趙路佳，劉 洋

(華北電力大學(xué)工程訓(xùn)練中心，河北 保定 071003)

0 引言

狀態(tài)檢修作為建設(shè)堅強智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在很大程度上克服了傳統(tǒng)計劃檢修不足和檢修過剩的缺點，取得了良好的效果[1,2]。在配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修工作中，一個非常重要的基礎(chǔ)就是狀態(tài)評價，評估電氣設(shè)備的健康值以及潛在故障的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)在還需探索出一種更加接近配網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備實際運行狀況的狀態(tài)評價方法，能夠全面考慮到可能影響設(shè)備運行狀態(tài)的因素。故本文提出了一種計及多參量的綜合評價方法，使其能全面評價設(shè)備的運行情況，在狀態(tài)檢修中發(fā)揮重要的作用。

1 融合環(huán)境-機械量的新指標(biāo)體系

現(xiàn)有的研究成果多基于配電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備的實時運行信息來對設(shè)備的狀態(tài)進行評估，忽略了設(shè)備歷史運行數(shù)據(jù)和定期巡檢數(shù)據(jù)對設(shè)備狀態(tài)的影響。作為改進，本文根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)感知體系的特點將配網(wǎng)設(shè)備的運行信息分為臺賬信息、實時運行信息、巡檢和停電試驗信息三類，構(gòu)建了綜合考慮多時段運行信息來對設(shè)備運行狀態(tài)進行評價的一次改進指標(biāo)體系。

其次，現(xiàn)行的主流評價方法在狀態(tài)量的選取上大多基于電氣指標(biāo)，忽略了環(huán)境指標(biāo)、機械指標(biāo)對于配電關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)評價的影響，故為了使設(shè)備的運行狀態(tài)評價盡量科學(xué)、全面、合理，本文在提出的狀態(tài)評價一次改進指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，進行了二次修正，在考慮電氣參量的同時加入了環(huán)境參量和機械參量。仍以配電變壓器為例，二次修正后的設(shè)備運行狀態(tài)綜合評價指標(biāo)體系如圖1所示。該指標(biāo)體系是在國家電網(wǎng)[3]和南方電網(wǎng)公司[4]所做工作的基礎(chǔ)上，查閱了相關(guān)文獻并與運維方面專家討論，能較全面地準(zhǔn)確地反應(yīng)配電設(shè)備健康狀態(tài)，其中方框框起部分為修正加入的環(huán)境參量和機械參量。

圖1 二次修正后的評價指標(biāo)體系

2 綜合評價

在建立了計及環(huán)境-電氣-機械多參量的設(shè)備狀態(tài)評價指標(biāo)體系基礎(chǔ)上，考慮到不同參量劣化差異性給權(quán)重系數(shù)分配帶來的影響及進一步提高權(quán)重系數(shù)的適用度和精度，采用基于“短板效應(yīng)”抑制的改進型的層次分析法確定各權(quán)重，在此基礎(chǔ)上將其與模糊理論結(jié)合，提出基于改進層次分析及模糊理論結(jié)合的綜合評價方法。

2.1 基于層次分析法的權(quán)重初步確定

本文應(yīng)用層次分析法初步確定權(quán)重系數(shù)的步驟如下：

1) 使用數(shù)字1-9及其倒數(shù)作為標(biāo)度來相互比較各指標(biāo)之間的重要度，建立判斷比較矩陣：

(1)

2) 計算狀態(tài)量指標(biāo)重要程度排序，記判斷比較矩陣的最大特征值為λmax并求出其特征向量，歸一化得到主觀權(quán)重向量。

3) 一致性檢驗，為避免該權(quán)重計算方法太多主觀性帶來的片面，還要對結(jié)果進行一致性檢驗：

(2)

(3)

