基于模糊數(shù)學(xué)理論對(duì)智能站設(shè)備狀態(tài)評(píng)估的研究

薛震

[摘 要]本文通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外設(shè)備監(jiān)測(cè)、檢測(cè)的方法，分析智能站設(shè)備在線檢測(cè)的結(jié)構(gòu)等，對(duì)二次設(shè)備的狀態(tài)評(píng)價(jià)提供了理論方法。本文主要分析了二次智能設(shè)備在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)以及智能化裝置自檢技術(shù)，對(duì)電力系統(tǒng)中最重要設(shè)備之一的高壓斷路器的重要參數(shù)、基本情況對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，把模糊數(shù)學(xué)理論引入到狀態(tài)評(píng)價(jià)中，并對(duì)實(shí)際應(yīng)用的高壓斷路器模糊綜合評(píng)價(jià)模型進(jìn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)，分析確定高壓斷路器的隸屬函數(shù)。利用模糊數(shù)學(xué)理論對(duì)智能二次設(shè)備狀態(tài)評(píng)估，將智能設(shè)備發(fā)送的信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，便于計(jì)算機(jī)收集保存能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行定向分析，使智能變電站網(wǎng)絡(luò)功能更加全面，檢修運(yùn)維等工作效率更是顯著提升。智能變電站在線監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度的提升，對(duì)設(shè)備運(yùn)行以及整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行有著積極的作用。

[關(guān)鍵詞]狀態(tài)檢修；模糊綜合評(píng)判；斷路器設(shè)備；故障診斷

中圖分類號(hào)：G271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）20-0234-01

0 引言

變電站中的戶外一次和戶內(nèi)二次和的設(shè)備，在經(jīng)過(guò)風(fēng)吹日曬、使用磨損以及外部惡劣的環(huán)境，都會(huì)引發(fā)電力設(shè)備的老化、故障等，造成設(shè)備的安全性能逐步降低，元器件的靈敏性、安全性都會(huì)降低，尤其是戶外設(shè)備的穩(wěn)定性都會(huì)隨著時(shí)間逐步降低，極大影響了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1]。所以，對(duì)電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控顯得尤為重要，智能變電站站端評(píng)價(jià)矩陣為公式可通過(guò)對(duì)電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)能夠?qū)?shí)現(xiàn)全站數(shù)據(jù)采集并進(jìn)行分析[2]。

本文主要研究了高壓斷路器狀態(tài)檢修的故障特征和引入模糊數(shù)學(xué)理論到智能變電站的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)新一代智能站建設(shè)要求對(duì)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)的技術(shù)和作用理論分析；并結(jié)合國(guó)內(nèi)外電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，分析了斷路器機(jī)械結(jié)構(gòu)和重點(diǎn)電氣參量，組建數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)集，選取了幾個(gè)能重點(diǎn)反映出開(kāi)關(guān)運(yùn)行狀態(tài)下的故障量；并將基于模糊數(shù)學(xué)法的模糊數(shù)學(xué)理論引入到電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，并通過(guò)實(shí)例證明了該理論產(chǎn)生的評(píng)價(jià)結(jié)果在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面具有一定的作用和參考價(jià)值。

1 智能狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，目的主要是對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)維修，例如某設(shè)備出現(xiàn)了故障，在需要進(jìn)行維護(hù)流程前，會(huì)有一個(gè)正常運(yùn)行時(shí)間期，該時(shí)間期符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，是與時(shí)間相關(guān)聯(lián)的函數(shù)。隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，總會(huì)有設(shè)備整體或者重要部件的壽命參數(shù)發(fā)生改變。那么可以確定的是，設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的依據(jù)就是采集并分析這些參數(shù)信號(hào)，根據(jù)這些數(shù)的變化就可以對(duì)設(shè)備是否能穩(wěn)定運(yùn)行和剩余壽命做出判斷和預(yù)測(cè)。

1.1 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的

狀態(tài)監(jiān)測(cè)一直以來(lái)都是狀態(tài)檢修的技術(shù)核心。如果真正要實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修，必須準(zhǔn)確了解設(shè)備的真實(shí)運(yùn)行狀態(tài)。電氣設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)是指通過(guò)傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信、決策系統(tǒng)等技術(shù)，及時(shí)獲取設(shè)備的各種特征參量并結(jié)合制定的算法，利用專家系統(tǒng)軟件進(jìn)行分析處理，對(duì)設(shè)備的可靠性做出判斷，對(duì)設(shè)備的工作壽命做出預(yù)測(cè)，及早發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的故障類型，確保設(shè)備安全運(yùn)行。并降低了維修周期內(nèi)的設(shè)備故障率，從而提高供電可靠性[3]。

