基于模糊理论的电力变压器状态评估.docxVIP

第一章 引 言 1.1 课题背景及研究意义 随着电网容量的增大和用户对供电可靠性要求的提高，电力设施维修费用占电力 成本的比例也在不断提高，维修管理的重要性日益显现出来。如何采取合理的维修策 略和制定正确的维修计划，以保证在不降低可靠性的前提下节省维修费用，成为电力 部门面临的重要课题。 在电力设备维护领域，各国早期都曾采用过事后维修制，即在事故发生后才对设 备进行维修。针对事后维修制存在的不足，美国从 40 年代、日本从 50 年代起先后采 用定期维修制，即按事先指定的检修周期按期进行停机检修。定期维修制虽然对提高 设备的可靠性起到了一定的作用，但由于未考虑设备的具体状况，且制订的检修周期 往往又比较保守，以至于出现不必要的停机与过度维修，甚至可能会因拆卸组装等过多而导致设备过早损坏[1]。因此，1954 年起美国通用电气公司开始倡导预知维修的思 想，强调以设备状态为基准进行维修，即状态维修制（Condition Based Maintenance）； 日本等国在 70 年代左右也转而采用状态维修制。近年来国内外的专家又相继提出了 以可靠性为中心的维修方式 RCM(Reliability Centered Maintenance)，即在分析设备可 靠性的基础上考虑经济效益的影响来确定对设备的维修策略。 长期以来我国电力系统电气设备检修策略主要采用以时间为标准的定期维修。虽 然定期维修一般可在维修时发现设备存在的缺陷，对保证设备安全经济运行发挥了重 大作用，但是，定期维修存在“维修过剩”和“维修不足”的缺陷，造成了维修费用的巨 大浪费和设备可靠性的下降。因此，国内对从定期维修制到状态维修制的转变表现出 了普遍的关注。有些电业部门已迈出了这一步，如大连电业局从 1992 年起就试行了 定期维修到状态维修的转变，并初见成效。电气设备状态维修在我国已酝酿了十余年， 但至今仍处在学术讨论范围中。 状态检修是以设备的当前实际工作状况为依据，通过先进的状态监测手段、可靠 的评价手段和寿命的预测手段来判断设备的状态。对故障的部位、严重程度、发展趋 势做出判断，识别故障的早期征兆，并根据分析诊断结果在设备性能下降到一定程度或故障将要发生之前进行维修[2]。可见，设备状态评估是有效进行状态维修的重要依 据。 1 变压器状态评估是电力变压器状态维修的基础工作，且变压器属于电业部门的重要、贵重设备，它们的安全运行直接关系到电网的安全供电。然而由于变压器是一个复杂系统，其老化、故障机理复杂，具有不确定性，因此，变压器状态评估是一项复杂而艰巨的任务。如变压器运行工况、历史运行记录不同，同类变压器的状态就可能不相同；相同工况下不同类型变压器的状态也可能不同。因此研究变压器状态与运行工况、历史运行记录的关系及其规律，准确评估变压器状态对实施变压器状态维修，从而降低变压器维修费用和提高变压器可靠性具有重要理论意义和实际应用价值。 随着电力设备维修方式的发展，用于评估的数据不再只是少量的单次数据，而是包括离线试验数据和大量连续监测的在线数据在内的数据信息。这些激增的数据背后隐藏着许多重要信息，为电业部门的决策提供依据，对其进行更高层次的分析。虽然 目前电力系统中广泛应用的管理信息系统(MIS)可以高效地实现数据的录入、查询、 统计等功能，但无法发现数据中存在的关系和规则，无法根据现有的数据得知电力设 备的绝缘状态并做出诊断决策。正是由于缺乏挖掘数据背后隐藏的知识的手段，可能 导致“数据爆炸但知识贫乏”的现象。数据仓库、数据挖掘技术的出现为分析电力系统中的大量运行和测试数据，评估电力系统设备的健康状况提供了技术支持[3]。 1.2 变压器状态评估国内外研究现状 随着状态维修理论的深入研究与应用，设备状态综合评估技术开始得到了关注。 变压器是电业部门的重要设备，国内已经开始研究其状态评估问题，但文献较少。作为开展状态维修策略的基础性工作，变压器状态评估领域仍有待深入研究。文献[4]根 据设备的运行工况、预试状态、缺陷、检修、家族质量史、在线检测等状态信息，提 出了对设备状态进行评分的解决方案，即综合设备的各类状态信息，对设备的健康状 态评分，分值为 0～100 分，0 分表示设备需要立即维修；100 分则表示所有预试数据 均远离注意值或与优质产品的出厂值相近，且既没有经历不良工况，又没有家族质量 缺陷史，即设备完全处于正常状态，无需维护。其他情形的状态评分介于 0 分与 100 分之间。该状态评分具有如下优点：（1）打破了以往只有合格或超标两种状态，满足 了状态维修对设备状态进行更细分级的要求；（2）便于数字化管理；（3）摆脱了在维 修活动之前试图诊断设备具体缺陷的陷阱。该方法在评分操作中考虑了静态分值和动 态分值两个指标，静态分值表示预试数据接近注意值的程度，