趙海龍，龐松嶺，霍美屹，黃廷城，黎智

（1.海南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院，?？?570311；2.熱帶智能電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室，?？?570311；3.中國電器科學(xué)研究院股份有限公司 工業(yè)產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510663）

電網(wǎng)裝備在熱帶海島高溫、高濕、高太陽輻照、高鹽霧的氣候環(huán)境下[1]容易產(chǎn)生老化、腐蝕、滲漏、發(fā)熱等缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致戶外配電設(shè)備發(fā)生絕緣失效、開關(guān)拒動、短路、污閃等故障。真空斷路器作為智能電網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備[2]，承擔(dān)著保護(hù)與控制的雙重功能，一旦發(fā)生故障會直接影響電網(wǎng)的供電可靠性[3]。同時(shí)，戶外斷路器長期運(yùn)行于戶外復(fù)雜環(huán)境，且安裝位置分散、運(yùn)維困難，容易受氣象環(huán)境影響產(chǎn)生缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致電網(wǎng)裝備故障[4]，影響電網(wǎng)運(yùn)行。

近年來我國電力設(shè)備逐步從定期檢修模式向狀態(tài)檢修模式轉(zhuǎn)變[5]，設(shè)備狀態(tài)評估結(jié)果是制定狀態(tài)檢修策略的重要依據(jù)[6]?？茖W(xué)合理地評價(jià)熱帶海島環(huán)境下真空斷路器的運(yùn)行狀態(tài)是提高電力設(shè)備檢修效率，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段。同時(shí)智能傳感[7]、物聯(lián)網(wǎng)[8]等技術(shù)的應(yīng)用也為智能電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評價(jià)提供了必要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

國內(nèi)外學(xué)者針對真空開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)的評估已有不少研究。在評價(jià)指標(biāo)方面，文獻(xiàn)[5,9-10]均選取了反映開關(guān)機(jī)械特性的振動信號、表征電氣開斷能力的電壽命、反映絕緣性能的真空度和觸頭溫度這4個狀態(tài)量構(gòu)建真空斷路器的評價(jià)指標(biāo)體系。文獻(xiàn)[11]還采用分合閘線圈電流量指標(biāo)來反映操作機(jī)構(gòu)運(yùn)行狀態(tài)。為實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的綜合評估，部分文獻(xiàn)在斷路器本體指標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了狀態(tài)參量擴(kuò)充。文獻(xiàn)[12]提出了通過控制器無故障工作時(shí)間、溫濕度指標(biāo)來反映斷路器二次設(shè)備和運(yùn)行環(huán)境的狀態(tài)。文獻(xiàn)[13]采用環(huán)境濕度、運(yùn)行年限、負(fù)荷率、負(fù)荷轉(zhuǎn)移能力等指標(biāo)來反映配電開關(guān)的環(huán)境信息、運(yùn)行信息和位置信息。其中，計(jì)及氣象環(huán)境因素對電力設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評估是重要的發(fā)展趨勢[14-15]。然而，目前的研究僅考慮了環(huán)境溫濕度參量，難以準(zhǔn)確反映特殊環(huán)境下溫度、濕度、太陽輻照、鹽霧等環(huán)境參量對電網(wǎng)設(shè)備健康狀態(tài)的影響。

真空斷路器狀態(tài)綜合評估是一個多指標(biāo)、多層級的評估過程，評估方法主要有：層次分析法[12]、雷達(dá)圖法[11]、模糊綜合評價(jià)法[10]、灰色關(guān)聯(lián)度法和逼近理想點(diǎn)法[9]。然而，上述方法存在指標(biāo)賦權(quán)方法單一、不同指標(biāo)間重復(fù)信息過多而導(dǎo)致評估結(jié)果不符合實(shí)際運(yùn)行情況等問題。針對上述問題，本文重點(diǎn)研究了基于序關(guān)系分析（G1）-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法的戶外真空斷路器狀態(tài)綜合評估方法。首先，以我國南方熱帶島嶼為例，統(tǒng)計(jì)分析了熱帶海洋環(huán)境下電網(wǎng)裝備的缺陷類型和影響因素，基于分析結(jié)果，提出了涵蓋多環(huán)境參量的真空斷路器評價(jià)指標(biāo)體系；接著，提出了基于G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法的主客觀組合賦權(quán)方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)斷路器狀態(tài)綜合評估；最后，通過實(shí)例分析驗(yàn)證所提指標(biāo)體系和評估方法的有效性和可行性。

