基于模糊數學理論對智能站設備狀態評估的研究

薛震

[摘 要]本文通過研究國內外設備監測、檢測的方法，分析智能站設備在線檢測的結構等，對二次設備的狀態評價提供了理論方法。本文主要分析了二次智能設備在線狀態監測以及智能化裝置自檢技術，對電力系統中最重要設備之一的高壓斷路器的重要參數、基本情況對其進行數學建模，把模糊數學理論引入到狀態評價中，并對實際應用的高壓斷路器模糊綜合評價模型進行狀態評價，分析確定高壓斷路器的隸屬函數。利用模糊數學理論對智能二次設備狀態評估，將智能設備發送的信息轉換為數字信號，便于計算機收集保存能夠對設備的運行狀態進行定向分析，使智能變電站網絡功能更加全面，檢修運維等工作效率更是顯著提升。智能變電站在線監測精準度的提升，對設備運行以及整個電力系統穩定運行有著積極的作用。

[關鍵詞]狀態檢修；模糊綜合評判；斷路器設備；故障診斷

中圖分類號：G271 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）20-0234-01

0 引言

變電站中的戶外一次和戶內二次和的設備，在經過風吹日曬、使用磨損以及外部惡劣的環境，都會引發電力設備的老化、故障等，造成設備的安全性能逐步降低，元器件的靈敏性、安全性都會降低，尤其是戶外設備的穩定性都會隨著時間逐步降低，極大影響了電力系統的安全穩定運行[1]。所以，對電氣設備的運行狀態進行監控顯得尤為重要，智能變電站站端評價矩陣為公式可通過對電氣設備狀態監測能夠對實現全站數據采集并進行分析[2]。

本文主要研究了高壓斷路器狀態檢修的故障特征和引入模糊數學理論到智能變電站的設備狀態監測評價系統。通過對新一代智能站建設要求對現有監測的技術和作用理論分析；并結合國內外電網的發展趨勢，分析了斷路器機械結構和重點電氣參量，組建數據評價集，選取了幾個能重點反映出開關運行狀態下的故障量；并將基于模糊數學法的模糊數學理論引入到電氣設備狀態監測評價系統中，并通過實例證明了該理論產生的評價結果在設備狀態監測方面具有一定的作用和參考價值。

1 智能狀態在線監測系統

對電氣設備進行在線監測，目的主要是對設備進行狀態維修，例如某設備出現了故障，在需要進行維護流程前，會有一個正常運行時間期，該時間期符合統計規律，是與時間相關聯的函數。隨著運行時間的增加，總會有設備整體或者重要部件的壽命參數發生改變。那么可以確定的是，設備進行在線監測的依據就是采集并分析這些參數信號，根據這些數的變化就可以對設備是否能穩定運行和剩余壽命做出判斷和預測。

1.1 狀態監測系統的目的

狀態監測一直以來都是狀態檢修的技術核心。如果真正要實現狀態檢修，必須準確了解設備的真實運行狀態。電氣設備的狀態監測是指通過傳感器、網絡通信、決策系統等技術，及時獲取設備的各種特征參量并結合制定的算法，利用專家系統軟件進行分析處理，對設備的可靠性做出判斷，對設備的工作壽命做出預測，及早發現可能出現的故障類型，確保設備安全運行。并降低了維修周期內的設備故障率，從而提高供電可靠性[3]。

1.2 模糊綜合評價方法

高壓斷路器狀態綜合評價研究的核心就是評價方法的研究，一個成熟的、適宜的評價方法對評價結果的正確性和有效性是至關重要的。

高壓斷路器的狀態評價，評價結果一般用正常、注意、異常、嚴重來表示，這些評價結果的定義都是較為模糊，對于某一個狀態無法確切地判斷其屬于哪一個評價結果，這時候就需要通過模糊數學中隸屬度的方法，將其描述為該狀態隸屬于每個評價結果的程度[4]。

同時，對于高壓斷路器的評價，將會涉及到很多評價因素，這些評價因素都在一定程度上反映了高壓斷路器的狀態，我們必須綜合全部因素，最終給出一個整體性的評價，以達到相對客觀、公平、合理的目的。這就是對高壓斷路器的進行綜合評價。

2 模糊綜合評判法的主要步驟

設與被評價事物相關的因素有n個，稱之為因素集或指標集，考慮用權重來衡量各因素重要程度的大小。又設所有可能出現的評語有m個，記作稱之評語集或評判集。

模糊綜合評判的步驟[5]：

（1）確定因素（指標）集

（2）確定評判（評語）集

（3）進行單因素評判得到隸屬度向量，形成隸屬度矩陣：

（4）確定因素集權重向量，對評判集可數值化或歸一化

（5）計算綜合評判（綜合隸屬度）向量：對于權重計算

（其中“。”為模糊算子，表示某種具體的模糊運算）。

（6） 根據隸屬度最大原則作出評判，或計算綜合評判值。

3 斷路器基本情況評價

高壓斷路器的基本情況包含的主要內容是歷史數據或現場環境數據等，這些數據相對來說都是一些靜態類型，許多因素都是定性地分析，難以量化。因此，確定其隸屬函數的時候可以采用模糊統計法。

本文采用模糊統計法時都是通過找高壓斷路器專家和現場工作人員進行填表評價的，最后再將專家的評價表格進行統計、匯總和計算得出評價因素相對于評語的隸屬度。

通過表1，利用模糊統計法求隸屬度的方法，即可以得到基本情況的各個評價因素的隸屬度，則工作環境和檢修狀況的評價矩陣為公式：

4 結論

本文將基于模糊數學法的模糊數學理論引入到電氣設備狀態監測評價系統中，并通過評價矩陣公式證明了該理論產生的評價結果在設備狀態監測方面具有一定的作用和參考價值。通過本文可以知道，基于模糊統計法的斷路器模糊綜合評價具有一定的有效性，其評價結果對現場檢修有一定的指導意義。

參考文獻

[1] 國家電網公司.堅強智能電網關鍵設備研制規劃[S].國家電網公司，2010

[2] 國家電網公司.智能電網技術標準體系規劃[S].國家電網公司，2015

[3] 國家電網公司.高壓設備智能化技術導則[S].國家電網公司，2015

[4] 張運杰.隸屬函數的確定方法，2015

[5] 王中杰.智能變電站狀態監測系統的研究與設計[D].華北電力大學，2013