CN104881754A - 货币式量化风险的变压器全寿命周期管理辅助决策*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种货币式量化风险的变压器全寿命周期管理辅助决策***，包括变压器基础状态信息输入端、变压器风险分析管理端、变压器寿命分析管理端、变压器辅助决策分析端和分析结果输出端；本发明是以设备老化理论的工程化应用为基础，结合设备的特征状态量诊断技术和实践经验，通过挖掘与设备相关的各类信息的隐藏规律，揭示设备状态的变化趋势，以定量的指标(如健康指数、故障率、剩余寿命、风险值等)表征设备所处的状态和风险，预测相应变化趋势，再从LCC的角度综合风险评价，从而更好的为各大电力企业制定优化的检修策略、技改计划、投资规划提供有效的技术支持。

Description

货币式量化风险的变压器全寿命周期管理辅助决策***

技术领域

本发明涉及一种货币式量化风险的变压器全寿命周期管理辅助决策***。

背景技术

目前，国内各大电力企业总体执行以周期性检修为主的预防性检修策略。虽然近年来各大电力企业对变压器的风险评估有了一定的关注，但总体来说还是以周期性检修为主，风险评估为辅的检修方法。该方法存在以下不足：(1)检修的盲目性造成劳动生产率的降低；(2)因检修所引起的停送电操作过程中增加了误操作的几率；(3)导致一定时间内检修工作量骤增；(4)频繁且无谓的拆装、不良的现场检修条件导致设备损坏的概率加大，增加了检修过程中产生新的设备隐患的可能。由此可见，该方法存在检修频繁、工作量大、检修成本高，极易造成过度维修或者检修不足等弊端，已越来越不适应市场经济条件下电力行业发展的要求。

近年来，虽然寿命周期成本管理(Life cycle cost，LCC)也越来越受各大电力企业的关注，但仍难以和风险评价很好的结合在一起。设备寿命周期成本LCC包括设备选型、设计、制造、试验和营销等费用所构成的制造成本，又包括运行、维护、能耗、保险、风险、检修和报废等费用所构成的运行成本。因此，电力公司在开展状态检修的同时，也必须权衡设备的剩余价值、检修成本、企业资金和人员资源等各项因素，实现设备管理的效益最大化。

与此同时，伴随着各种带电监测、检测、故障诊断和设备评估等新技术的发展，变压器状态检修技术以及寿命周期成本管理得到了快速的发展，与之形成对比的是在设备经济管理体系研究和建设方面略显滞后。本文以状态评价和寿命周期成本管理为核心，在风险评价的基础上，秉承设备更换经济最优化原则，阐述了将净现值分析方法应用于变压器状态检修决策的过程中，为状态检修策略提供辅助的理论依据。

综上所述，现有的风险分析和成本管理方法不能较好的满足对设备进行最优化管理的经济管理策略，国内也还未形成以货币的形式来对变压器的风险进行量化的全寿命周期管理辅助决策***。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种货币式量化风险的变压器全寿命周期管理辅助决策***，帮助设备管理者可以将变压器的风险与其它设备以及投资资金进行直接的比较分析，进一步制定更加科学、优化的变压器投资管理策略。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该货币式量化风险的变压器全寿命周期管理辅助决策***，包括变压器基础状态信息输入端、变压器风险分析管理端、变压器寿命分析管理端、变压器辅助决策分析端和分析结果输出端；

所述变压器基础状态信息输入端用于输入变压器基础状态信息，通过网络连接线与变压器风险分析管理端、变压器寿命分析管理端相连接，实现信息传输与处理，所述变压器基础信息输入端包括变压器厂家基本信息模块、变压器环境信息模块、变压器缺陷信息模块、变压器事故信息模块、变压器日负荷信息模块、变压器油色谱信息模块、变压器油质信息模块、变压器套管信息模块和变压器预试信息模块；