式中，CR為判斷比較矩陣的隨機一致性比率，CI為一般一致性指標(biāo)，RI為隨機平均一致性指標(biāo)值。

當(dāng)CR<0.1的時候，認(rèn)為判斷矩陣的一致性是通過的，否則需要修正判斷矩陣。

2.2 基于“短板效應(yīng)”抑制的權(quán)重調(diào)整

記各個狀態(tài)量對應(yīng)的健康指數(shù)為HIi，設(shè)ωi為配電設(shè)備指標(biāo)Ui對應(yīng)的初步權(quán)重。

wi=wi(HI1,HI2,…,HIn)i=1,2,…,n

(4)

變權(quán)目的是為了突出狀態(tài)量指標(biāo)的劣化程度，因此假設(shè)極端情況，Ui在最嚴(yán)重狀態(tài)，且其他狀態(tài)量指標(biāo)都設(shè)為優(yōu)秀，此時的權(quán)重記為woi，其值可以通過專家評定得到，當(dāng)專家評定困難，且n≥3可以按照公式(5)進行計算[5]：

(5)

設(shè)經(jīng)變權(quán)處理后的向量集為W′。

(6)

式中γi(HIi)非負(fù)不增有界函數(shù)，表示為：

(7)

(8)

通過上述變換方法，可以根據(jù)設(shè)備狀態(tài)量的實際劣化程度對權(quán)重向量值進行靈活變換，更好地反映設(shè)備實際運行狀況。

2.3 基于模糊理論的設(shè)備狀態(tài)評價

本文在充分調(diào)研各個方法優(yōu)缺點和供電公司物聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)感知應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，采用模糊綜合評價法對配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)進行評價，具體方法步驟如下：

1) 建立因素集U(被評價對象的狀態(tài)量指標(biāo))，由于配電設(shè)備狀態(tài)量指標(biāo)具有單位不同、數(shù)量級不同、量綱不同、屬性值導(dǎo)向不一致等特點[6]，需要統(tǒng)一的衡量尺度對設(shè)備狀態(tài)量健康程度進行規(guī)范化處理。最直觀有效的方式是百分制，針對每個狀態(tài)量指標(biāo)的劣化程度，從0到100打分，以60分為危險闕值，100表征狀態(tài)量無劣化。

2) 建立評價結(jié)果等級的評價集V，設(shè)vi為影響指標(biāo)的評價等級，等級數(shù)為5。

3) 權(quán)重集是指某因素對被評價對象的權(quán)重，設(shè)u1,u2,u3,…,u22的權(quán)重分別為w1,w2,w3,…,w22，且滿足總權(quán)重和為1。

4) 計算綜合評價矩陣R，R為U與V的模糊關(guān)系矩陣(模糊隸屬矩陣)，定義為矩陣內(nèi)元素rij為影響因素ui在評價等級vj上的隸屬度。

5) 計算綜合評價結(jié)果Vresult

Vresult=vk
k={j|max(bj,j=1～m)}

.

(9)

本文參考《Q_GDW 645-2011配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評價導(dǎo)則》和專家意見將配電變壓器的狀態(tài)分為表1中各個等級。

表1 模糊評價等級

3 算例及其分析

本文以河北保定市某10 kV油浸式變壓器為研究對象，具體參數(shù)如表2所示。

表2 河北保定市某10 kV油浸式變壓器運行歷史數(shù)據(jù)

以該變壓器2013-2017年的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為例，量化到各個打分值，進行綜合評價。可得到近五年的最終得分如表3所示。

表3 油浸式變壓器五年的最終得分值

由表3可見，該變壓器在2015年發(fā)生絕緣電阻故障后得分一度下降，經(jīng)過檢修后雖然回升，但是仍然低于2013年值。

4 結(jié)論

配電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)評價是一個涉及到設(shè)備內(nèi)部和外部參量的一個多因素評價問題。本文采用計及多參量的指標(biāo)體系以及綜合評價法對配電網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備進行狀態(tài)評價，并實例進行驗證計算，說明對設(shè)備狀態(tài)進行的評估準(zhǔn)確科學(xué)且合理。這也將對設(shè)備的檢修決策具有極其重要的意義。