1 熱帶海島環(huán)境缺陷類型分析

為充分了解熱帶海島環(huán)境對配電設(shè)備運(yùn)行的影響，本文從電網(wǎng)公司資產(chǎn)管理系統(tǒng)獲取了海南電網(wǎng)2014年至2018年電力設(shè)備的缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在熱帶海島環(huán)境下，電網(wǎng)裝備的典型缺陷主要有老化、腐蝕、發(fā)熱異常、滲漏等。

1.1 老化

2014年至2018年，海南電網(wǎng)電力設(shè)備老化缺陷涉及35 kV及以上變電站149座、線路85條；10 kV及以下線路450條。海南電網(wǎng)配電設(shè)備老化缺陷主要包括開關(guān)機(jī)構(gòu)與本體連桿處橡膠套老化破損、二次回路老化、密封圈老化、10 V變壓器絕緣套管破損脫落等。電氣設(shè)備的老化程度主要與服役環(huán)境的溫度、濕度、鹽霧、污染介質(zhì)以及負(fù)載率等因素有關(guān)。

1.2 腐蝕

2014年至2018年，海南地區(qū)存在大面積電力設(shè)備銹蝕、卡澀缺陷，涉及35 kV及以上變電站85座、線路34條；10 kV以下線路195條。其中，在缺陷部件中，柱上真空斷路器因銹蝕、卡澀而造成的機(jī)構(gòu)異常缺陷占比43%，是受熱帶海島特殊氣候環(huán)境影響最大的設(shè)備之一。斷路器腐蝕缺陷主要體現(xiàn)在兩個方面，一是本體表面、底座螺絲和閉鎖裝置等腐蝕嚴(yán)重；二是開關(guān)機(jī)構(gòu)銹蝕、卡澀，接線端子銹蝕嚴(yán)重。

1.3 發(fā)熱異常

海南電網(wǎng)設(shè)備發(fā)熱異常缺陷涉及35 kV及以上變電站227座、線路8條；10 kV以下線路133條。發(fā)熱異常缺陷主要發(fā)生在設(shè)備本體以及接頭處，主要原因在于設(shè)備長期受到高溫、高濕、鹽霧、雨淋等氣象條件，接頭容易發(fā)生氧化、腐蝕，形成氧化膜，導(dǎo)致連接處接觸電阻變大而引起發(fā)熱；施工工藝未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)；濕熱環(huán)境會降低電力設(shè)備的散熱能力，導(dǎo)致設(shè)備熱量累積、升溫等。

1.4 滲漏

海南地區(qū)電力設(shè)備滲漏缺陷涉及35 kV及以上變電站172座，10 kV以下線路32條。滲漏缺陷，如SF6斷路器氣體滲漏、變壓器漏油等，其原因主要是密封件老化和生產(chǎn)工藝問題。在熱帶海島環(huán)境影響，尤其是高溫環(huán)境下，橡膠密封件容易出現(xiàn)老化、塑性變形、龜裂等問題，最終失去效應(yīng)導(dǎo)致氣體或液體滲漏。

綜上所述，高溫、高濕、高輻照、高鹽霧環(huán)境導(dǎo)致的老化、腐蝕、發(fā)熱異常、滲漏等缺陷是海南地區(qū)常見的電力設(shè)備缺陷類型，平均每年發(fā)生1363起。其中在緊急和重大程度的缺陷中，10 kV及以下設(shè)備占比分別達(dá)到80%和58%。海南島不同地市的缺陷程度不同，分布情況如圖1所示，圖中數(shù)據(jù)來源于海南電網(wǎng)資產(chǎn)管理系統(tǒng)在2014年至2018年期間對各市縣局電網(wǎng)設(shè)備的缺陷統(tǒng)計(jì)。

圖1 海南島緊急、重大缺陷區(qū)域分布 Fig.1 Distribution map of emergency and major defects in Hainan Island