所述变压器风险分析管理端包括变压器电网性能风险分析模块、变压器人身安全风险分析模块、变压器修复成本风险分析模块、变压器环境影响风险分析模块以及变压器风险综合分析模块构成，所述变压器电网性能风险分析模块、变压器人身安全风险分析模块、变压器修复成本风险分析模块和变压器环境影响风险分析模块通过数据链接变压器风险综合分析模块，所述变压器风险分析管理端通过网络连接线分别连接变压器基础信息输入端和变压器辅助决策分析端；

所述变压器寿命分析管理端包括基础信息分析模块、状态信息分析模块、老化寿命分析模块和剩余寿命分析模块构成，所述基础信息分析模块和状态信息分析模块分别与老化寿命分析模块连接，所述变压器寿命分析管理端的输入端通过串行通用数据总线与变压器基础状态信息输入端连接，获取变压器基础信息与状态性能信息，输入到变压器基础信息分析模块、状态信息分析模块进行整合分析后输出统一标准数据，再输入到老化寿命分析模块和剩余寿命分析模块中进行分析后输出分析结果数据；所述变压器寿命分析管理端的输出端通过***总线与变压器辅助决策分析端进行通讯；

所述变压器辅助决策分析端包括变压器故障性质分析模块、变压器损耗分析模块、维修次序和级别分析模块、决策建议及经济分析模块和综合逻辑分析模块，所述变压器故障性质分析模块、变压器损耗分析模块、维修次序和级别分析模块、决策建议及经济分析模块数据链接综合逻辑分析模块，所述变压器辅助决策分析端通过网络连接线分别与变压器风险分析管理端、变压器寿命分析管理端以及分析结果输出端相连接；

所述分析结果输出端包括结果展示平台和打印平台，所述分析结果输出端通过网络连接线与变压器辅助决策分析管理端相连接。

进一步，所述网络连接线为RJ45连接线。

本发明的有益效果是：

本发明从电网可靠性性能、人身安全、修复成本和环境影响四个方面对变压器的风险进行货币形式的分析和量化，分析最终结果并为电力企业的大修技改提供辅助决策建议以及所达预期效果的综合经济性分析。通过变压器故障发生概率和故障后果的定量分析，得出变压器在当前及未来的风险变化趋势，实现变压器风险的分析，通过变压器投资资金净现值及新老变压器损耗参数对比，最终结果采用货币单位进行量化，与其它类型设备和变压器投资资金之间具有一致性的量化单位，具有直接可比性，同时根据结果做出变压器故障性质分析和变压器损耗对比分析，最终得到变压器维修次序及级别的优化、检修技改辅助决策建议及预期效果的经济性分析，弥补了当前设备风险评估方法中存在的缺陷和不足，有利于协助电力企业制定更加优化、经济的设备中长期投资规划，从而最大限度的发挥企业资金的经济效益。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的***结构图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

如图1所示，***包括变压器基础状态信息输入端1、变压器风险分析管理端11、变压器寿命分析管理端17、变压器辅助决策分析端22和分析结果输出端28；

变压器基础状态信息输入端1用于输入变压器基础状态信息，通过网络连接线与变压器风险分析管理端11、变压器寿命分析管理端17相连接，实现信息传输与处理，变压器基础信息输入端1包括变压器厂家基本信息模块2、变压器环境信息模块3、变压器缺陷信息模块4、变压器事故信息模块5、变压器日负荷信息模块6、变压器油色谱信息模块7、变压器油质信息模块8、变压器套管信息模块9和变压器预试信息模块10；

变压器风险分析管理端11包括变压器电网性能风险分析模块12、变压器人身安全风险分析模块13、变压器修复成本风险分析模块14、变压器环境影响风险分析模块15以及变压器风险综合分析模块16构成，变压器电网性能风险分析模块12、变压器人身安全风险分析模块13、变压器修复成本风险分析模块14和变压器环境影响风险分析模块15通过数据链接变压器风险综合分析模块16，变压器风险分析管理端通过网络连接线分别连接变压器基础信息输入端1和变压器辅助决策分析端22；

