CN113805107A - 一种用于变压器的检修与退役评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种用于变压器的检修与退役评估方法，包括：S101、获取变压器的健康指数；S102、获取变压器的预测经济性寿命；S103、获取变压器绝缘油中绝缘纸的剩余寿命，即变压器的预测绝缘寿命；S104、根据全网变压器的健康指数、预测经济性寿命、预测绝缘寿命进行评估，分别根据评估后的健康指数、绝缘剩余寿命、经济性寿命对变压器进行排序；通过获取变压器健康指数评估、绝缘寿命预测、经济性寿命评估需要的输入数据，对全网或局部的多台变压器进行健康指数、绝缘剩余寿命和经济性寿命进行评估并排序；能够更加精确高效地评估变压器的可靠性，为智能电网智能决策及分析提供信息支撑和技术基础保障。
Description
技术领域
本发明属于变压器的技术领域，具体涉及一种用于变压器的检修与退役评估方法。
背景技术
电力变压器是电力***最重要的设备，它的运行状况直接关系到***的安全运行；它是电网中能量转换、传输的核心，在电力***中处于极其重要的地位。根据国际大电网会议对部分国家输变电设备使用寿命的统计，目前变压器设备平均使用寿命在40～45年。由于实际运行情况及负荷变化的差异，这些变压器实际剩余寿命差别较大，有些绝缘状况良好，具备继续服役的能力；有些老化程度严重，需要得到及时维护或更换。为了避免盲目更换带来巨大的经济损失，以及无依据继续运行造成的安全隐患，有必要利用现代技术和分析手段对在役变压器的检修和退役进行综合评估，实现变压器在确保安全运行可靠性前提下最大限度利用其价值。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种能够根据变压器的状态数据，对在役变压器的检修和退役进行综合评估的用于变压器的检修与退役评估方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于变压器的检修与退役评估方法，包括：S101、获取变压器在当前运行环境和运行负荷时，变压器状态随时间变化呈现指数式衰减的指数值，即变压器健康指数；S102、获取当前变压器最大检修年均净收益低于更换新设备的最大年均净收益时的寿命，即变压器的预测经济性寿命；S103、获取变压器绝缘油中绝缘纸的剩余寿命，即变压器的预测绝缘寿命；S104、根据全网变压器的健康指数、预测经济性寿命、预测绝缘寿命进行评估，分别根据评估后的健康指数、绝缘剩余寿命、经济性寿命对变压器进行排序。
进一步地，所述获取变压器在当前运行环境和运行负荷时，变压器状态随时间变化呈现指数式衰减的指数值，即变压器健康指数，具体包括：
S1011、获取变压器的相关数据，具体包括关键试验指标、出厂试验记录、组部件状态及缺陷记录、不良工况记录；S1012、基于变压器的关键试验数据，采用基于物元可拓理论的变压器的老化状态评估方法，计算变压器的老化状态评估参数T；根据出厂试验记录计算得到变压器的基础评分B，根据组部件状态及缺陷记录计算得到变压器的缺陷修正因子F，根据不良工况记录计算得到变压器的不良工况E；S1013、将计算得到的状态评估参数T、基础评分B、缺陷修正因子F和不良工况E代入特征参量评价模型，得到变压器健康指数。
进一步地，所述获取当前变压器最大检修年均净收益低于更换新设备的最大年均净收益时的寿命，即变压器的预测经济性寿命，具体包括：S1021、获取检修年均净收益评估模型的经济要素，包括：供电收入IP1、运行维护成本CO1、事故风险成本CR1、广义折旧成本CD1和检修成本CM1；S1022、获取更换年均净收益评估模型的经济要素，包括：供电收入IP2、运行维护成本CO2、事故风险成本CR2和广义折旧成本CD2；S1023、根据获取的检修年均净收益评估模型的经济要素和更换年均净收益评估模型的经济要素分别计算不同运行年限的年均检修收益；S1024、当更换年均净收益大于检修年均净收益时，运行年限所对应的经济性寿命，即为该变压器的预测经济性寿命。
优选地，通过式(1)计算检修年均净收益评估模型下不同运行年限的年均检修收益：
式(1)中，t0表征当前时刻，t时刻为变压器检修时刻，Δt为检修导致的故障率下降等效的时间延长。
优选地，通过式(2)计算更换年均净收益评估模型下不同运行年限的年均检修收益：
式(2)中，t0表征当前时刻，t时刻为变压器检修时刻。