由圖1可以看出，文昌、?？?、三亞、瓊海等地的電氣設(shè)備缺陷問題最為明顯，海南島東北部和南部沿海地區(qū)的缺陷問題要高于其他地區(qū)，這是由于海南島受熱帶季風(fēng)氣候影響，東北部沿海地區(qū)迎風(fēng)坡雨量多，西部沿海背風(fēng)、雨量少。由上述分析可知，電氣設(shè)備缺陷問題受氣象環(huán)境因素影響較大。

通過上述統(tǒng)計(jì)分析可知，熱帶海島的高溫、高濕、高輻照、高鹽霧環(huán)境對電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有顯著影響。因此，有必要選取全面、合適的氣象環(huán)境參量，實(shí)現(xiàn)真空斷路器的狀態(tài)綜合評估，為真空斷路器的狀態(tài)檢修奠定基礎(chǔ)。

2 真空斷路器評價(jià)指標(biāo)體系

隨著斷路器狀態(tài)評價(jià)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究將運(yùn)行環(huán)境因素列為斷路器的重要評價(jià)參量。文獻(xiàn)[12-13]將環(huán)境溫度和濕度作為斷路器的評價(jià)指標(biāo)；文獻(xiàn)[16]綜合考慮了溫度、濕度、污穢度等參量，對集成式隔離斷路器狀態(tài)進(jìn)行了綜合評估。然而，當(dāng)前研究只考慮了溫濕度等基本的環(huán)境狀態(tài)參量，難以評估特殊氣候環(huán)境下真空斷路器的運(yùn)行特點(diǎn)。因此，本節(jié)基于熱帶海島電網(wǎng)裝備的缺陷數(shù)據(jù)分析，選取了環(huán)境溫度、濕度、太陽輻照度、鹽霧濃度、雨量等指標(biāo)作為真空斷路器運(yùn)行環(huán)境的評價(jià)參量，對其進(jìn)行狀態(tài)評估。其中，真空斷路器的評價(jià)指標(biāo)體系包括開關(guān)本體部分和運(yùn)行環(huán)境部分。

2.1 開關(guān)本體評價(jià)指標(biāo)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，操動機(jī)構(gòu)、控制回路、主回路是真空斷路器故障率最高的部件[9]，其故障原因主要包括操動機(jī)構(gòu)失靈、觸頭燒蝕、滅弧室真空度下降、隔離觸頭接觸不良等。因此，結(jié)合真空斷路器的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)研究成果[5,9-11]，選取表征機(jī)械故障特性的振動信號、反映電流開斷能力的電壽命、表征電氣絕緣性能的真空度和觸頭溫度這4個狀態(tài)參量作為真空斷路器本體部分的狀態(tài)評價(jià)指標(biāo)[5]，各指標(biāo)的數(shù)據(jù)獲取和計(jì)算方法見文獻(xiàn)[11]。

2.2 運(yùn)行環(huán)境評價(jià)指標(biāo)

根據(jù)對海南電網(wǎng)歷史缺陷數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析可知，高溫、高濕、高輻照、高鹽霧等環(huán)境因素是海南電網(wǎng)裝備典型缺陷的重要誘因。根據(jù)缺陷分析結(jié)果，構(gòu)建了表征真空斷路器運(yùn)行環(huán)境的狀態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系。

1）環(huán)境溫度。環(huán)境溫度是設(shè)備老化、腐蝕、滲漏等缺陷的重要影響因素，環(huán)境溫度還直接影響設(shè)備與外界的熱量交換[17]，進(jìn)而影響設(shè)備自身的溫度。高溫環(huán)境會加速設(shè)備材料老化、金屬腐蝕、密封件變形失效過程，加劇設(shè)備熱量累積，是影響真空斷路器運(yùn)行狀態(tài)的重要參量。

2）濕度。熱帶海島的濕熱海洋大氣環(huán)境空氣濕度非常大，金屬材料表面容易形成一定厚度的水膜，導(dǎo)致銹蝕加劇。長期戶外運(yùn)行狀態(tài)下的真空斷路器本體表面、操動機(jī)構(gòu)、底座、航空插頭等均容易在高濕環(huán)境下發(fā)生銹蝕。