变压器寿命分析管理端17包括基础信息分析模块18、状态信息分析模块19、老化寿命分析模块20和剩余寿命分析模块21构成。变压器寿命分析管理端17的输入端通过串行通用数据总线与变压器基础状态信息输入端1连接，获取变压器基础信息与状态性能信息，输入到变压器基础信息分析模块、状态信息分析模块进行整合分析后输出统一标准数据，再输入到老化寿命分析模块和剩余寿命分析模块中进行分析后输出分析结果数据；变压器寿命分析管理端17的输出端通过***总线与变压器辅助决策分析端22进行通讯；

变压器辅助决策分析端22包括变压器故障性质分析模块23、变压器损耗分析模块24、维修次序和级别分析模块25、决策建议及经济分析模块26和综合逻辑分析模块27，变压器故障性质分析模块23、变压器损耗分析模块24、维修次序和级别分析模块25、决策建议及经济分析模块26数据链接综合逻辑分析模块27，变压器辅助决策分析端22通过网络连接线分别与变压器风险分析管理端、变压器寿命分析管理端以及分析结果输出端相连接；变压器辅助决策分析端22具备变压器故障性质分析、变压器损耗对比分析、设备维修次序及级别的分析、检修技改辅助决策建议及预期效果的经济性分析功能，该分析端结合设备健康状态(包括预测的健康状态)、设备风险优先级指数、外部约束条件(安全、环境、预算等)，优化设备的维修次序、维修级别，并通过设备检修导则、定额的引入，确定设备的维修项目、时间(或检测、跟踪复试的项目和频度)和剩余寿命，调配出检修技改辅助决策建议方案及预期效果，评估投资与设备状态的相关性，并将相关结果传送到相关的外部***。

分析结果输出端28包括结果展示平台29和打印平台30，分析结果输出端通过网络连接线与变压器辅助决策分析管理端相连接。

本发明中，网络连接线为RJ45连接线。

本***的工作过程如下：变压器基础状态信息输入端1与变压器风险分析管理端11相连，通过在变压器基础状态信息输入端1中的变压器厂家基本信息模块2，变压器环境信息模块3，变压器缺陷信息模块4、变压器事故信息模块5、变压器日负荷信息模块6、变压器油色谱信息模块7、变压器油质信息模块8、变压器套管信息模块9和变压器预试信息模块10中输入变压器基础状态信息，经变压器风险分析管理端11中的变压器电网性能信息模块12，变压器人身安全风险分析模块13，变压器修复成本风险分析模块14、变压器环境影响风险分析模块15和变压器风险综合分析模块16进行变压器风险分析计算，同理，将变压器基础状态信息经变压器寿命分析管理端17中的基础信息分析模块18、状态信息分析模块19、老化寿命分析模块20和剩余寿命分析模块21进行变压器的寿命分析，然后将变压器的风险分析结果和寿命分析结果输入到变压器辅助决策分析端22中的变压器故障性质分析模块23、变压器损耗分析模块24、维修次序和级别分析模块25、决策建议及经济分析模块26和综合逻辑分析模块27进行辅助决策分析并整理出结果，最终将此结果通过网络传输线在分析结果输出端28中的展示平台29、打印平台30实现结果展示、查询和打印功能。

本发明解决了以下技术问题：

1)解决各变压器信息***之间数据标准不统一，各平台之间的数据无法实现共享的问题，建立统一的设备信息库，集变压器基础台账信息、运行信息、试验信息、缺陷及故障信息于一个统一的平台，为开发基于风险评估的变压器全寿命周期管理辅助决策***提供完善的信息基础。