进一步地，所述获取变压器绝缘油中绝缘纸的剩余寿命，即变压器的预测绝缘寿命，具体包括：S1031、获取变压器的油中溶解特征参量、频域介电谱、油中水分含量和负载情况；S1032、通过油中溶解特征参量与频域介电谱评估得到变压器绝缘当前聚合度值；由频域介电谱与油中水分含量预测变压器主绝缘水分含量；由负载情况计算得到变压器的平均热点温度；S1033、将变压器绝缘当前聚合度值、变压器主绝缘水分含量和变压器的平均热点温度输入考虑水分-温度联合影响的变压器绝缘寿命模型中，得到从当前聚合度按照当前温度和水分的降解速率到达寿命终点聚合度的时间，即为绝缘剩余寿命。
优选地，所述一种用于变压器的检修与退役评估方法，还包括：S105、输出基于单一指标的变压器状态排序，同时可运用改进层次分析法输出基于三个指标的变压器状态综合排序，给出优先安排检修或退役的变压器。
优选地，所述一种用于变压器的检修与退役评估方法，还包括：S106、分别设置的健康指数报警值、经济性寿命报警值和预测绝缘寿命报警值，显示正在报警变压器所在的变电站，并分别显示变电站主变的健康指数历史评估结果、经济性评估结果及历史数据、绝缘寿命预测结果及历史数据。
优选地，所述一种用于变压器的检修与退役评估方法，还包括：S107、采用不同颜色分别表示变压器的健康指数、经济性寿命和预测绝缘寿命，并在地图上分别显示不同区域的健康指数、经济性寿命和预测绝缘寿命的颜色深浅，反映不同地区的变压器整体运行情况、变压器运行经济性和变压器绝缘老化情况。
优选地，所述一种用于变压器的检修与退役评估方法，还包括：S108、通过健康指数、经济性寿命和预测绝缘寿命分别对全网或局部区域的变压器进行排序，排名靠前的为该区域优先安排检修或退役的变压器。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明一种用于变压器的检修与退役评估方法，通过获取变压器健康指数评估、绝缘寿命预测、经济性寿命评估需要的输入数据，对全网或局部的多台变压器进行健康指数、绝缘剩余寿命和经济性寿命评估，并分别对健康指数、绝缘剩余寿命、经济性寿命进行排序；既能充分考虑目前类型繁多的变压器状态信息、充分利用变压器状态数据，又能有效控制模型的复杂程度，能够更加精确高效地评估变压器的可靠性，为智能电网智能决策及分析提供信息支撑和技术基础保障。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；
图1为本发明实施例一提供的一种用于变压器的检修与退役评估方法的流程示意图；
图2为本发明实施例二提供的一种用于变压器的检修与退役评估方法的流程示意图；
图3为变压器健康指数评估流程图；
图4为变压器健康指数评估带电指标体系；
图5为变压器健康指数评估停电指标体系；
图6为基于物元理论的变压器状态得分计算流程图；
图7为变压器健康指数评估模型数据需求图；
图8为变压器经济寿命要素构成图；
图9为变压器检修年均收益评估模型的经济要素构成图；
图10为变压器更换年均收益评估模型的经济要素构成图；
图11为变压器检修收益与更换收益曲线；
图12为变压器经济寿命评估模型数据需求图；
图13为本变压器预测绝缘寿命流程图；
图14为变压器绝缘寿命预测模型数据需求图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，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。
图1为本发明实施例一提供的一种用于变压器的检修与退役评估方法的流程示意图，如图1所示，一种用于变压器的检修与退役评估方法，包括：
S101、获取变压器在当前运行环境和运行负荷时，变压器状态随时间变化呈现指数式衰减的指数值，即变压器健康指数；
S102、获取当前变压器最大检修年均净收益低于更换新设备的最大年均净收益时的寿命，即变压器的预测经济性寿命；
S103、获取变压器绝缘油中绝缘纸的剩余寿命，即变压器的预测绝缘寿命；
S104、根据全网变压器的健康指数、预测经济性寿命、预测绝缘寿命进行评估，分别根据评估后的健康指数、绝缘剩余寿命、经济性寿命对变压器进行排序。
具体地，通过获取变压器健康指数评估、绝缘寿命预测、经济性寿命评估需要的输入数据，对全网或局部的多台变压器进行健康指数、绝缘剩余寿命和经济性寿命评估，并分别对健康指数、绝缘剩余寿命、经济性寿命进行排序；既能充分考虑目前类型繁多的变压器状态信息、充分利用变压器状态数据，又能有效控制模型的复杂程度，能够更加精确高效地评估变压器的可靠性，为智能电网智能决策及分析提供信息支撑和技术基础保障。
图2为本发明实施例二提供的一种用于变压器的检修与退役评估方法，的流程示意图，如图2所示，所述方法还包括：
S105、输出基于单一指标的变压器状态排序，同时可运用改进层次分析法输出基于三个指标的变压器状态综合排序，给出优先安排检修或退役的变压器；
