一種基于可靠性的變壓器設備壽命評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及輸變電設備運行技術領域，尤其設及一種基于可靠性的變壓器設備壽 命評估方法。
【背景技術】
[0002] 目前，對于大型變壓器設備壽命評估的方法主要有W下幾種：
[0003] (1)絕緣老化程度分析：通過檢測油中溶解的氣體、油中的慷醒W及油中其他相 關物質含量并求取聚合度，進而對變壓器各老化特征量求取的聚合度加權計算獲得絕緣紙 聚合度，W此評估變壓器絕緣老化程度，為設備壽命評估提供依據。
[0004] (2)退化數據建模的自適應預測方法：在設備剩余壽命的指數隨機退化模型基礎 上引進了基于EM算法的參數自適應更新方法，使得壽命預測模型的所有參數都可隨設備 實時數據的積累不斷更新，因而預測的結果更能反映設備的實際運行情況，達到減小預測 不確定性的目的。 陽0化](3)基于GRr^N神經網絡理論數據挖掘技術的評估方法：通過建立基于GRr^N神經 網絡的設備壽命預測模型，將所采集的多組油紙絕緣變壓器的測試樣本作為基礎數據，應 用所建預測模型對相應的變壓器進行壽命預測評估。
[0006] (4)基于隨機模糊理論和改進馬爾科夫法的變壓器壽命評估方法：從變壓器性能 衰退特性和健康指數特性出發，采用變壓器壽命評估=級系統，給出了變壓器歷年健康指 數計算方法。基于變壓器的歷年健康指數，在傳統馬爾科夫預測模型的基礎上，建立了改進 的馬爾科夫預測模型。
[0007] 上述四種技術方法都是建立了評估模型對變壓器設備進行壽命評估預測，但大多 是通過智能算法實現，對實際設備樣本數據數量需求較大、對樣本數據的準確性要求較高， 預測準確度受樣本數據影響較大，計算速度較慢。同時，上述幾種方法均忽略了設備運行重 要度W及故障率變化等因素對壽命評估的影響，對設備在運行中的可靠性、檢修情況均未 考慮。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種基于可靠性的變壓器設備壽命 評估方法，該方法綜合考慮了設備故障率、設備健康狀況、檢修情況等因素的影響，對設備 進行定量評估，從而準確掌握變壓器運行狀態，提高設備壽命評估的準確度和實用性，為檢 修決策提供依據。
[0009] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0010] 一種基于可靠性的變壓器設備壽命評估方法，包括W下步驟：
[0011] (1)采用威布爾分布函數對變壓器故障率曲線進行擬合，確定變壓器設備故障率 的基本變化曲線；
[0012] (2)根據變壓器設備的歷史統計數據，對故障率基本變化曲線進行分段擬合，求得 故障率基本變化曲線的參數；
[0013] (3)將變壓器設備檢修分為繼續運行、大修、小修及更新四種檢修方式，根據實際 檢修情況計算變壓器設備等效役齡回退年限，確定設備在檢修過后的故障率變化曲線；
[0014] (4)根據變壓器設備等效實際役齡和名義役齡的關系，考慮設備健康狀況的影響， 對變壓器設備故障率的基本變化曲線進行修正，得到變壓器設備的實際故障率變化曲線； [001引 妨設定變壓器設備故障率閥值A。。,，根據變壓器設備的實際故障率變化曲線分 別確定設備的總壽命年限及目前剩余的壽命。
[0016] 所述步驟（1)中，變壓器設備故障率的基本變化曲線由兩個參數決定：
[0017] 形狀參數m，用于表征分布曲線的形狀；
[0018] 尺度參數n，用于表征坐標尺度；
[0019] 當m<l時，故障率呈下降趨勢；m= 1時，故障率為常數；m〉l時，故障率呈上升趨 勢。
[0020] 所述步驟（2)中，根據設備運行年限將變壓器設備故障率隨運行時間變化分為早 期故障階段、偶然故障階段和耗損故障階段；根據變壓器設備的歷史統計數據，對故障率基 本變化曲線進行分段擬合，求得各故障階段的形狀參數m和尺度參數n。
[0021] 所述步驟（3)中，假設變壓器運行到t。階段，需要對變壓器進行狀態檢修；
[0022] 將變壓器大修后設備的等效役齡回退年限yd值定義為一個分段函數，所述分段函 數根據變壓器運行年限將等效役齡回退年限yd的值分成=段；
[0023] 變壓器第一次、第二次大修的等效役齡回退年限yd均由所述分段函數獲得，之后 每次大修的等效役齡回退年限yd均為上一次大修等效役齡回退年限值的h%，其中，h為設 定值，h<l。
[0024] 所述步驟（3)中，假設變壓器運行到t。階段，需要對變壓器進行狀態檢修；
[00巧]變壓器小修的等效役齡回退年限y、設定為一年。