2)提供一套完整的变压器健康状态和故障发生概率的评价计算算法，用于计算变压器的健康状态和故障发生概率，为变压器的检修和大修技改计划的制定提供辅助决策。

具体实施举例：

某供电局220kV变电站的六氟化硫变压器运行年限达15年，在该变压器服役15年间，供电局一直采用对六氟化硫气体进行周期采样的方法，以期掌握变压器的运行工况。由于采样方法产生的误差及试验周期较长，过去几年间，供电局采取了停电及滤气等措施对该变压器进行维护，耗费了大量的人力、物力及财力对该变压器进行检修，但收益甚微。为了有效评估该变压器的运行工况，以提供高效的维护方案，采用本发明的***对该变压器进行评估。

通过对该变压器的运行记录进行收集，采用本发明对变压器的风险进行分析，并最终做出辅助决策建议。具体实施方法如下：

1、将变压器的所有基础状态信息输入到变压器基础状态信息输入端1中的各模块进行存储；

2、将变压器基础状态信息输入端1中存储的数据通过网络传输线传到变压器风险分析管理端11中的变压器电网性能风险分析模块12得出这台变压器在电网性能方面的子风险为￥3,569,249；

3、将变压器基础状态信息输入端1中存储的数据通过网络传输线传到变压器风险分析管理端11中的变压器人身安全风险分析模块13得出这台变压器在人身安全方面的子风险为￥258,392；

4、将变压器基础状态信息输入端1中存储的数据通过网络传输线传到变压器风险分析管理端11中的变压器修复成本风险分析模块14得出这台变压器在修复成本方面的子风险为￥6,256；

5、将变压器基础状态信息输入端1中存储的数据通过网络传输线传到变压器风险分析管理端11中的变压器环境影响风险分析模块15得出这台变压器在环境影响方面的子风险为￥42,406；

6、变压器电网性能风险分析模块12，变压器人身安全风险分析模块13，变压器修复成本分析模块14和变压器环境影响风险分析模块15的分析计算结果送入变压器风险综合分析模块16进行综合逻辑运算，得出这台变压器的当前总风险为￥3,876,303；

7、将变压器基础状态信息输入端1中存储的对应数据通过网络传输线传到变压器寿命分析管理端17中的基础信息分析模块18、状态信息分析模块19、老化寿命分析模块20和剩余寿命分析模块21中进行分析，得到的分析结果具体如下：

(1)运行工况数据：当前5.37、未来第5年7.25。表明当前变压器技术性能不佳，需要采取一定的维护方案以确保其稳定运行，并且如果不采取任何措施，变压器在未来第5年的技术性能将严重恶化，发生故障的可能性加大；

(2)故障类型数据：当前无故障类型、未来第5年可能发生变压器电晕放电故障；

(3)故障原因数据：当前无故障原因、未来第5年故障原因为六氟化硫气体漏气；

(4)故障可能性数据：0.76。表明变压器在未来第5年发生过热性故障的概率为0.76；

(5)故障发展趋势数据：电弧放电。表明未来第5年后未来采取方案，变压器将可能发生电弧放电故障；

(6)故障排除方案：验证是否漏气，检查各密封机构是否确实密封。

8、将变压器风险分析管理端11和变压器寿命分析管理端17所分析的结果经网络连接线传输到变压器辅助决策分析端22中的变压器故障性质分析模块23、变压器损耗分析模块24、维修次序和级别分析模块25、决策建议及经济分析模块26和综合逻辑分析模块27中进行分析，对于110kV A站2#主变、110kV B站2#主变及110kV C站1#主变的分析结果如下：

110kV A站2#主变的状态性能指数为2.53，故障发生概率为0.12,剩余使用寿命为14.82年，运行风险为14625元，表明当前变压器的状态良好，仅需要维持日常维护工作即可；

110kV B站2#主变的状态性能指数为0.83，故障发生概率为0.04，剩余使用寿命为31.36年，运行风险为848270元，表明当前变压器投入运行的时间很短，状态很良好，仅需要维持日常工作即可；

