CN110555573A - 一种配电变压器烧毁风险预警方法及*** - Google Patents

一种配电变压器烧毁风险预警方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种配电变压器烧毁风险预警方法及***，包括：基于获取的配变过负荷严重度，确定所述配变过负荷严重度所在的过负荷倍数区间；根据预先定义的配变过负荷倍数和配变烧毁概率之间的函数关系，计算当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率；基于配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别配电变压器是否存在烧毁风险；当配电变压器存在烧毁风险时，对所述烧毁风险进行预警。通过上述方案能够根据配电变压器负荷变化情况反映配电变压器烧毁风险发生的概率，为配电变压器运行维护人员提供技术支撑。

Description

一种配电变压器烧毁风险预警方法及***
技术领域
本发明属于配电网风险分析与控制技术领域，具体涉及一种配电变压器烧毁风险预警方法及***。
背景技术
随着我国经济高速发展，日常生活用电和工业用电迅速增长，用电量不断增加部分低压线路维护不到位，过负荷和短路的现象时有发生。由于电流的剧增，配电变压器的线圈温度迅速升高，导致绝缘加速老化，形成碎片状脱落，使线体裸露而造成匝间短路，烧坏配电变压器。配电变压器一旦发生烧毁，不仅会给供电企业造成不必要的经济损失，还会对居民的生活用电造成严重的负面影响。如何对配电变压器烧毁风险进行辨识和预警，对配电变压器的检修、维护非常重要。
目前，配电变压器运行维护人员常采用加强装置防范性测验及运作保护控制措施来防止变压器的烧毁，然而该方法不能实时跟踪配电变压器的运行状态，无法实现配电变压器风险的在线监测及预警；设备状态检修技术是常用的配电变压器的运行状态在线监测及预警技术，然而采用状态检修技术往往需要通过加装额外多种传感器来感知配电变压器温度、气体成分等反映配电变压器运行状态的各种特征指标的变化，监测及预警成本极高；尤其当无法确定某一台或几台配电变压器发生烧毁时，在检修过程中需要采集大量的历史样本进行分析及排查，不但无法检测准确且工作量大，加剧了经济开销。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种配电变压器烧毁风险预警方法及***，通过获得不同过负荷倍数区间内过负荷配电变压器台数以及引起的配电变压器烧毁的概率，为配电设备运行状态在线监测与管理以及配电设备运行人员的检修与维护提供技术支撑，即使在少量数据且无法确定负荷的情况下也能准确辨识配电变压器的烧毁风险。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种配电变压器烧毁风险预警方法，所述方法包括：
基于获取的配变过负荷严重度，确定所述配变过负荷严重度所在的过负荷倍数区间；
根据预先定义的配变过负荷倍数和配变烧毁概率之间的函数关系，计算当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率；
基于所述配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别所述配电变压器是否存在烧毁风险；当配电变压器存在烧毁风险时，对所述烧毁风险进行预警。
优选的，所述预先定义配变过负荷倍数和配变烧毁概率之间的函数关系包括：
根据采集的历史过负荷运行的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数，计算配电变压器在不同过负荷倍数下的烧毁概率，给出配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系。
进一步地，所述采集历史过负荷运行的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数包括：
在预先定义的单位时间和配电区域内，获取过负荷倍数在区间(a,b)内的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
进一步地，通过下式确定配电变压器在过负荷倍数区间(a,b)内的烧毁概率：
式中，(C1,C2…Cn)和(D1,D2…Dn)分别为在过负荷倍数区间(a,b)内的n组过负荷配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
进一步地，对于q1,q2…qn中任一个q，通过下式的配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系，确定当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率：：
式中，ε为随机变量，k为过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中的参数，α为配电变压器过负荷倍数阈值，x为配电变压器过负荷倍数。
进一步地，通过下式确定所述过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中参数k：
式中，Ci、Di为第i组样本中，过负荷倍数区间(a,b)内过负荷配电变压器台数和过负荷引起的配电变压器烧毁的台数；表示第i组配变烧毁平均概率的样本值，1≤i≤n。
进一步地，基于所述配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别所述配电变压器是否存在烧毁风险，包括：获取当前配电变压器过负荷倍数，根据式q＝f(x,k)计算配电变压器当前运行状态下的烧毁概率；表示n组样本的k值(k1,k2…kn)均值；i表示第i组样本；
若计算得到当前运行状态下配变烧毁概率大于预先定义的配变烧毁风险概率阈值，则判断配电变压器处于烧毁风险运行状态；若计算得到当前运行状态下配变烧毁概率小于或等于预先定义的配变烧毁风险概率阈值，则判断配电变压器处于正常运行状态。
一种配电变压器烧毁风险预警***，所述***包括：
获取模块，用于基于获取的配变过负荷严重度，确定所述配变过负荷严重度所在的过负荷倍数区间；
