一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法：根据设备历史状态评分和故障次数统计数据建立故障率最小二乘数学模型，通过非线性最小二乘解法估计数学模型的关系式中的参数，即得到设备故障率与状态评分之间的定量关系，结合状态评价和定量关系即得电力设备的故障率。为状态检修和系统规划、风险评估提供数据基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力设备故障计算领域，具体涉及一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法。
技术介绍
电力设备的故障率参数是进行系统规划、风险评估的基础，是将设备层面和系统层面联系在一起的纽带。电力设备的故障率等可靠性数据往往是根据历史数据得到的，它是一种统计意义上的平均值，是对设备一段时间内运行可靠性的宏观评价，在数据量较少的情况下，用这种方法得到的故障率可信度很低。而状态检修决策中的电力设备故障率不同于统计得到的平均故障率，它要求设备的各个状态都要有相应的值，是一种瞬时故障率。因此需要一种以电力设备实际综合状态评分为依据，建立设备故障率与状态评分之间的定量关系，为状态检修和系统规划、风险评估提供数据基础的方法。
技术实现思路
：为了克服上述
技术介绍
的缺陷，本专利技术提供一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法。为了解决上述技术问题本专利技术的所采用的技术方案为：一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法：根据设备历史状态评分和故障次数统计数据建立故障率最小二乘数学模型，通过非线性最小二乘解法估计数学模型的关系式中的参数，即得到设备故障率与状态评分之间的定量关系，结合状态评价和定量关系即得电力设备的故障率。较佳地，具体步骤包括：步骤1，电力设备状态评价；步骤2，建立电力设备历史状态评价与故障次数统计数据之间的定量关系；步骤3，建立故障率求解最小二乘数学模型；步骤4，对最小二乘数学模型进行参数求解。较佳地，步骤1电力设备状态评价时基于巡检、带电检测、在线监测、停电试验、诊断性试验、家族缺陷、不良工况进行的，评价对象包括现象强度、量值大小和发展趋势。较佳地，步骤1电力设备历史状态评价时尚未更新的状态量，则沿用该状态量的上一次的结果。较佳地，步骤2以步骤1所得的以设备当前的状态量指标为依据，以相关的评分导则为标准，对设备各部件进行评分，可以求得设备的综合状态评分，并得到关系式λ＝A×eB×ISE+C，其中，λ为设备故障率，单位为次/年，ISE为设备状态评分，A为比例系数，B为曲率系数，C为位移系数。较佳地，若一年里有n台设备参与统计，每台设备分别进行m次状态评分，每次时间间隔相等，则其中，λi为第i台设备的年故障率，ISEij为第i台设备第j次状态评分值，i＝1,...,n,j＝1,...,m。较佳地，若n台设备一年里理论上的总故障次数为若实际中由于设备缺陷总共发生了Nf次故障，则较佳地，步骤3建立故障率求解最小二乘数学模型为其中，d为对设备进行状态评价数据统计的年数；nt为第t年参与统计的设备台数；ISEijt为第t年、第i个设备的第j次状态评分值，i＝1,…,nt，j＝1,…,m，t＝1,…,d；Nft为第t年实际故障的设备台数；ft(A,B,C)对参数A、B、C的偏导数为：较佳地，步骤4对最小二乘数学模型进行参数求解的具体方法包括：令f(x)＝(f1(x),f2(x),…,fm(x))T，由向量函数的一阶泰勒展开式得f(x)≈f(xk)+f'(xk)(x-xk)其中，F(x)＝(f(x),f(x))≈(f(xk)+f'(xk)(x-xk),f(xk)+f'(xk)(x-xk))＝||f(xk)||2+2(x-xk)Tf'(xk)Tf(xk)+(f'(xk)Tf'(xk)(x-xk),x-xk)F'(x)＝2f'(xk)Tf(xk)F''(x)≈2f'(xk)Tf'(xk)根据求解无约束规划问题的下降类算法得到如下迭代式：xk+1＝xk+αkpk＝xk-αk[F''(x)]-1F'(x)＝xk-αk[f'(xk)Tf'(xk)]-1f'(xk)Tf(xk)其中搜索方向pk＝-[f'(xk)Tf'(xk)]-1f'(xk)Tf(xk)，搜索步长αk按最佳步长方法获得；使得pk与负梯度方向偏斜，即令pk＝-[f'(xk)Tf'(xk)+βkI]-1f'(xk)Tf(xk)其中，I为单位矩阵。当βk＝0时，pk就是搜索方向；当βk≠0时，本专利技术的有益效果在于：本专利技术以电力设备实际综合状态评分为依据，提出了故障率与状态评分之间的指数关系；以电力设备实际综合状态评分为依据，建立设备故障率与状态评分之间的定量关系，通过非线性最小二乘问题的Gauss-Newton和Marquardt拟合解法，用来估计关系式中的参数；为状态检修和系统规划、风险评估提供数据基础。附图说明图1为设备逐步老化的状态转移过程；图2为考虑设备检修的状态转移过程；图3为本专利技术实施例电力设故障率与状态评分关系曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法，根据设备历史状态评分和故障次数统计数据建立故障率最小二乘数学模型，通过非线性最小二乘解法估计数学模型的关系式中的参数，即得到设备故障率与状态评分之间的定量关系，结合状态评价和定量关系即得电力设备的故障率。具体包括：步骤1，电力设备状态评价；电力设备状态评价时基于巡检、带电检测、在线监测、停电试验、诊断性试验、家族缺陷、不良工况进行的，评价对象包括现象强度、量值大小和发展趋势。