CN104809579A - 一种变压器重要度的划分方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力设备可靠性评估技术领域，特别涉及一种变压器重要度的划分方法，包括以下步骤：(1)输入变压器组的各个评估参数；(2)将变压器分成各个等级划分为第一层次；(3)根据变压器运行外部环境进行评估划分为第二层次；(4)根据变压器的关注程度进行第三层次划分，如果对变压器进行三个层次评估，其结果仍未能划分变压器之间的重要度，则认为它们的重要度相同；(5)将划分的各个层次进行排序，并输出排序结果。本发明为变压器的检修排序、运维策略制定提供了有益参考。

Description

一种变压器重要度的划分方法

技术领域

本发明属于电力设备可靠性评估技术领域，特别涉及一种变压器重要度的划分方法。

背景技术

电力变压器发生故障后，变压器将发生损坏，产生高额的维修成本，严重时还需要更换变压器，引起较大的经济损失，同时，故障造成的供电中断或者降负荷运行将造成工厂减产、停工，城市局部地区交通阻塞，使居民的正常活动受到影响，如果是第一类负荷，断电将造成人身伤亡或政治、军事、经济上的重大损失。

由于变压器的型号、电压等级、负荷类型以及所处电网地位各不相同，变压器在购买、更换和运行维护所需花费均存在差异，变压器在电网中的重要度不尽相同，目前的风险评估导则主要涉及电力设备，针对性不强。因此在制定变压器的运行维护策略时，无法给出更为合理的评估指标，导则往往一视同仁，仅仅依据状态检测结果进行排序，导致一些设备维修过甚或是部分重要设备维修不足，消耗大量人力物力却仍未提高检修效能。实际运行中，如果一个变压器的状态评估结果很差，但假如它失效的后果(对***安全运行影响)很小或忽略，而另一台设备的状态评估结果稍好，却有很大的故障后果，在有限的人力或检修部件资源下只能检修一台的条件下，首先检修故障后果大的设备往往是优选方案。

发明内容

本发明的目的为解决现有技术的上述问题，提供了一种变压器重要度的划分方法，为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种变压器重要度的划分方法，其特征在于：根据不同的变压器划分层次，以评估变压器重要度，评估上一个层次划分是下一个层次的前提和条件，如果某一个层次已评估出所有待评估变压器的重要度，则不进行下一层次评估，划分方法包括以下步骤：

(1)输入变压器组的各个评估参数，并对评估参数进行打分，所述评估参数主要包括变压器高压侧电压等级的打分值、负荷等级的打分值、变压器地位的打分值和变压器的受关注程度：

(2)将变压器按照变压器高压侧电压等级、负荷等级和变压器地位进行加权评估，划分为第一层次；

(3)对于第一层次评估结果相同的变压器，根据变压器运行外部环境进行评估，划分为第二层次，由于变压器、在不同的恶劣天气环境下运行，其频率有差异，因此提出加权平均的计算方法：

$F=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NC}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{XM}}_i\·P_i\·t_i$   ……①，

表达式①中，NC为每年变压器所在运行环境下出现低劣天气的总项目数，XM_i为其中一项目的打分值，P_i为每年可能发生的频率，t_i为持续时间；

(4)进行第一层次和第二层次划分后仍未划分出变压器的重要度，再根据变压器的受关注程度进行第三层次划分，如果对变压器进行三个层次评估，其结果仍未能划分变压器之间的重要度，则认为它们的重要度相同；

(5)将划分出各个层次的变压器的重要度进行排序，并输出排序结果。

优选地，所述第一层次的划分方法通过表达式②进行赋值：

$I=\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{I}_i\·W_i$   ……②，

表达式②中，I₁，I₂和I₃分别为变压器高压侧电压等级、负荷等级和变压器地位打分值，W_i为权重。

优选地，在进行第一层次和第二层次划分时，对两台变压器的评估结果小于5％的相对误差范围时，认为变压器在该层次的重要度相同，相对误差范围同过误差校验公式进行计算：

$\mathrm{\η}=\frac{X_1-X_2}{X_1}\×100\%$   ……③，

表达式③中，X₁为变压器中最大的评估值，X₂为小的评估值，η为相对误差值。

优选地，将各个评估参数进行打分评估后，进行第一层次和第二层次划分出变压器的重要度，对变压器的评估结果小于5％的相对误差范围时，则进行误差排序，所述误差排序步骤包括如下步骤：

