斷路器狀態(tài)評估和風(fēng)險評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力設(shè)備的狀態(tài)評估和風(fēng)險評價領(lǐng)域，特別涉及一種斷路器狀態(tài)評估 和風(fēng)險評價方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 斷路器作為電力系統(tǒng)的重要執(zhí)行元件，是電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電系統(tǒng)的重要控 制和保護設(shè)備，是集故障、檢修、參數(shù)測量頻次最多的一種重要電氣設(shè)備，因此，其可靠運行 直接影響著電力系統(tǒng)的電網(wǎng)安全。
[0003] 近年來，隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展以及電力自動化系統(tǒng)的突飛猛進，電力設(shè)備的定期 檢修工作越來越不適應(yīng)電力生產(chǎn)實際的需要，設(shè)備狀態(tài)檢修逐漸引入了電力系統(tǒng)研宄領(lǐng) 域。然而，目前對于斷路器狀態(tài)檢修的研宄主要集中在在線監(jiān)測的應(yīng)用上，比如斷路器的機 械特性監(jiān)測、機械振動監(jiān)測、電壽命監(jiān)測、SF6氣體監(jiān)測等等。對于斷路器狀態(tài)評估的研宄， 主要有國家電網(wǎng)公司《SF6高壓斷路器狀態(tài)評價導(dǎo)則》、南網(wǎng)電網(wǎng)公司《35kV~500kVSF6 斷路器狀態(tài)評價導(dǎo)則（試行）》，這兩個評價導(dǎo)則主要都僅針對SF6斷路器，并且評價方法類 似，均采用人工打分后再進行加權(quán)扣分的方式，狀態(tài)等級分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀 態(tài)和嚴(yán)重狀態(tài)。即，先確定各部件的各狀態(tài)量裂化程度以及其權(quán)重系數(shù)，計算得到各部件的 單項扣分值和合計扣分值，從而判斷斷路器各部件的所屬狀態(tài)等級，再綜合各部件的狀態(tài) 等級最終得到斷路器的總體狀態(tài)等級。而對于斷路器風(fēng)險評價的研宄，目前還未有正式的 出臺標(biāo)準(zhǔn)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)的缺點：
[0005] 1)每次評價均需人工打分，難以實現(xiàn)計算機自動評估；
[0006] 2)無法實現(xiàn)風(fēng)險評價，從而從經(jīng)濟角度為斷路器狀態(tài)檢修提供幫助。
[0007]因此有必要設(shè)計出一種自動化程度較高的斷路器狀態(tài)評估和風(fēng)險評價方法，通過 以斷路器基礎(chǔ)臺賬信息、運行信息、檢修試驗信息、環(huán)境等信息為基礎(chǔ)，以老化理論為核心， 對斷路器進行狀態(tài)評估，實現(xiàn)對斷路器健康狀態(tài)的評價。并且，從電網(wǎng)性能、人身安全、修復(fù) 成本和環(huán)境影響四個方面出發(fā)，對斷路器進行風(fēng)險評估，實現(xiàn)對斷路器風(fēng)險的評價，從而為 斷路器檢修計劃的制定提供支持，為斷路器狀態(tài)檢修的發(fā)展提供幫助。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種斷路器狀態(tài)評估和風(fēng)險評價方法，本方法以 斷路器基礎(chǔ)信息、狀態(tài)信息等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過建立的狀態(tài)評估和風(fēng)險評價模型，實現(xiàn)斷路 器的狀態(tài)和風(fēng)險評估，掌握斷路器的狀態(tài)和風(fēng)險值。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0010] 本發(fā)明的斷路器狀態(tài)評估和風(fēng)險評價方法，包括以下步驟：