3）太陽輻照度。長期高太陽輻照會引起戶外斷路器的防護(hù)涂層失去光澤、變色、粉化、開裂、脫落等，最終導(dǎo)致涂層下的金屬發(fā)生老化，嚴(yán)重時(shí)會影響斷路器的絕緣性能和機(jī)械性能。

4）鹽霧濃度。海島環(huán)境下空氣的含鹽量高，鹽霧中的氯離子與高濕大氣環(huán)境共同作用，加速配電開關(guān)設(shè)備金屬部分的腐蝕破壞，導(dǎo)致機(jī)械部件和操動機(jī)構(gòu)卡澀、失靈等缺陷或故障。

5）雨量。海島濕熱環(huán)境下，戶外斷路器容易在下雨等多種氣象條件下發(fā)生金屬接頭氧化、腐蝕，形成氧化膜，導(dǎo)致連接處接觸電阻變大而引起設(shè)備異常發(fā)熱。

此外，上述5個服役環(huán)境因素對真空斷路器運(yùn)行狀態(tài)的影響是通過設(shè)備服役時(shí)間的增加逐漸累積的[17]，因此，本文還設(shè)置了服役年限作為評價(jià)指標(biāo)，以表征在不同服役年限下氣候環(huán)境因素對真空斷路器的影響。真空斷路器評價(jià)指標(biāo)體系如圖2所示。

圖2 真空斷路器綜合評價(jià)指標(biāo)體系 Fig.2 Comprehensive evaluation index system of vacuum circuit breaker

3 基于G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法的狀態(tài)評估方法

由于真空斷路器狀態(tài)評價(jià)指標(biāo)體系包含不同類型的多個指標(biāo)，指標(biāo)之間不可避免地會存在部分信息重復(fù)。因此本文提出一種G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法的組合賦權(quán)方法，通過G1法對指標(biāo)進(jìn)行主觀賦權(quán)，通過獨(dú)立性權(quán)數(shù)法對指標(biāo)進(jìn)行客觀賦權(quán)，通過組合賦權(quán)計(jì)算指標(biāo)的綜合權(quán)重，標(biāo)準(zhǔn)化處理的指標(biāo)與相應(yīng)綜合權(quán)重的乘積之和即為斷路器的狀態(tài)評估值，進(jìn)而根據(jù)評估值的大小得到狀態(tài)評估結(jié)果。采用主客觀權(quán)重融合的方法，能夠降低人為主觀因素對真空斷路器狀態(tài)評估結(jié)果的影響，同時(shí)獨(dú)立性權(quán)數(shù)法能夠在一定程度上減小指標(biāo)間信息重復(fù)的問題，進(jìn)而保證評價(jià)結(jié)果客觀有效。

3.1 G1法確定主觀權(quán)重

采用G1法確定真空斷路器狀態(tài)評價(jià)指標(biāo)的主觀權(quán)重。G1法靈活可調(diào)、操作簡單，無需進(jìn)行一致性校驗(yàn)，相比于層次分析法更適合評價(jià)指標(biāo)多的場景，能夠快速準(zhǔn)確地確定指標(biāo)的主觀權(quán)重。G1法確定指標(biāo)權(quán)重的步驟如下：

1）根據(jù)斷路器實(shí)際運(yùn)行要求和專家經(jīng)驗(yàn)，按重要程度由高到低確定所有指標(biāo)的序關(guān)系，排序后的結(jié)果記為：

式中：m為指標(biāo)個數(shù)；Xj(j=1,2,…,m)為按重要程度由高到低排序后的第j個指標(biāo)。

2）根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)判斷確定相鄰兩個評估指標(biāo)的重要程度之比，記rj為指標(biāo)Xj的重要程度值wj與指標(biāo)Xj+1的重要程度wj+1之比，rj的取值及其含義見表1。