[00%] 所述步驟（4)中，由于存在檢修、不良工況和負載情況對變壓器故障概率的影響， 變壓器役齡存在實際役齡和名義役齡的區別；
[0027] 根據檢修過后的故障率變化曲線，預測出變壓器在運行年份對應的故障概率，該 故障概率根據變壓器的名義役齡推算所得；
[0028] 利用名義役齡為t。時基于健康指數的故障概率，此故障概率作為變壓器當前狀態 下的故障概率；
[0029] 再由此故障概率在對應的檢修過后的故障率變化曲線上查得相應的運行年數，即 為變壓器在該時刻的等效實際役齡t。；
[0030] 在原有的檢修過后的故障率變化曲線的基礎上，將變壓器名義役齡替換為等效實 際役齡，得到變壓器設備的實際故障率變化曲線。
[0031] 所述步驟巧）中，變壓器設備的總壽命年限的確定方法為：
[0032] 假定變壓器設備故障率為設定的變壓器設備故障率閥值，根據變壓器設備故障率 變化曲線的形狀參數和尺度參數，確定變壓器設備的運行年限，此運行年限為設備等效實 際役齡，
[0033] 根據等效實際役齡確定設備名義役齡，所述設備名義役齡即為變壓器設備的總壽 命年限D
[0034] 具體表達式天
[0035] 其中，為變壓器設備故障率閥值，m為變壓器設備故障率變化曲線的形狀參 數，n為尺度參數，為等效實際役齡與名義役齡的差值。
[0036] 所述步驟巧）中，變壓器設備目前剩余壽命為：變壓器設備的總壽命年限與變壓 器設備的名義役齡的差值。
[0037] 具體表達式為：AT=te"d-t。；
[0038] 其中，為變壓器設備的總壽命年限，t。為變壓器設備的名義役齡。
[0039] 本發明的有益效果是：
[0040] (1)結合設備目前運行狀態、健康狀況及檢修情況對設備故障率曲線進行修正，與 傳統的浴盆曲線故障率相比，準確性更高；
[0041] (2)本發明建立的基于可靠性的設備壽命評估模型，與目前應用較廣泛的智能算 法建立壽命評估模型對比，對樣本需求量小，且評估計算的準確度不受樣本數量影響；
[0042] (3)綜合考慮了設備運行過程的故障率變化、設備重要度等引起的影響，更符合實 際運行狀況，對設備定量評估，可準確把握設備運行狀態及故障趨勢，及時做出準確應對策 略，確保設備運行安全穩定。
【附圖說明】
[0043] 圖1為本發明變壓器設備壽命評估方法流程圖；
[0044] 圖2為變壓器故障率運行年限關系擬合曲線；
[0045] 圖3為不同檢修方式下故障率的變化趨勢圖；
[0046] 圖4為名義役齡與實際役齡的關系示意圖。
【具體實施方式】：
[0047] 下面結合附圖與實例對本發明做進一步說明：
[0048] 本發明提出一種基于設備可靠性的變壓器設備壽命評估方法，如圖1所示，其主 要步驟包括：
[0049] (1)采用威布爾分布函數對變壓器故障率曲線進行擬合，確定變壓器設備故障率 的基本變化曲線；
[0050] 設備故障率函數的形式與設備故障率分布情況關系密切，對于變壓器設備，一般 認為故障率隨運行時間變化曲線為經典的浴盆曲線，大致分為早期故障期、偶然故障期，W 及耗損故障期3個階段。
[0051] 對變壓器進行壽命評估，一般是針對運行年限在十年W上的設備，故本發明采用 威布爾分布函數對變壓器故障率曲線進行擬合。基于威布爾分布的變壓器故障率A(t)可 表達為式（1)所示。 陽化引
（1)
[0053] 由式（1)可知，變壓器故障率函數主要有兩個參數決定：形狀參數m，表征分布曲 線的形狀；尺度參數n，表征坐標尺度。
[0054] 當m<l時，故障率呈下降趨勢；m= 1時，故障率為常數；m〉l時，故障率呈上升趨 勢。
[0055] (2)根據變壓器設備的歷史統計數據，對故障率基本變化曲線進行分段擬合，求得 故障率基本變化曲線的參數；
[0056] 如表1所示為某一地區同電壓等級的變壓器故障率與對應運行年限的統計數據。 根據變壓器設備的歷史統計數據，對式（1)表示的故障率曲線分段擬合，可求得各階段的 參數m、n。
[0057] 表1平均故障率和運行年限統計數據
[0058]
[0059]
W60] 根據表1中數據進行Weibull分布雙參數擬合，可W得到設備的故障率擬合結果 如圖2所示。在損耗故障期（運行10年W后）設備的故障率曲線可表示為式（2)所示。 WW]
(齡
[0062] (3)將變壓器設備檢修分為繼續運行、大修、小修及更新四種檢修方式，根據實際 檢修情況計算變壓器設備等效役齡回退年限，確定設備在檢修過后的故障率變化曲線；
[0063]變壓器故障率與運行年限關系擬合曲線。假設變壓器運行到t。階段，需要對變壓 器進行狀態檢修，主要有繼續運行、大修、小修及更新四種檢修方式。不同的檢修方式對變 壓器故障率的