[0011] 步驟一：采集評價所需的數(shù)據(jù)并進行量化，所需的數(shù)據(jù)包括斷路器基礎(chǔ)臺賬信息、 斷路器外觀信息、環(huán)境信息、SF6K驗信息、預(yù)防性試驗信息、缺陷信息、事故事件信息、變電 站及風(fēng)險信息，根據(jù)計算機接口技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動獲取，并根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)信息標(biāo) 準(zhǔn)通過計算機程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)量化；
[0012] 步驟二：計算健康指數(shù)和故障發(fā)生概率，實現(xiàn)斷路器狀態(tài)評估
[0013] 通過建立斷路器狀態(tài)評估模型，實現(xiàn)斷路器狀態(tài)評估，包括斷路器健康指數(shù)的計 算和故障發(fā)生概率的計算。
[0014] 1)健康指數(shù)的計算
[0015] 根據(jù)斷路器健康指數(shù)的計算公式計算得到斷路器的健康指數(shù)，計算公式如下：
[0017] 式1中，HIra為斷路器健康指數(shù)；(^為初始值0. 5;e為自然常數(shù)；C2為斷路器老 化速率，通過統(tǒng)計計算得到；t為斷路器運行年限，根據(jù)斷路器投運日期與當(dāng)前日期計算得 到。
[0018] 2)故障發(fā)生概率的計算
[0019] 根據(jù)式1計算得到斷路器健康指數(shù)后，根據(jù)故障發(fā)生概率計算公式計算得到斷路 器故障發(fā)生概率，計算公式如下：
[0021] 式中，F(xiàn)R為故障發(fā)生概率；K為比例系數(shù)；C為曲率系數(shù)；HIra為斷路器健康指數(shù) 值；
[0022] 步驟三：計算各子風(fēng)險
[0023] 斷路器風(fēng)險的計算包括電網(wǎng)性能風(fēng)險、人身安全風(fēng)險、修復(fù)成本風(fēng)險、環(huán)境影響風(fēng) 險的計算，風(fēng)險計算公式如下：
[0024]RISK=FRiXCFiXCAi(公式 3)
[0025] 式中，RISK為風(fēng)險值；FR為故障發(fā)生概率；CF為故障后果；CA為故障后果修正系 數(shù)；i為風(fēng)險類別；
[0026] 各子風(fēng)險的計算公式如下：
[0027] 1)電網(wǎng)性能風(fēng)險的計算
[0028] 電網(wǎng)性能風(fēng)險的故障后果計算公式如下：
[0030] 式中，CFNPS電網(wǎng)性能風(fēng)險的故障后果；L為用于風(fēng)險計算的負荷；THKi為各故障類 型高風(fēng)險期的持續(xù)時間；FHKi為各故障類型高風(fēng)險期的負荷損失概率；為各故障類型低 風(fēng)險期的持續(xù)時間；為各故障類型低風(fēng)險期的負荷損失概率；V為單位電量的產(chǎn)電比；
[0031] 電網(wǎng)性能風(fēng)險的故障后果修正系數(shù)計算公式如下：
[0033] 式中，CANP為電網(wǎng)性能風(fēng)險故障后果修正系數(shù)；f i為狀態(tài)量系數(shù)；fNPavg為所有斷路 器上述i個子系數(shù)之積的平均值。
[0034] 根據(jù)公式3、公式4、公式5的計算得到電網(wǎng)性能風(fēng)險；
[0035] 2)人身安全風(fēng)險的計算
[0036] 人身安全風(fēng)險的故障后果計算公式如下：
[0037]CFsa=SiXFSin(公式 6)
[0038] 式中，CFsaS人身安全故障后果；Si為人身安全類別；FSin為各故障類別下的概 率；
[0039] 人身安全故障后果修正系數(shù)計算方法同公式5。
[0040] 根據(jù)公式3、公式5、公式6的計算得到人身安全風(fēng)險；
[0041] 3)修復(fù)成本風(fēng)險的計算
[0042] 修復(fù)成本風(fēng)險的故障后果為斷路器發(fā)生故障后，統(tǒng)計得到的費用，即排除不同故 障類別下故障的費用，修復(fù)成本故障后果修正系數(shù)計算方法同公式5;
[0043] 根據(jù)公式3、公式5和設(shè)定的修復(fù)成本故障后果計算得到修復(fù)成本風(fēng)險；
[0044] 4)環(huán)境影響風(fēng)險的計算
[0045] 環(huán)境影響風(fēng)險的故障后果計算公式如下：
[0046]CFEN=ENiXFENik(公式 7)
[0047] 式中，CFE1^J環(huán)境影響故障后果；ENi為環(huán)境影響類別；FENik為各故障類別下的概 率；根據(jù)公式3、公式5、公式7的計算得到環(huán)境影響風(fēng)險；
[0048] 5)總風(fēng)險的計算