计算模块，用于根据预先定义的配变过负荷严重度和配变烧毁概率之间的函数关系，计算当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率；
判定模块，用于基于配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别配电变压器是否存在烧毁风险。
优选的，所述计算模块包括：
采集子模块，用于根据采集的历史过负荷运行的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数，计算配电变压器在不同过负荷倍数下的烧毁概率；
确定子模块，用于确定配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系。
进一步地，所述采集子模块包括：
采集单元，用于在预先定义的单位时间和配电区域内，获取过负荷倍数在区间(a,b)内的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
确定单元，用于下式确定配电变压器在过负荷倍数区间(a,b)内的烧毁概率：
式中，(C1,C2…Cn)和(D1,D2…Dn)分别为在过负荷倍数区间(a,b)内的n组过负荷配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
进一步地，所述确定子模块包括：
定义单元，用于对于q1,q2…qn中任一个q，通过下式的配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系，确定当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率：
式中，ε为随机变量，k为过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中的参数，α为配电变压器过负荷倍数阈值，x为配电变压器过负荷倍数。
进一步地，所述定义单元包括：确定子单元，用于通过下式确定所述过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中参数k：
式中，Ci、Di为第i组样本中，过负荷倍数区间(a,b)内过负荷配电变压器台数和过负荷引起的配电变压器烧毁的台数；表示第i组配变烧毁平均概率的样本值，1≤i≤n。
优选的，所述判定模块，包括判断子模块，用于获取当前配电变压器过负荷倍数，根据式q＝f(x,k)计算配电变压器当前运行状态下的烧毁概率；若计算得到当前运行状态下配变烧毁概率大于预先定义的配变烧毁风险概率阈值，则判断配电变压器处于烧毁风险运行状态；若计算得到当前运行状态下配变烧毁概率小于或等于预先定义的配变烧毁风险概率阈值，则判断配电变压器处于正常运行状态。
与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出一种配电变压器烧毁风险预警方法及***，旨在基于获取的配变过负荷严重度，确定所述配变过负荷严重度所在的过负荷倍数区间；根据预先定义的配变过负荷倍数和配变烧毁概率之间的函数关系，基于配电变压器过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系实现配电变压器烧毁风险预警，计算当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率；通过获得不同过负荷倍数区间内过负荷配电变压器台数以及引起的配电变压器烧毁的概率，为配电设备运行状态在线监测与管理以及配电设备运行人员的检修与维护提供技术支撑，即使在少量数据且无法确定负荷的情况下也能准确辨识配电变压器的烧毁风险；具有实用性好、计算简单的优点。基于配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别配电变压器是否存在烧毁风险，当配电变压器存在烧毁风险时，对烧毁风险进行预警。为配电设备运行状态在线监测与检修提供新思路。实现了配电变压器过负荷烧毁风险的有效判定，为配电设备运行状态在线监测与管理，以及配电设备运行人员的检修与维护提供技术支撑，即使在少量数据且无法确定负荷的情况下也能准确辨识配电变压器的烧毁风险，大大节省了经济开销。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的配电变压器烧毁风险预警方法流程图。
具体实施方式
本发明提出一种配电变压器烧毁风险预警方法及***，旨在获取历史单位时间内监测及统计得到的过负荷运行的配电变压器台数，以及过负荷引起的配电变压器烧毁台数，计算不同过负荷严重程度对应下的配变烧毁的概率；采用概率统计、数据拟合、最小二乘参数估计等方法，确定配电变压器过负荷倍数x与配变烧毁概率y之间的函数映射关系；针对具体配电变压器，根据配变过负荷倍数与配变烧毁之间的函数关系，计算当前运行状态下配电变压器烧毁的概率，并与预先设定好的配变烧毁概率阈值进行比较，判断配电变压器是否存在过负荷烧毁风险。
如图1所示，具体涉及一种配电变压器烧毁风险预警方法，包括：
S1基于获取的配变过负荷严重度，确定所述配变过负荷严重度所在的过负荷倍数区间；
S2根据预先定义的配变过负荷倍数和配变烧毁概率之间的函数关系，计算当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率；
S3基于配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别所述配电变压器是否存在烧毁风险；当配电变压器存在烧毁风险时，对烧毁风险进行预警。
步骤S1中，配变过负荷严重度通过检测获得；
步骤S2中，预先定义配变过负荷严重度和配变烧毁概率之间的函数关系包括：
根据采集的历史过负荷运行的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数，以及配电变压器在不同过负荷倍数下的烧毁概率，定义配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系。