表1 rj的賦值參考 Tab.1 Assignment reference table of rj

3）根據(jù)相鄰指標(biāo)間的重要程度比值rj，可計(jì)算各指標(biāo)的重要程度值wj，見式(2)—(3)：

通過式（2）可計(jì)算得到第m個指標(biāo)的重要程度值，再通過式（3）依次前推計(jì)算可得到第m-1、m-2、…、1個指標(biāo)的重要程度值。

4）對指標(biāo)的重要程度值進(jìn)行歸一化計(jì)算，將歸一化處理結(jié)果作為指標(biāo)的主觀權(quán)重值，如式（4）。

式中：Wj為指標(biāo)Xj的主觀權(quán)重值。

3.2 獨(dú)立性權(quán)數(shù)法確定客觀權(quán)重

獨(dú)立性權(quán)數(shù)法是一種根據(jù)多元回歸分析法計(jì)算復(fù)相關(guān)系數(shù)進(jìn)而確定指標(biāo)客觀權(quán)重的方法[18]。復(fù)相關(guān)系數(shù)是度量一個因變量與一組因變量間重復(fù)相關(guān)程度的重要指標(biāo)[19]，若指標(biāo)Xj與其他指標(biāo)的復(fù)相關(guān)系數(shù)越大，表明指標(biāo)包含的重復(fù)信息越多，則指標(biāo)Xj的客觀權(quán)重應(yīng)越小越好，以減小重復(fù)信息量對評估結(jié)果的影響。采用復(fù)相關(guān)系數(shù)的倒數(shù)進(jìn)行歸一化處理的結(jié)果作為客觀權(quán)重，能夠有效解決真空斷路器多個評價(jià)指標(biāo)之間信息重復(fù)的問題。采用獨(dú)立性權(quán)數(shù)法計(jì)算指標(biāo)客觀權(quán)重的步驟如下。

1）指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理。采用多指標(biāo)對斷路器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合評估，為消除各指標(biāo)量綱和數(shù)量級不同的影響，先對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。假定待評估的真空斷路器共n個，評價(jià)指標(biāo)共m項(xiàng)，將第i臺真空斷路器的第j項(xiàng)指標(biāo)實(shí)測值記為xij，如式（5）：

式中：X為n個真空斷路器的評價(jià)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)矩陣。

真空斷路器的開關(guān)本體指標(biāo)（振動信號、電壽命、真空度、觸頭溫度）的標(biāo)準(zhǔn)化處理公式見式（6）：

式中：ijx′表示第i臺真空斷路器第j項(xiàng)指標(biāo)歸一化的指標(biāo)值，數(shù)值越大,則指標(biāo)狀態(tài)越優(yōu)，且規(guī)定0≤與分別為第j項(xiàng)指標(biāo)最高等級運(yùn)行區(qū)間的左邊界值和最低等級運(yùn)行區(qū)間的右邊界值[5]。

真空斷路器運(yùn)行環(huán)境指標(biāo)（環(huán)境溫度、濕度、太陽輻照度、鹽霧濃度、雨量、服役年限）的標(biāo)準(zhǔn)化處理公式為：

式中：ijx′數(shù)值越大，表示指標(biāo)狀態(tài)越優(yōu)；Xj為矩陣X的第j列。

2）計(jì)算指標(biāo)的復(fù)相關(guān)系數(shù)。指標(biāo)Xj的復(fù)相關(guān)系數(shù)Rj的計(jì)算公式為：

式中：表示矩陣X中除去Xj的剩余矩陣；為矩陣X的平均值。

3）對復(fù)相關(guān)系數(shù)的倒數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理得到指標(biāo)的客觀權(quán)重值，處理公式為：

式中：σj表示指標(biāo)Xj的客觀權(quán)重值。

3.3 組合權(quán)重

G1法算得的指標(biāo)主觀權(quán)重和獨(dú)立性權(quán)數(shù)法算得的客觀權(quán)重可通過最小二乘法進(jìn)行組合優(yōu)化[20]，目標(biāo)函數(shù)為：

式（10）中：jθ為指標(biāo)的綜合權(quán)重值。

約束條件為：

求解上述模型可得到指標(biāo)的最優(yōu)組合權(quán)重值。

3.4 計(jì)算狀態(tài)評估值與確定評估結(jié)果

根據(jù)前述計(jì)算得到的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果和指標(biāo)組合權(quán)重值，可計(jì)算第i臺真空斷路器的狀態(tài)評估數(shù)值（百分制）Pi，如式（13）所示：