(a)对N台变压器进行计算，将得到的参数计算值按照由大到小的顺序进行排列并生成集合{X₁，X₂，X₃，……，X_N-1，X_N}；

(b)选择最大的计算值X₁和第二大的值X₂，带入表达式③计算，如果误差小于5％，则X₁和X₂重要度相同，反之，X₁重要度大于X₂；

(c)将X₁和X_i(i＝3,4,…,N)带入表达式③，重复步骤b，如果存在1<m<N使得大于5％，则前m-1项为同一层次，并且重要度高于剩余的N-m+1项，如果m＝N且误差小于5％，则第一层次无法区分变压器的重要度；

(d)对剩余的N-m+1项设备进行进一步排序，重复步骤c，不过此时X₁应该变为X_N-m+1，直至完成所有排序。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种变压器重要度的划分方法，由变压器最高电压等级、变压器的地位、负荷地位作为第一层次,对运行环境作为第二层次划分变压器重要度,为变压器的检修排序、运维策略制定提供了有益参考；通过变压器的重要度为其的状态评估和风险评估提供了有效的输入参数，同时,对变压器的全寿命周期管理，调度部门等电力***的运行规划与控制提出了参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一种变压器重要度的划分方法的***原理图。

图2是本发明的一种变压器重要度的划分方法的误差校验评估流程。

图3是本发明的一种变压器重要度的划分方法的评估流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1，一种变压器重要度的划分方法，根据不同的变压器进行划分层次，确定变压器重要度，评估时上一个层次划分是下一个层次的前提和条件，如果某一个层次已评估出所有待评估所有变压器的重要度，则不进行下一层次评估，划分方法包括以下步骤：

(1)输入变压器组的各个评估项目的评估参数，并对评估参数进行打分，各评估参数包主要包括表一中的评估参数要；

表一：各个评估参数

参数编号	项目
		1	变压器高压侧电压等级的打分值
2	负荷等级的打分值
		3	变压器地位的打分值
4	变压器运行环境的各项打分值以及该环境持续时间
		5	变压器受关注的程度

(2)将变压器按照变压器高压侧电压等级、负荷等级和变压器地位进行加权评估，划分为第一层次；首先根据变压器运行最高电压等级进行第一层次划分，高压侧电压等级越高，负荷等级和设备地位越高，则变压器在***中的重要度越高；

(3)对于第一层次评估结果相同的变压器，根据变压器的运行外部环境进行评估，划分为第二层次；由于变压器在不同的恶劣天气环境下运行，其频率有差异，因此提出加权平均的计算方法：

$F=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NC}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{XM}}_i\&CenterDot;P_i\&CenterDot;t_i$   ……①，

表达式①中，NC为每年变压器所在运行环境下出现低劣天气的总项目数(本发明实施例的项目数为16)，XM_i为其中一项目的打分值；P_i为每年可能发生的频率(单位：次/年)，t_i为该项目的持续时间(单位：天)；

(4)进行第一层次和第二层次划分后仍未划分出变压器的重要度，根据变压器受关注的程度进行第三层次划分，如果对变压器进行三个层次评估，其结果仍未能划分变压器之间的重要度，则认为它们的重要度相同；结合图1，进一步的，如果通过第二层次仍未能划分出设备的重要度，进行第三层次划分，其要求是，根据变压器的关注程度进行划分，如产地是否为国内或国外，产地为外国的受关注的程度高于国内，国外进口的产品重要度高于同型国内的产品，一般而言，对于国外的变压器往往质量和采购价格、维修价格高于国内同型同电压等级的产品，进口变压器设备的运维费用和故障维修费用也常高于国产变压器设备，因此国外进口产品重要度高于国内产品。

(5)将划分出各个层次的变压器的重要度进行排序，并输出排序结果。

在本发明中，在第一层次的划分方法通过表达式②进行赋值：

$I=\underset{i=1}{\overset{3}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_i\&CenterDot;W_i$   ……②，