[0049] 總風(fēng)險為上述四個子風(fēng)險之和，計算公式如下：
[0051] 式中，RISK為風(fēng)險值；FRi為各風(fēng)險類別的故障發(fā)生概率；CFi為各風(fēng)險類別的故 障后果；CAi為各風(fēng)險類別的故障后果修正系數(shù)。
[0052] 本發(fā)明的有益效果是：
[0053]1)能夠?qū)崿F(xiàn)高速的評估和判斷，減少相關(guān)人員的工作量，大大提高了設(shè)備評估的 效率；
[0054] 2)實現(xiàn)斷路器狀態(tài)評估和風(fēng)險評價，有利于協(xié)助電力企業(yè)更加準(zhǔn)確、高效地實現(xiàn) 斷路器的評估，為狀態(tài)檢修的發(fā)展提供幫助；
[0055] 3)風(fēng)險通過貨幣量化，可以更為直觀地判斷斷路器檢修費用，為檢修計劃的制定 提供參考。
[0056] 本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并 且在某種程度上，基于對下文的考察研宄對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可 以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權(quán)利要 求書來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0057] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一步的詳細描述，其中：
[0058] 圖1為本發(fā)明的實施流程示意圖；
[0059] 圖2為風(fēng)險評價流程框圖；
[0060] 圖3為故障后果修正系數(shù)計算流程框圖；
[0061] 圖4為實施例斷路器健康指數(shù)柱狀圖；
[0062] 圖5為實施例斷路器風(fēng)險柱狀圖。
【具體實施方式】
[0063] 以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例 僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0064] 如圖1至圖3所示，本發(fā)明的斷路器狀態(tài)評估和風(fēng)險評價方法包括以下步驟： [0065]步驟一：采集評價所需的數(shù)據(jù)并進行量化，所需的數(shù)據(jù)包括斷路器基礎(chǔ)臺賬信息、 斷路器外觀信息、環(huán)境信息、sf6K驗信息、預(yù)防性試驗信息、缺陷信息、事故事件信息、變電 站及風(fēng)險信息，根據(jù)計算機接口技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動獲取，并根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)信息標(biāo) 準(zhǔn)通過計算機程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)量化；
[0066] 步驟二：計算健康指數(shù)和故障發(fā)生概率，實現(xiàn)斷路器狀態(tài)評估；
[0067]通過建立斷路器狀態(tài)評估模型，實現(xiàn)斷路器狀態(tài)評估，包括斷路器健康指數(shù)的計 算和故障發(fā)生概率的計算；
[0068] 1)健康指數(shù)的計算
[0069] 根據(jù)斷路器健康指數(shù)的計算公式計算得到斷路器的健康指數(shù)，計算公式如下：
[0071]式1中，HIra為斷路器健康指數(shù)；(^為初始值0. 5;e為自然常數(shù)；C2為斷路器老 化速率，通過統(tǒng)計計算得到；t為斷路器運行年限，根據(jù)斷路器投運日期與當(dāng)前日期計算得 到。
[0072] 2)故障發(fā)生概率的計算
[0073] 根據(jù)式1計算得到斷路器健康指數(shù)后，根據(jù)故障發(fā)生概率計算公式計算得到斷路 器故障發(fā)生概率，計算公式如下：
[0075]式中，F(xiàn)R為故障發(fā)生概率；K為比例系數(shù)；C為曲率系數(shù)；HIra為斷路器健康指數(shù) 值；
[0076]步驟三：計算各子風(fēng)險
[0077] 斷路器風(fēng)險的計算包括電網(wǎng)性能風(fēng)險、人身安全風(fēng)險、修復(fù)成本風(fēng)險、環(huán)境影響風(fēng) 險的計算，風(fēng)險計算公式如下：
[0078] RISK=FRiXCFiXCAi(公式 3)