, j)表示第i个状态指标值序列，通过灰 靶变换后得到W V y(i)表示对应的状态指标序列的评估等级值，N为断路器的评估指标 数量，M为断路器在N个断路器指标各自对应区间内经过计算的标准模式序列数量。
[0048] 本实施例将SF6高压断路器的14个评估指标的各自对应区间内采用MTLAB随机 函数产生80个服从均匀分布的高压断路器状态指标值，同时为了消除区域边界的影响，还 取了 20个指标区域的边界。经过计算得到480组标准模式序列为（X (i，j)，y (j))，其中i = 1，2···，480, j = 1，2···，14。x(i，j)为第i个状态指标值序列，通过灰靶变换后得到？ ^ y(i)表不对应的状态指标序列的评估等级值。
[0049] 建立如下优化目标函数：
[0050]
[0051] 利用Matlab软件的QuadProg求解二次优化问题式（6)，并得到SF6高压断路器状 态指标的权重值。
[0052] 在本实施例中，步骤d具体包括：
[0053] dl.将靶心度划分为若干数值范围，
[0054] d2.根据严重程度将断路器状态分级，并与靶心度的数值范围一一对应，
[0055] d3.根据计算的祀心度所属的数值范围，判定断路器的状态。
[0056] 如表1所示，本实施例将状态等级划分为四级，分别为正常状态、注意状态、异常 状态和严重状态
[0057]
[0058] 表 1
[0059] 通过运用改进加权灰靶理论可以有效、正确地实现SF6断路器运行状态等级评估， 指导检修策略，评估过程易于实现。
[0060] 如表2所示，在本实施例中，根据断路器的开断磨损、电气特性、机械特性和绝缘 介质确定所述状态评估指标参数，所述状态评估指标参数包括相对电磨损度、分合闸不同 期、分合闸时间、刚分合速度、最低动作电压、绝缘电阻、导电回路电阻、