表达式②中，，I₁，I₂和I₃分别为变压器高压侧电压等级、负荷等级、设备地位打分值，其取值方法由表二、表三和表四确定，W_i为权重，

表二：变压器电压等级的取值方法

表三：负荷等级的取值方法

表四：变压器地位的取值方法

对于第一层次评估结果相同的变压器，根据变压器运行的外部环境进行第二层次的划分，变压器运行外部环境的恶劣程度分类，气候越恶劣，运行条件越不利，则变压器的重要度越高，本发明将恶劣环境分为如下几类，并通过打分确定其恶劣程度，打分值越高，则重要度越大，表五给出了一些恶劣气候和打分。

表五：变压器所处运行条件的分类

在本发明中，在进行第一层次和第二层次划分时，对两台变压器的评估结果小于5％的相对误差范围时，认为变压器在该层次的重要度相同，相对误差范围同过误差校验公式进行计算：

$\mathrm{\&eta;}=\frac{X_1-X_2}{X_1}\&times;100\%$   ……③，

表达式③中，X₁为变压器组中最大的评估值，X₂为小的评估值，η为相对误差值。误差评估流程如图2所示，将各个评估参数进行打分评估后，进行第一层次和第二层次划分出变压器的重要度，对变压器的评估结果小于5％的相对误差范围时，则进行误差排序，在误差评估时先选择最大的评估参数，并将其分为表二中第1等级(I₁取值为1)，然后用余下评估值的最大值进行重复计算，直至完成全部的误差校验；具体评估流程如下(以第一层次为例)：

(a)对N台变压器进行计算，将得到的参数计算值按照由大到小的顺序进行排列并生成集合{X₁，X₂，X₃，……，X_N-1，X_N}；

(b)选择最大的计算值X₁和第二大的值X₂，带入公式③计算，如果误差小于5％，则X₁和X₂重要度相同；反之，X₁重要度大于X₂；

(c)将X₁和X_i(i＝3,4,…,N)带入公式③，重复步骤b；如果存在m(1<m<N)使得大于5％，则前m-1项为同一层次，并且重要度高于剩余的N-m+1项；如果m＝N且误差小于5％，则第一层次无法区分设备的重要度；

(d)对剩余的N-m+1项设备进行进一步排序，重复步骤c，不过此时X₁应该变为X_N-m+1；直至完成所有排序。

以下是本发明的具体实施步骤：

某输电***中有500kV电压等级的变压器两台，220kV变压器两台和110kV变压器三台，其基本的重要度评估原始参数如表六所示：

表六：变压器重要度评估原始参数

对基本的重要度评估原始参数评估完成后，再对本实施步骤的7台变压器进行重要度进行排序，排序流程图如图3所示，具体排序如下：

(1)完成第一层次的排序；如果第一层次已经完全区分出变压器的重要度，则结束；

(2)第一层次排序完成后，对第一次层次中属于同一层次的变压器进行进一步排序；如果第二层次已经完全区分出设备的重要度，则结束；

(3)对第二层次中仍未能排序的变压器进行第三层次的排序；如果仍然不能区分变压器重要度，则认为该组变压器重要度相同；

首先，根据变压器运行最高电压等级进行第一层次划分，利用公式②计算得到各变压器的评估结果如表七所示：

表七：第一层次评估结果

分别对第一层次评价结果进行误差校验后，Ⅰ和Ⅱ重要度为同一级且高于其余变压器；Ⅲ和Ⅳ相同级别且重要度低于Ⅰ和Ⅲ后面依次是Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ，因此重要度为：Ⅰ、Ⅱ>Ⅲ、Ⅳ>V>Ⅵ、Ⅶ。

由于第一层次的划分没有划分出Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ以及Ⅵ和Ⅶ的重要度，因此对变压器进行第二层次划分，其中有如下数据：

数据1：Ⅰ和Ⅱ属于同一沿海地区，但是Ⅰ处于污染较重的工业开发区，而Ⅱ所在环境较好的城郊；

数据2：Ⅲ和Ⅳ运行环境相似；

数据3：Ⅵ和Ⅶ在同一变电站内(环境相同)，变压器运行环境的基本数据如表八和表九所示；

表八：Ⅰ和Ⅱ的基本数据：

表九：两台220kV变压器(Ⅲ和Ⅳ)运行环境参数：

利用式③，计算得到Ⅰ的F值13100，Ⅱ的F值5325。证明Ⅰ的运行条件比Ⅱ要恶劣些，因此I的重要度高于Ⅱ，Ⅲ为10411，Ⅳ为10225，相对误差为1.7％，因此第二层次的评估仍不能划分两台220kV变压器的重要度。

