模糊決策下電力變壓器風險評估方法研究

摘 要:變壓器是電力生產(chǎn)和輸送中不可或缺的重要設備，其安全性將直接影響其運行的穩(wěn)定性。而利用傳統(tǒng)的措施對其進行定期檢查顯然過于盲目，因此利用在線檢測和數(shù)據(jù)分析，從而進行風險評估顯然更加具有指導意義，同時也可以通過針對性的預測性維護降低故障率，提高系統(tǒng)的安全。

關鍵詞:變壓器 故障模式分析 風險評估 權重分配

中圖分類號:TM411文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)12(b)-0094-01

1 變壓器風險評估的必要性

變壓器是電力系統(tǒng)中最為重要的配電設備。電力變壓器的主要是利用礦物油和絕緣體、絕緣紙板組成的油-屏障絕緣結(jié)構。在實際的運行中受到電、熱、機械等外部因素的負面影響，絕緣材料容易出現(xiàn)老化，從而引發(fā)變壓器故障，引起供電中斷。

以往的管理和檢測技術水平較低，變壓器只能依靠故障后的維修。隨著電力系統(tǒng)不斷地擴大，事后的維護顯然不能滿足電力系統(tǒng)的需求。因此定期維護就成為了變壓器的維護機制。變壓器的定期維護規(guī)則比較完整，包括了多種檢測和維護的措施。雖然有效但是過于保守，實踐證明維護體制的弊端仍然較多，維護周期的頻繁，檢測項目多，經(jīng)濟性差等，如果過度維修增加了成本，維修不足會形成隱患。所以利用在線檢測和評價成為了變壓器維護和檢測的主要手段。借助先進的在線檢測的技術，形成對變壓器進行風險評估技術和措施，這些風險評估的措施可以為變壓器的維護提高效率，即采用相應的技術措施來降低變壓器的風險。而且傳統(tǒng)的風險評價流是將故障模式的嚴重度、可測度、發(fā)生度三相參數(shù)進行定量的分析，以此獲得風險等級;比較故障模式的大小進行排序;按照排序確定變壓器發(fā)生故障的可能性，并采取措施預防。但是此種方式不能真實的反應風險水平，在求取RPN時不能全面衡量三者之間的相互影響。因此利用模糊決策方式對此評估措施進行改進，也就成為了此項技術的發(fā)展方向。

2 變壓器故障模式和影響分析

2.1 FMEA的分析措施

FMEA是以可靠性維修為核心思路的重要分析與評價的方法，按照一定規(guī)程按照固定的步驟、定性對每一個部件可能失效的模式，以及此種模式對系統(tǒng)和失效后果的嚴重程度進行分析。因為不需要利用高深的數(shù)學理論作為支撐，容易掌握并有較高的使用價值。目前在工程領域應用較為廣泛。步驟如下:確定子系統(tǒng)的最終需要分析的層次;在各個需要分析的層次中將功能與故障的對應關系進行理順，建立故障與系統(tǒng)組件之間的關系索引;以系統(tǒng)構成元素與故障的一個關聯(lián)進行分析單元的劃分，分析系統(tǒng)構成元素的主要故障模式和故障導致的不良后果;將具有安全性和隱蔽性的不良后果和針對整個系統(tǒng)存在使用性威脅的分析結(jié)果進行匯總并制表。

2.2 針對變壓器的FMEA分析

要實現(xiàn)對變壓器的模糊決策分析就要對其進行系統(tǒng)的分析，即劃分層次逐一進行故障與影響因素及其后果的判斷。綜合的看變壓器本身具有多個系統(tǒng)，即油箱、絕緣油、冷卻系統(tǒng)、分接開關、套管等7個系統(tǒng)，在這一劃分的基礎上，進行變壓器各部分組件的故障模式和影響分析才能起到效果。如在將潛油泵的故障進行統(tǒng)計和分析既可以獲得不同故障下嚴重度、可檢測度、發(fā)生度的相應指數(shù)和RPN值指數(shù)。進而利用其機械能風險指數(shù)的分析，具體方式將在下面做詳細的介紹。

3 模糊決策下的變壓器風險評估

3.1 風險評估的理論基礎

模糊多準則決策方法法是將模糊理想解、模糊負理解這兩個思路同時作為參照基準建立起來的分析方法。其中模糊理想解是某一個固有屬性中模糊指數(shù)值最大極值構成，相反模糊負理解則是某一屬性中模糊指標值最小值構成，采用海明距離測度工具完成度量決策方案與模糊理想解和負理想解之間的差異性。最基本的分析方式是:先對模糊指標進行數(shù)學加權，然后確定模糊理想解、負理想解，并計算故障模式與二者之間的距離是多少，以此標準對故障模式的出現(xiàn)等級進行劃分排序，這樣就形成了風險的等級。

3.2 變壓器的分析評估

(1)對標準值的確定，根據(jù)電力變壓器的歷史運行記錄、維護情況、故障資料等進行分析，就獲得了前面提及FMEA中的三個指標，嚴重度、可測度、發(fā)生度，并且對其進行劃分為五個等級，如嚴重度劃分為:輕度、一般、比較嚴重、嚴重、非常嚴重，并根據(jù)實際的情況對其進行一一的解釋，方便進行判斷。

(2)指標值的模糊處理

為了減小各個參數(shù)之間劃分受到不確定因素的影響程度，因此在對故障嚴重度、可測度、發(fā)生度這三個指標進行針對性的模糊化處理，可以選擇利用三角模糊數(shù)進行處理。根據(jù)三角模糊隸屬函數(shù)的表示方法，同時結(jié)合故障的嚴重度、可測度、發(fā)生度三個指標劃分等級就得出了圖1:

可見，各個等級的隸屬函數(shù)尤其自身相對應的數(shù)值，即不同嚴重度、可程度、發(fā)生度在不同的等級下相對應的三角模糊函數(shù)的值是不同的，因此就可以利用其判斷故障的風險程度。

(3)確定權重

對于FMEA中需要評價的三個指標，傳統(tǒng)的風險評估方法求得RPN是不考慮其三種指標的相對重要程度，而是將其同等對待，顯然在不同的條件下這三個指標的主導作用是不同的，為了克服此種缺陷，可以利用權重值分析的方式對其進行平衡，如采用熵重法進行各種指標的權重分析，以此將三者之間的關系理順，并得到主導因素，進而在實際的評估中對整個風險的側(cè)重進行調(diào)整，突出某個時段的某個指標的主導作用，以此為基礎進行分析可以獲得較好的效果。

4 結(jié)語

前面論述的模糊多準則理論可以應用在電力系統(tǒng)變壓器的風險評估中，其具體采用的是傳統(tǒng)的三項分析的方法，但是所采用的是三角模糊數(shù)來完成對嚴重度、可測度、發(fā)生度這三個指標的模糊化處理，并利用權重法對三者的重要程度進行劃分，進而獲得合理的風險評估結(jié)果。此種分析模式的引入可以對原有的分析方式進行完善，克服了簡單的定量相乘的缺陷，其結(jié)果更加的具有綜合性和指導性。

參考文獻

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