基于模糊診斷的變電設備狀態(tài)檢修方法研究

王治偉

（國網平涼供電公司變電檢修中心）

0 引言

供電可靠性指的是電力系統(tǒng)的持續(xù)供電能力，是衡量電力系統(tǒng)工作的一項重要指標，各行各業(yè)對于電能質量提出更高的要求，必須保證變電設備處于正常的狀態(tài)[1-2]。因此必須對變電設備展開狀態(tài)檢修，從變電設備的實際狀態(tài)出發(fā)，通過有效的監(jiān)測手段采集狀態(tài)信息，進行狀態(tài)評價，并根據評價結果指定檢修方案，最大程度上提高變電設備的檢修效率，提高供電可靠性和供電連續(xù)性[3-4]。

1 狀態(tài)檢修

1.1 狀態(tài)檢修概念

狀態(tài)檢修是基于安全前提進行的，充分考慮企業(yè)成本以及環(huán)境保護先決條件下，通過對變電設備展開狀態(tài)評價，決定其檢修策略，從而保證變電設備處于正常的狀態(tài)[5]。

狀態(tài)檢修的核心是對變電設備展開狀態(tài)評價，根據狀態(tài)評價的結果，制定相應的檢修策略；狀態(tài)檢修涵蓋了對設備的風險評價，綜合考慮變電設備故障帶來的多重影響；變電設備狀態(tài)檢修必須基于電力系統(tǒng)供電可靠性的前提下進行，合理有序展開[6-7]。

1.2 狀態(tài)檢修原則

1）狀態(tài)檢修必須基于安全的角度出發(fā)，充分考慮環(huán)境因素、運行成本、設備狀態(tài)等多種因素。

2）進行狀態(tài)檢修應當具備對應的技術、執(zhí)行、管理體系，協同合作，共同完成好任務。

3）開展狀態(tài)檢修工作必須基于國標、行標、企標，制定對應的規(guī)范、標準、流程。

4）狀態(tài)檢修必須遵循穩(wěn)步推進，逐步完善的原則，制定長期的狀態(tài)檢修規(guī)劃。

5）狀態(tài)檢修必須基于變電設備的全生命周期，從設備的各個生命階段進行全方位的狀態(tài)檢修。

1.3 狀態(tài)檢修體系構建原則

狀態(tài)評價指標體系的構建必須做到對變電設備全生命周期各個環(huán)節(jié)的全方位、多角度、全天候的覆蓋，需要遵循多項原則[8-9]。建立變電設備狀態(tài)檢修長效機制，確保變電設備時刻處在受控狀態(tài)下，逐步提升變電設備狀態(tài)檢修的水平。狀態(tài)評價指標體系構建時所遵循的原則體系架構如圖1所示。

圖1 原則體系架構

2 模糊診斷策略

2.1 模糊數學方法

由于變電設備自身的狀態(tài)參數與其運行狀態(tài)之間的關聯關系不能夠進行定性描述，所以無法將其轉化為普通的數學問題，但是這種由中間狀態(tài)所導致的不確定性關系符合邏輯學上的模糊關系，因此可以轉化為邏輯不確定性問題[10-11]。

采用模糊數學方法對變電設備的狀態(tài)檢修方法進行研究，根據實際情況來構建模糊狀態(tài)評價模型，能夠明確描述變電設備的運行狀態(tài)等級，便于進行風險評價[12]。

2.2 模糊評價基本原理

變電設備的狀態(tài)評價與許多指標都存在關聯關系，但無法對相關聯的指標進行量化描述，可以通過模糊數據進行描述，并將這些與指標相關聯的模糊數據進行綜合處理得到最終的結果，這就稱為模糊狀態(tài)評價。由于會對評價結果產生影響的因素較多，應當將這些因素合理劃分層次，保證這些影響因素都能夠充分發(fā)揮作用，保證評價結果能夠對設備的狀態(tài)進行真實反映，評價的步驟如下。