进行第三层次评估：由表六可知，Ⅲ为国产产品，Ⅳ为进口产品，因此重要度Ⅳ高于Ⅲ；而对于Ⅵ和Ⅶ均为国产产品，因此第三层次的评估仍不能区别其重要度，判定二者重要度相同，因此最终评估结果：Ⅰ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅵ＝Ⅶ。

以上所述仅为发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种变压器重要度的划分方法，其特征在于：根据不同的变压器划分层次，以评估变压器重要度，评估上一个层次划分是下一个层次的前提和条件，如果某一个层次已评估出所有待评估变压器的重要度，则不进行下一层次评估，划分方法包括以下步骤：

(1)输入变压器组的各个评估参数，并对评估参数进行打分，所述评估参数主要包括变压器高压侧电压等级的打分值、负荷等级的打分值、变压器地位的打分值和变压器的受关注程度：

(2)将变压器按照变压器高压侧电压等级、负荷等级和变压器地位进行加权评估，划分为第一层次；

(3)对于第一层次评估结果相同的变压器，根据变压器运行外部环境进行评估，划分为第二层次，由于变压器在不同的恶劣天气环境下运行，其频率有差异，因此提出加权平均的计算方法：

$F=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{NC}}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{XM}}_i\&CenterDot;P_i\&CenterDot;t_i$ ……①，

表达式①中，NC为每年变压器所在运行环境下出现低劣天气的总项目数，XM_i为其中一项目的打分值，P_i为每年可能发生的频率，t_i为持续时间；

(4)进行第一层次和第二层次划分后仍未划分出变压器的重要度，再根据变压器的受关注程度进行第三层次划分，如果对变压器进行三个层次评估，其结果仍未能划分变压器之间的重要度，则认为它们的重要度相同；

(5)将划分出各个层次的变压器的重要度进行排序，并输出排序结果。

2.根据权利要求1所述的一种变压器重要度的划分方法，其特征在于：所述第一层次的划分方法通过表达式②进行赋值：

$I=\underset{i=i}{\overset{3}{\mathrm{\&Sigma;}}}{I}_i\&CenterDot;W_i$ ……②，

表达式②中，I₁，I₂和I₃分别为变压器高压侧电压等级、负荷等级和变压器地位打分值，W_i为权重。

3.根据权利要求1所述的一种变压器重要度的划分方法，其特征在于：将各个评估参数进行打分评估后，进行第一层次和第二层次划分时，对两台变压器的评估结果小于5％的相对误差范围时，认为变压器在该层次的重要度相同，相对误差范围同过误差校验公式进行计算：

$\mathrm{\&eta;}=\frac{X_1-X_2}{X_1}\&times;100\%$ ……③，

表达③中，X₁为变压器组中最大的评估值，X₂为小的评估值，η为相对误差值。

4.根据权利要求3所述的一种变压器重要度的划分方法，其特征在于：将各个评估参数进行打分评估后，进行第一层次和第二层次划分出变压器的重要度，对变压器组的评估结果小于5％的相对误差范围时，则进行误差排序，所述误差排序步骤包括如下步骤：

(a)对N台变压器进行计算，将得到的参数计算值按照由大到小的顺序进行排列并生成集合{X₁，X₂，X₃，……，X_N-1，X_N}；

(b)选择最大的计算值X₁和第二大的值X₂，带入表达式③计算，如果误差小于5％，则X₁和X₂重要度相同，反之，X₁重要度大于X₂；

(c)将X₁和X_i(i＝3,4,…,N)带入表达式③，重复步骤b，如果存在1<m<N使得大于5％，则前m-1项为同一层次，并且重要度高于剩余的N-m+1项，如果m＝N且误差小于5％，则第一层次无法区分变压器的重要度；

(d)对剩余的N-m+1项设备进行进一步排序，重复步骤c，不过此时X₁应该变为X_N-m+1，直至完成所有排序。