采集的历史过负荷运行的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数包括：在预设单位时间和配电区域内，获取配电变压器过负荷倍数在区间(a,b)内的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。若获取过负荷严重度在区间(a,b)内的过负荷配电变压器台数C以及过负荷引起的配电变压器烧毁的台数D，则通过计算不同的过负荷倍数区间内过负荷引起的配电变压器烧毁的平均概率，采用概率统计、数据拟合、参数估计等方法，确定配电变压器过负荷严重度x与配变烧毁概率y之间的函数关系式q＝f(x,k)。
其中，配电变压器在过负荷倍数区间(a,b)内的烧毁概率通过下式确定：
式中，(C1,C2…Cn)和(D1,D2…Dn)分别为在过负荷倍数区间(a,b)内的n组过负荷配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
设配电变压器过负荷倍数则配电变压器过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系式为q＝f(x,k)；其中，λ和k均为为过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中的参数。
根据函数关系式q＝f(x,k)，计算当前运行状态下的配电变压器烧毁概率如下式：
从数据样本中提取第i组配变烧毁平均概率的样本值，使得如下等式成立：
采用牛顿法、二分法等迭代的方法求取函数f(x，k)中的未知参数k，其中a、b、C、D均已知，即为上述(q1,q2…qn)中的qi，1≤i≤n。
求解第i组样本下得到k的值。n组样本，得到n个k值，即(k1,k2…kn)，求取(k1,k2…kn)的均值 的取值采用最小二乘法进行校验；若校验失败则重新选取新的一组样本进行迭代运算，若校验成功则将代入q＝f(x，k)，则即为配变过负荷倍数x与配变烧毁概率q之间的函数关系表达式。
步骤S3基于配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别所述配电变压器是否存在烧毁风险具体包括：在实际应用中，可以根据确定的函数关系实现配电变压器烧毁风险预警，具体判断方法为：若配电变压器过负荷严重度情况可监测，则可以根据过负荷倍数与配变烧毁概率之间的函数关系式计算当前运行状态(过负荷情况下)配电变压器烧毁的概率，若计算得到的配电变压器烧毁的概率小于预先设定好的配变烧毁概率阈值，则判断配电变压器处于正常运行状态；若计算得到的配电变压器烧毁概率大于预先设定好的配变烧毁概率阈值，则判断配电变压器处于配变烧毁风险状态，并进行配变烧毁风险预警。
基于同一发明构思，本发明还提供一种配电变压器烧毁风险预警***，包括：
获取模块，用于基于获取的配变过负荷严重度，确定所述配变过负荷严重度所在的过负荷倍数区间；
计算模块，用于根据预先定义的配变过负荷倍数和配变烧毁概率之间的函数关系，计算当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率；
判定模块，用于基于配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别配电变压器是否存在烧毁风险；当配电变压器存在烧毁风险时，对烧毁风险进行预警。
其中，计算模块包括采集子模块，用于根据采集的历史过负荷运行的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数，计算配电变压器在不同过负荷倍数下的烧毁概率；
确定子模块，用于确定配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系。
其中，采集子模块又包括：采集单元，用于在预先定义的单位时间和配电区域内，获取过负荷倍数在区间(a,b)内的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
确定单元，用于下式确定配电变压器在过负荷倍数区间(a,b)内的烧毁概率：
式中，(C1,C2…Cn)和(D1,D2…Dn)分别为在过负荷倍数区间(a,b)内的n组过负荷配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
确定子模块又包括定义单元，用于对于q1,q2…qn中任一个q，通过下式的配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系，确定当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率：
式中，ε为随机变量，k为过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中的参数，α为配电变压器过负荷倍数阈值，x为配电变压器过负荷倍数；若x≤α，则过负荷引起的配电变压器烧毁概率q为0；若x＞α，q随着配电变压器过负荷倍数增加。
定义单元包括确定子单元，用于通过下式确定所述过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中参数k：
式中，Ci、Di为第i组样本中，过负荷倍数区间(a,b)内过负荷配电变压器台数和过负荷引起的配电变压器烧毁的台数；表示第i组配变烧毁平均概率的样本值，1≤i≤n。
其中，判定模块，包括判断子模块，用于根据当前配电变压器过负荷倍数，根据式q＝f(x,k)计算配电变压器当前运行状态下的烧毁概率；，表示n组样本的k值(k1,k2…kn)均值；i表示第i组样本；
若计算得到当前运行状态下配变烧毁概率大于预先定义的配变烧毁风险概率阈值，则判断配电变压器处于烧毁风险运行状态；若计算得到当前运行状态下配变烧毁概率小于或等于预先定义的配变烧毁风险概率阈值，则判断配电变压器处于正常运行状态。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，这些变更、修改或者等同替换，其均在其申请待批的权利要求范围之内。

Claims (13)

1.一种配电变压器烧毁风险预警方法，其特征在于，所述方法包括：
基于获取的配变过负荷严重度，确定所述配变过负荷严重度所在的过负荷倍数区间；