參照國家電網(wǎng)公司《配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評價(jià)導(dǎo)則》（Q/GDW645—2011）[21]將真空斷路器的狀態(tài)評估結(jié)果等級劃分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)及嚴(yán)重狀態(tài)4級，見表2。

表2 真空斷路器的狀態(tài)評估結(jié)果等級 Tab.2 Vacuum circuit breaker status assessment result level

根據(jù)式（13）計(jì)算真空斷路器的狀態(tài)評估值后，根據(jù)表2的對應(yīng)關(guān)系即可得到真空斷路器的狀態(tài)評估結(jié)果。

4 算例分析

4.1 真空斷路器原始數(shù)據(jù)

為了驗(yàn)證基于G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法的真空斷路器狀態(tài)評估方法的可行性，選取了海南地區(qū)15臺柱上真空斷路器數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)例分析。其中5臺典型真空斷路器的原始指標(biāo)數(shù)據(jù)見表3。斷路器本體指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于當(dāng)?shù)貧庀缶职l(fā)布的數(shù)據(jù)，服役年限數(shù)據(jù)從設(shè)備臺賬中獲取。

表3 典型真空斷路器的原始指標(biāo)數(shù)據(jù) Tab.3 Raw index data of a typical vacuum circuit

4.2 評估指標(biāo)組合權(quán)重的確定

邀請真空斷路器研發(fā)與運(yùn)維的相關(guān)專家采用G1法確定指標(biāo)重要程度排序以及相鄰兩個評估指標(biāo)的重要程度之比，見表4。

表4 評估指標(biāo)重要程度之比 Tab.4 Ratio of importance of evaluation indicators

按照式（2）—（4）可計(jì)算得到指標(biāo)主觀權(quán)重。

同時(shí)，將表3中真空斷路器的原始指標(biāo)數(shù)據(jù)按照式（6）和式（7）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，其中斷路器本體各項(xiàng)指標(biāo)的參考樣本區(qū)間參見文獻(xiàn)[5]和表2，標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果見表5。

表5 典型真空斷路器的標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果 Tab.5 Standardized processing results of a typical vacuum circuit

根據(jù)真空斷路器運(yùn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果，采用獨(dú)立性權(quán)數(shù)法進(jìn)行客觀賦權(quán)，按照式（8）和式（9）可計(jì)算得到指標(biāo)客觀權(quán)重。采用最小二乘法進(jìn)行組合優(yōu)化，按照式（10）—（12）可算得指標(biāo)的最優(yōu)組合權(quán)重值，見表6。

表6 評價(jià)指標(biāo)權(quán)重值對比 Tab. 6 Comparison of evaluation index weight values %

4.3 斷路器狀態(tài)評估結(jié)果

根據(jù)表6的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果，以及表6的指標(biāo)權(quán)重值，按照式（13）可計(jì)算得到基于G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法的真空斷路器狀態(tài)評估結(jié)果。此外，為方便對比分析文中所提評價(jià)指標(biāo)體系和評估方法的有效性，本節(jié)按照文獻(xiàn)[5,9-10]所選取的指標(biāo)體系（即僅考慮開關(guān)本體的4個指標(biāo)），采用G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法進(jìn)行狀態(tài)評估，以對比不同指標(biāo)體系的評價(jià)結(jié)果差異，評估結(jié)果見表7。

表7中，方案1為計(jì)及環(huán)境數(shù)據(jù)的指標(biāo)體系，采用G1法評估；方案2為計(jì)及環(huán)境數(shù)據(jù)的指標(biāo)體系，采用獨(dú)立性權(quán)數(shù)法評估；方案3為文獻(xiàn)[5,9-10]所選取的指標(biāo)體系，采用G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法評估；方案4為計(jì)及環(huán)境數(shù)據(jù)的指標(biāo)體系，采用G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法評估。