电力设备历史状态评价时尚未更新的状态量，则沿用该状态量的上一次的结果。由于目前待评价的状态量较多，同时成熟的带电检测技术较少，难以真正做到实时监测设备的状态，所以获取状态量的周期不相同，同一个评价周期内不是每个状态量都能得以更新。设备状态评价主要依据《国家电网公司输变电设备状态检修试验规程》、《国家电网公司输变电设备状态评价导则》等技术标准，依据收集到的各类设备信息，确定设备状态和发展趋势。步骤2，建立电力设备历史状态评价与故障次数统计数据之间的定量关系；以设备当前的状态量指标为依据，以相关的评分导则为标准，对设备各部件进行打分(扣分值)，可以求得设备的综合状态评分。因为设备的状态评分越高(即扣分越多)，其健康状况越差，所以在总体趋势上，设备状态评分和故障率之间应该存在这样的定性关系：设备状态评分上升，故障率也随之上升。假定它们之间具有如式所示的指数关系。以步骤1所得的以设备当前的状态量指标为依据，以相关的评分导则为标准，对设备各部件进行评分，可以求得设备的综合状态评分，并得到关系式λ＝A×eB×ISE+C，其中，λ为设备故障率，单位为次/年，ISE为设备状态评分，A为比例系数，B为曲率系数，C为位移系数。若一年里有n台设备参与统计，每台设备分别进行m次状态评分，每次时间间隔相等，则其中，λi为第i台设备的年故障率，ISEij为第i台设备第j次状态评分值，i＝1,...,n,j＝1,...,m。若n台设备一年里理论上的总故障次数为若实际中由于设备缺陷总共发生了Nf次故障，则近似有如下关系：只要具备三年以上的设备状态评分和故障次数统计数据，将每年的数据分别代入上式，通过最小二乘法即可求得适合于区域电网的A、B和C值，从而用于电力系统风险评估。步骤3，建立故障率求解最小二乘数学模型；若对此类设备进行了为期d年的状态评价数据统计，则求解此问题的最小二乘数学模型如下：其中，d为对设备进行状态评价数据统计的年数；nt为第t年参与统计的设备台数；ISEijt为第t年、第i个设备的第j次状态评分值，i＝1,...,nt，j＝1,…,m，t＝1,…,d；Nft为第t年实际故障的设备台数；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法，其特征在于：根据设备历史状态评分和故障次数统计数据建立故障率最小二乘数学模型，通过非线性最小二乘解法估计所述数学模型的关系式中的参数，即得到设备故障率与状态评分之间的定量关系，结合状态评价和所述定量关系即得所述电力设备的故障率。

【技术特征摘要】
1.一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法，其特征在于：根据设备历史状态评分和故障次数统计数据建立故障率最小二乘数学模型，通过非线性最小二乘解法估计所述数学模型的关系式中的参数，即得到设备故障率与状态评分之间的定量关系，结合状态评价和所述定量关系即得所述电力设备的故障率。2.根据权利要求1所述的一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法，其特征在于，包括：步骤1，电力设备状态评价；步骤2，建立电力设备历史状态评价与故障次数统计数据之间的定量关系；步骤3，建立故障率求解最小二乘数学模型；步骤4，对所述最小二乘数学模型进行参数求解。3.根据权利要求2所述的一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法，其特征在于，所述步骤1电力设备状态评价时基于巡检、带电检测、在线监测、停电试验、诊断性试验、家族缺陷、不良工况进行的，评价对象包括现象强度、量值大小和发展趋势。4.根据权利要求2所述的一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法，其特征在于：所述步骤1电力设备历史状态评价时尚未更新的状态量，则沿用该状态量的上一次的结果。5.根据权利要求2所述的一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法，其特征在于：所述步骤2以所述步骤1所得的以设备当前的状态量指标为依据，以相关的评分导则为标准，对设备各部件进行评分，可以求得设备的综合状态评分，并得到关系式λ＝A×eB×ISE+C，其中，λ为设备故障率，单位为次/年，ISE为设备状态评分，A为比例系数，B为曲率系数，C为位移系数。6.根据权利要求5所述的一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法，其特征在于：若一年里有n台设备参与统计，每台设备分别进行m次状态评分，每次时间间隔相等，则其中，λi为第i台设备的年故障率，ISEij为第i台设备第j次状态评分值，i＝1,...,n,j＝1,...,m。7.根据权利要求6所述的一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法，其特征在于：若n台设备一年里理论上的总故障次数为若实际中由于设备缺陷总共发生了Nf次故障，则Nf≈Σi=1nλi=Σi=1nΣj=1m1m×(A×eB×ISEij+C).]]>8.根据权利要求7所述的一种基于状态评价的电力设备故障率计算方法，其特征在于，所述步骤3建立故障率求解最小二乘数学模型为其中，d为对设备进行状...

【专利技术属性】
技术研发人员：段小峰，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司泰州供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32