1.2 模糊綜合評(píng)價(jià)方法

高壓斷路器狀態(tài)綜合評(píng)價(jià)研究的核心就是評(píng)價(jià)方法的研究，一個(gè)成熟的、適宜的評(píng)價(jià)方法對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的正確性和有效性是至關(guān)重要的。

高壓斷路器的狀態(tài)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果一般用正常、注意、異常、嚴(yán)重來(lái)表示，這些評(píng)價(jià)結(jié)果的定義都是較為模糊，對(duì)于某一個(gè)狀態(tài)無(wú)法確切地判斷其屬于哪一個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果，這時(shí)候就需要通過(guò)模糊數(shù)學(xué)中隸屬度的方法，將其描述為該狀態(tài)隸屬于每個(gè)評(píng)價(jià)結(jié)果的程度[4]。

同時(shí)，對(duì)于高壓斷路器的評(píng)價(jià)，將會(huì)涉及到很多評(píng)價(jià)因素，這些評(píng)價(jià)因素都在一定程度上反映了高壓斷路器的狀態(tài)，我們必須綜合全部因素，最終給出一個(gè)整體性的評(píng)價(jià)，以達(dá)到相對(duì)客觀、公平、合理的目的。這就是對(duì)高壓斷路器的進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 模糊綜合評(píng)判法的主要步驟

設(shè)與被評(píng)價(jià)事物相關(guān)的因素有n個(gè)，稱之為因素集或指標(biāo)集，考慮用權(quán)重來(lái)衡量各因素重要程度的大小。又設(shè)所有可能出現(xiàn)的評(píng)語(yǔ)有m個(gè)，記作稱之評(píng)語(yǔ)集或評(píng)判集。

模糊綜合評(píng)判的步驟[5]：

（1）確定因素（指標(biāo)）集

（2）確定評(píng)判（評(píng)語(yǔ)）集

（3）進(jìn)行單因素評(píng)判得到隸屬度向量，形成隸屬度矩陣：

（4）確定因素集權(quán)重向量，對(duì)評(píng)判集可數(shù)值化或歸一化

（5）計(jì)算綜合評(píng)判（綜合隸屬度）向量：對(duì)于權(quán)重計(jì)算

（其中“。”為模糊算子，表示某種具體的模糊運(yùn)算）。

（6） 根據(jù)隸屬度最大原則作出評(píng)判，或計(jì)算綜合評(píng)判值。

3 斷路器基本情況評(píng)價(jià)

高壓斷路器的基本情況包含的主要內(nèi)容是歷史數(shù)據(jù)或現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)相對(duì)來(lái)說(shuō)都是一些靜態(tài)類型，許多因素都是定性地分析，難以量化。因此，確定其隸屬函數(shù)的時(shí)候可以采用模糊統(tǒng)計(jì)法。

本文采用模糊統(tǒng)計(jì)法時(shí)都是通過(guò)找高壓斷路器專家和現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行填表評(píng)價(jià)的，最后再將專家的評(píng)價(jià)表格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總和計(jì)算得出評(píng)價(jià)因素相對(duì)于評(píng)語(yǔ)的隸屬度。

通過(guò)表1，利用模糊統(tǒng)計(jì)法求隸屬度的方法，即可以得到基本情況的各個(gè)評(píng)價(jià)因素的隸屬度，則工作環(huán)境和檢修狀況的評(píng)價(jià)矩陣為公式：

4 結(jié)論

本文將基于模糊數(shù)學(xué)法的模糊數(shù)學(xué)理論引入到電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，并通過(guò)評(píng)價(jià)矩陣公式證明了該理論產(chǎn)生的評(píng)價(jià)結(jié)果在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)方面具有一定的作用和參考價(jià)值。通過(guò)本文可以知道，基于模糊統(tǒng)計(jì)法的斷路器模糊綜合評(píng)價(jià)具有一定的有效性，其評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢修有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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[2] 國(guó)家電網(wǎng)公司.智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃[S].國(guó)家電網(wǎng)公司，2015

[3] 國(guó)家電網(wǎng)公司.高壓設(shè)備智能化技術(shù)導(dǎo)則[S].國(guó)家電網(wǎng)公司，2015

[4] 張運(yùn)杰.隸屬函數(shù)的確定方法，2015

[5] 王中杰.智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D].華北電力大學(xué)，2013