根据预先定义的配变过负荷倍数和配变烧毁概率之间的函数关系，计算当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率；
基于所述配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别所述配电变压器是否存在烧毁风险，当配电变压器存在烧毁风险时，对所述烧毁风险进行预警。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先定义配变过负荷倍数和配变烧毁概率之间的函数关系包括：
根据采集的历史过负荷运行的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数，计算配电变压器在不同过负荷倍数下的烧毁概率，给出配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采集历史过负荷运行的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数包括：
在预先定义的单位时间和配电区域内，获取过负荷倍数在区间(a,b)内的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过下式确定配电变压器在过负荷倍数区间(a,b)内的烧毁概率：
式中，(C1,C2…Cn)和(D1,D2…Dn)分别为在过负荷倍数区间(a,b)内的n组过负荷配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对于q1,q2…qn中任一个q，通过下式的配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系，确定当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率：
式中，ε为随机变量，k为过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中的参数，α为配电变压器过负荷倍数阈值，x为配电变压器过负荷倍数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过下式确定所述过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中参数k：
式中，Ci、Di为过负荷倍数区间(a,b)内第i组样本的过负荷配电变压器台数和过负荷引起的配电变压器烧毁的台数；表示第i组配变烧毁平均概率的样本值，1≤i≤n。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别所述配电变压器是否存在烧毁风险，包括：
获取当前配电变压器过负荷倍数，根据式q＝f(x,k)计算配电变压器当前运行状态下的烧毁概率；其中， 表示n组样本的k值(k1,k2…kn)均值；i表示第i组样本；
若计算得到当前运行状态下配变烧毁概率大于预先定义的配变烧毁风险概率阈值，则判断配电变压器处于烧毁风险运行状态；
若计算得到当前运行状态下配变烧毁概率小于或等于预先定义的配变烧毁风险概率阈值，则判断配电变压器处于正常运行状态。
8.一种配电变压器烧毁风险预警***，其特征在于，所述***包括：
获取模块，用于基于获取的配变过负荷严重度，确定所述配变过负荷严重度所在的过负荷倍数区间；
计算模块，用于根据预先定义的配变过负荷倍数和配变烧毁概率之间的函数关系，计算当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率；
判定模块，用于基于配电变压器烧毁概率和预定义的配变烧毁阈值识别配电变压器是否存在烧毁风险，当配电变压器存在烧毁风险时，对所述烧毁风险进行预警。
9.如权利要求8所述的***，其特征在于，所述计算模块包括：
采集子模块，用于根据采集的历史过负荷运行的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数，计算配电变压器在不同过负荷倍数下的烧毁概率；
确定子模块，用于确定配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系。
10.如权利要求9所述的***，其特征在于，所述采集子模块包括：
采集单元，用于在预先定义的单位时间和配电区域内，获取过负荷倍数在区间(a,b)内的配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
确定单元，用于下式确定配电变压器在过负荷倍数区间(a,b)内的烧毁概率：
式中，(C1,C2…Cn)和(D1,D2…Dn)分别为在过负荷倍数区间(a,b)内的n组过负荷配电变压器台数和配电变压器烧毁台数。
11.如权利要求10所述的***，其特征在于，所述确定子模块包括：
定义单元，用于对于q1,q2…qn中任一个q，通过下式的配电变压器的过负荷倍数与烧毁概率之间的函数关系，确定当前运行状态所在过负荷倍数区间的配电变压器烧毁概率：
式中，ε为随机变量，k为过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中的参数，α为配电变压器过负荷倍数阈值，x为配电变压器过负荷倍数。
12.如权利要求11所述的***，其特征在于，所述定义单元包括：确定子单元，用于通过下式确定所述过负荷倍数与配变烧毁概率函数关系式中参数k：
式中，Ci、Di为第i组样本中，过负荷倍数区间(a,b)内过负荷配电变压器台数和过负荷引起的配电变压器烧毁的台数；表示第i组配变烧毁平均概率的样本值，，1≤i≤n。
13.如权利要求8所述的***，其特征在于，所述判定模块，包括判断子模块，用于获取当前配电变压器过负荷倍数，根据式q＝f(x,k)计算配电变压器当前运行状态下的烧毁概率；其中，表示n组样本的k值(k1,k2…kn)均值；i表示第i组样本；
若计算得到当前运行状态下配变烧毁概率大于预先定义的配变烧毁风险概率阈值，则判断配电变压器处于烧毁风险运行状态；若计算得到当前运行状态下配变烧毁概率小于或等于预先定义的配变烧毁风险概率阈值，则判断配电变压器处于正常运行状态。
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