表7 斷路器的評估結(jié)果對比 Tab.7 Comparison of evaluation results of circuit breakers

通過雷達(dá)圖將斷路器各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理結(jié)果與各斷路器的平均指標(biāo)水平對比，可直觀體現(xiàn)該真空斷路器的運(yùn)行狀態(tài)，圖3給出了斷路器A、B運(yùn)行狀態(tài)與平均指標(biāo)水平的對比雷達(dá)圖。

圖3 斷路器A、B與平均水平指標(biāo)對比雷達(dá)圖 Fig.3 Comparison between index value of circuit breakers with average value in a radar map

由表7和圖3的真空斷路器評估結(jié)果可以看出：

1）對比斷路器A和斷路器B的指標(biāo)數(shù)據(jù)可知，斷路器A和B的開關(guān)本體指標(biāo)數(shù)據(jù)都高于平均水平，運(yùn)行情況良好。若按照方案3的不計(jì)及環(huán)境狀態(tài)的真空斷路器評估指標(biāo)體系來進(jìn)行評估，斷路器A和B均處于正常狀態(tài)。而采用計(jì)及氣候環(huán)境因素的評價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行評估時(shí)（方案1、2、4），斷路器A為正常狀態(tài)；而斷路器B由于運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)明顯低于平均水平，總體評估結(jié)果為注意狀態(tài)，可提醒運(yùn)維人員在設(shè)備巡視過程中多加關(guān)注。采用本文所提的評價(jià)指標(biāo)體系能夠有效反映出真空斷路器的運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)，進(jìn)而及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防在高溫、高濕、高鹽霧環(huán)境下可能導(dǎo)致的真空斷路器缺陷，指導(dǎo)熱帶海島地區(qū)斷路器的智能化和差異化運(yùn)維。

2）對比不同案例下斷路器C的評估結(jié)果可知，采用G1法進(jìn)行評估時(shí)，斷路器C為異常狀態(tài)；采用G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法進(jìn)行評估時(shí)，斷路器C為嚴(yán)重狀態(tài)。實(shí)際上斷路器C現(xiàn)場檢測的觸頭溫度為76 ℃，已嚴(yán)重發(fā)熱，需及時(shí)更換，所以G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法的評估結(jié)果更準(zhǔn)確。僅采用G1法時(shí)，由于運(yùn)行環(huán)境等指標(biāo)相關(guān)性大、重復(fù)信息多，導(dǎo)致斷路器C的評價(jià)結(jié)果比實(shí)際情況好。而采用G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法則能夠有效降低相關(guān)性大的指標(biāo)權(quán)重，避免指標(biāo)間的重復(fù)性信息導(dǎo)致評估結(jié)果不夠客觀準(zhǔn)確的情況發(fā)生。

3）斷路器D的開關(guān)本體指標(biāo)處于注意向異常過渡的階段，濕度、太陽輻照度等服役環(huán)境狀態(tài)也較為惡劣，4種方案的評價(jià)結(jié)果均為異常狀態(tài)；斷路器E的振動信號、真空度和電壽命指標(biāo)均處于較惡劣的狀態(tài)，同時(shí)由于安裝位置離海近，鹽霧濃度高，運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，4種方案的評價(jià)結(jié)果均為嚴(yán)重狀態(tài)?？梢钥闯?，評估結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行情況基本相符，所提的指標(biāo)體系和評估方法具有一定的可行性和有效性。

5 結(jié)論

1）高溫、高濕、高輻照、高鹽霧環(huán)境導(dǎo)致電力設(shè)備出現(xiàn)老化、腐蝕、發(fā)熱異常、滲漏等缺陷，占電網(wǎng)設(shè)備總?cè)毕輸?shù)量的64%。

2）綜合評價(jià)真空斷路器運(yùn)行狀態(tài)的重要指標(biāo)包括振動信號、電壽命、真空度、觸頭溫度、環(huán)境溫度、濕度、太陽輻照度、鹽霧濃度、雨量和服役年限。

3）G1-獨(dú)立性權(quán)數(shù)法綜合計(jì)及了專家主觀經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)客觀規(guī)律，能夠有效降低指標(biāo)間重復(fù)信息對真空斷路器評估的影響，保證了狀態(tài)評價(jià)結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性，通過算例分析得到評估結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行情況相符。