（1）構建與變電設備運行狀態(tài)存在關聯關系的影響因素集合

假定存在集合W為包含全部與變電設備運行狀態(tài)相關聯的影響因素的集合，可以根據具體的分類要求將集合W劃分為m個組別，即：

對于集合中的每一個Wj，存在：

式中，參數n為第j組影響因素集合中所包含的影響因素的數量。

（2）構建模糊評價級別集合

模糊評價級別集合為：

其對于任意一個影響因素都是會產生效果的。

（3）構建權重系數集合

以集合W中影響因素重要等級為依據，逐個構建影響因素的權重系數集合：

（4）構建模糊評價矩陣

對單獨一個層面中全部影響因素進行深入分析，則得到模糊評價矩陣為：

式中，矩陣中所存在元素qji是相對于子影響子因素集合Wj中影響因素wjm的模糊評價中，評價等級yi(i=1,2,3,…,n)所對應的權重參數。

（5）模糊評價診斷

基于構建得到的模糊評價矩陣，進行綜合運算則可以得到與子因素集合Wj相對應的模糊評價結果為：

然后再對其他層級的影響因素進行評價，最終得到所有影響因素的模糊評價矩陣為：

3 狀態(tài)評估模型的搭建

3.1 模糊評價影響分析

以當前情況下能夠得到的變電設備的狀態(tài)參數為基礎構建狀態(tài)評價指標體系，依據變電設備的實際運行情況將變電設備的運行狀態(tài)劃分為三個層級，即目標層級，描述變電設備的運行狀態(tài)；過渡層級，描述組成部件的運行狀態(tài)；底部層級，描述全部狀態(tài)參數的取值情況，則可得到與模糊評價等級相對應的集合為：

這四種評價等級分別對應“高可靠性”、“低可靠性”、“不確定可靠性”、“完全不可靠性”四種狀態(tài)，對所有的影響因素都適用。評價等級集合中的四種評價等級分別定義為：

1）高可靠性狀態(tài)：變電設備狀態(tài)參數滿足相關要求并且數值穩(wěn)定，并未觸發(fā)報警值、故障值，變電設備處于正常運行狀態(tài)。

2）低可靠性狀態(tài)：變電設備狀態(tài)參數波動，逐步接近報警值、故障值，但是仍然能夠正常運行，需要提高關注度，加強監(jiān)測。

3）不確定可靠性狀態(tài)：變電設備狀態(tài)參數變化劇烈，已經無限接近報警值、故障值，應當高度關注其運行狀態(tài)，在合適的時間進行停電檢修作業(yè)。

4）完全不可靠性狀態(tài)：變電設備的狀態(tài)參數已觸發(fā)報警值、故障值，變電設備完全無法正常運行，必須立刻進行停電檢修。

3.2 模糊評價矩陣

過渡層級中第j個影響因素中第i個狀態(tài)參數對應的評價結果為qji，根據模糊評價等級，評價結果qji的取值分布如表1所示。

表1 評價結果取值分布情況

基于隸屬度進行分析，假設評價結果qji對應的評價等級yl(l=1,2,3,4)相關聯的隸屬度為σjil(l=1,2,3,4) ，則σjil∈(0,1)。

過渡層級和目標層級的模糊評價矩陣為：

式中，參數n和參數m分別為底部層影響因素和過渡層級影響因素的數量；η為過渡層級中所有影響因素的評價結果。由此便得到變電設備的模糊狀態(tài)評價結果，如圖2所示。

圖2 變電設備模糊狀態(tài)評價模型

本文中的模糊運算采用加權平均型模糊算子，所以存在：

這種計算方法的優(yōu)勢顯著，最后得到的運算結果不僅涵蓋關鍵影響因素對變電設備狀態(tài)的影響結果，又涵蓋所有影響因素的所有信息，能夠全面反映變電設備運行的實際情況。通過過渡層級的評價結果，就能夠對變電設備全部部件健康狀況進行評價，其結果為：

4 實例分析

運用本文所提出方法對隔離開關（配有智能終端）進行測試，將相關參數代入到模型中進行運算，得到設備的評價結果如表2所示。

表2 隔離開關評價結果

從表2中數據可以得出結論，得分越高的項點，說明設備運行狀態(tài)越佳，對于得分較低的項點，應當提高關注度加強監(jiān)測，低于設定的閾值后，立即停電進行檢修。

5 結束語

本文基于模糊診斷策略對變電設備的狀態(tài)檢修方法進行深入的研究。首先對變電設備的狀態(tài)檢修進行深入的分析，分析變電設備狀態(tài)檢修需要遵循的原則，并分析狀態(tài)檢修體系的構建原則，基于實際情況構建變電設備的狀態(tài)評價模型，并且采用模糊診斷方法對變電設備的運行狀態(tài)進行深入的分析。經過實際運用驗證，本文所提出的基于模糊診斷的方法能夠很好地實現變電設備的狀態(tài)檢修，進而制定科學、合理、有效的變電設備檢修方案，有助于提高變電設備使用壽命，有助于提高供電可靠性和供電穩(wěn)定性。