110kV C站1#主变的状态性能指数为5.78，故障发生概率为0.63，剩余使用寿命为6.17年，运行风险为32785元，表明该变压器投入运行时间已经较长，该变压器即将在未来2年后退役。对该变压器进行检修方案分析与更换方案分析，如下：

方案一：在未来第4年对变压器进行大修，总成本为1,000,000元。大修后变压器状态性能数为3，有效地改善了变压器的运行性能，但成本过高。

方案二：根据更换方案分析，确定在未来第5年对该变压器进行更换，可在更换成本与运行风险之间取得平衡，获得最佳经济效益。总更换成本为904,588元。

最终确定采取方案二，未来第5年对变压器进行更换。

9、将变压器辅助决策分析端22各模块分析的结果经网络传输线输入到分析结果输出端28中的展示平台29和打印平台30实现结果的展示、查询和打印。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.货币式量化风险的变压器全寿命周期管理辅助决策***，其特征在于：***包括变压器基础状态信息输入端(1)、变压器风险分析管理端(11)、变压器寿命分析管理端(17)、变压器辅助决策分析端(22)和分析结果输出端(28)；

所述变压器基础状态信息输入端(1)用于输入变压器基础状态信息，通过网络连接线与变压器风险分析管理端(11)、变压器寿命分析管理端(17)相连接，实现信息传输与处理，所述变压器基础信息输入端(1)包括变压器厂家基本信息模块(2)、变压器环境信息模块(3)、变压器缺陷信息模块(4)、变压器事故信息模块(5)、变压器日负荷信息模块(6)、变压器油色谱信息模块(7)、变压器油质信息模块(8)、变压器套管信息模块(9)和变压器预试信息模块(10)；

所述变压器风险分析管理端(11)包括变压器电网性能风险分析模块(12)、变压器人身安全风险分析模块(13)、变压器修复成本风险分析模块(14)、变压器环境影响风险分析模块(15)以及变压器风险综合分析模块(16)构成，所述变压器电网性能风险分析模块(12)、变压器人身安全风险分析模块(13)、变压器修复成本风险分析模块(14)和变压器环境影响风险分析模块(15)通过数据链接变压器风险综合分析模块(16)，所述变压器风险分析管理端通过网络连接线分别连接变压器基础信息输入端(1)和变压器辅助决策分析端(22)；

所述变压器寿命分析管理端(17)包括基础信息分析模块(18)、状态信息分析模块(19)、老化寿命分析模块(20)和剩余寿命分析模块(21)构成，所述变压器寿命分析管理端(17)的输入端通过串行通用数据总线与变压器基础状态信息输入端(1)连接，获取变压器基础信息与状态性能信息，输入到变压器基础信息分析模块、状态信息分析模块进行整合分析后输出统一标准数据，再输入到老化寿命分析模块和剩余寿命分析模块中进行分析后输出分析结果数据；所述变压器寿命分析管理端(17)的输出端通过***总线与变压器辅助决策分析端(22)进行通讯；

所述变压器辅助决策分析端(22)包括变压器故障性质分析模块(23)、变压器损耗分析模块(24)、维修次序和级别分析模块(25)、决策建议及经济分析模块(26)和综合逻辑分析模块(27)，所述变压器故障性质分析模块(23)、变压器损耗分析模块(24)、维修次序和级别分析模块(25)、决策建议及经济分析模块(26)数据链接综合逻辑分析模块(27)，所述变压器辅助决策分析端(22)通过网络连接线分别与变压器风险分析管理端、变压器寿命分析管理端以及分析结果输出端相连接；

所述分析结果输出端(28)包括结果展示平台(29)和打印平台(30)，所述分析结果输出端通过网络连接线与变压器辅助决策分析管理端相连接。

2.根据权利要求1所述的货币式量化风险的变压器全寿命周期管理辅助决策***，其特征在于：所述网络连接线为RJ45连接线。