S106、分别设置的健康指数报警值、经济性寿命报警值和预测绝缘寿命报警值，显示正在报警变压器所在的变电站，并分别显示变电站主变的健康指数历史评估结果、经济性评估结果及历史数据、绝缘寿命预测结果及历史数据；
S107、采用不同颜色分别表示变压器的健康指数、经济性寿命和预测绝缘寿命，并在地图上分别显示不同区域的健康指数、经济性寿命和预测绝缘寿命的颜色深浅，反映不同地区的变压器整体运行情况、变压器运行经济性和变压器绝缘老化情况；
S108、通过健康指数、经济性寿命和预测绝缘寿命分别对全网或局部区域的变压器进行排序，排名靠前的为该区域优先安排检修或退役的变压器。
具体地，通过已建立的变压器健康指数评估模型、变压器绝缘寿命预测模型、变压器经济性寿命评估模型，对已获取的全网变压器特征数据进行分析，得到全网变压器的健康指数、绝缘剩余寿命、经济性寿命；根据健康指数、绝缘剩余寿命、经济性寿命评估结果，可选择任一指标输出全网或局部区域的多台变压器排序，可以在平台中报警排名最差的20台主变(数量可根据需要调整)，并多维度展示变压器的状态参数；若需要综合考虑健康指数、绝缘寿命、经济性等方面，则可选择采用专家打分及改进层次分析法输出变压器的综合排序，可在平台中输出报警排名最差的20台主变，并多维度展示变压器的状态参数。
本实施例中，决策者可根据单一指标的排序结果，选择比较重视的指标排序结果作为优先安排检修和退役的变压器。同时，还可以根据不同专家对健康指数、绝缘寿命、经济性寿命的三个指标重要性的打分，采用改进层次分析法得到全网变压器健康指数、绝缘寿命、经济性寿命的综合排序结果，为变压器的检修与退役决策提供理论依据。
进一步地，所述获取变压器在当前运行环境和运行负荷时，变压器状态随时间变化呈现指数式衰减的指数值，即变压器健康指数，具体包括：
S1011、获取变压器的相关数据，具体包括关键试验指标、出厂试验记录、组部件状态及缺陷记录、不良工况记录；
S1012、基于变压器的关键试验数据，采用基于物元可拓理论的变压器的老化状态评估方法，计算变压器的老化状态评估参数T；根据出厂试验记录计算得到变压器的基础评分B，根据组部件状态及缺陷记录计算得到变压器的缺陷修正因子F，根据不良工况记录计算得到变压器的不良工况E；
S1013、将计算得到的状态评估参数T、基础评分B、缺陷修正因子F和不良工况E代入特征参量评价模型，得到变压器健康指数。
具体地，如图3所示，以预防性试验为基础，综合考虑检修历史、运行工况、关键试验指标，进行变压器健康指数评估。基于物元理论的变压器状态评估指标体系主要由变压器的关键试验指标构成；检修历史主要提供变压器出厂关键试验数据以及组部件状态与缺陷记录，变压器的基础评分B由变压器出厂关键试验数据评估得到；缺陷修正因子F由家族性缺陷、常规缺陷、组部件可靠性、组部件外观等参量确定；不良工况E由变压器出口短路电流大小和冲击次数、过电压侵入次数、短时急救负荷次数确定；根据状态得分T、基础评分B、不良工况修正参数F和缺陷评分修正参数E之间的关系，获得变压器的健康指数。
根据带电及停电检查、试验和测试指标，可以将其归纳为各自体系下的指标层，主要由变压器的试验数据、监测数据、历史数据等组成。指标层是项目层的细化，通过进行不同的项目得到不同的指标分类；而项目层是指不同试验检查项目下的变压器状态评价因素，是从不同侧面或结构对目标层的具体描述；若干评估项目构成带电及停电下的目标层，其主要表示变压器老化状态的评估结果。由目标层、项目层和指标层构成了带电及停电检查下变压器健康指数评估指标体系，具体如图4、图5所示，图4为变压器健康指数评估带电指标体系，图5为变压器健康指数评估停电指标体系。
所述变压器的老化状态评估参数T由如下方法计算：
如图6所示，基于变压器的关键试验数据，采用基于物元可拓理论的变压器的老化状态评估方法，用于计算变压器的老化状态评估参数T。首先采用物元理论关联关系公式计算各个指标数值区间与指标各个划定等级区间之间的关联度，再结合各个指标的权重信息进行关联度和权重之间的加权运算，由底层指标联系度加权获得上一层指标对各个划定等级的联系度，经过由下至上的层层运算，得到该变压器对指定状态等级的联系度结果，最终根据该联系度结果与相关计算公式获得变压器得分T结果。
变压器的基础评分B由如下方法计算：
根据变压器出厂试验的结果，确定变压器的基础评分B。将变压器基础评分划分为以下六个部分：
(1)绝缘耐受试验B1(20分)
包括：操作冲击试验、雷电冲击试验、外施直流电压耐受试验、外施交流电压耐受试验、极性反转试验、感应耐压试验(短时和长时)。
(2)变压器性能试验B2(20分)
包括：空载损耗、空载电流、负载损耗、短路阻抗。
(3)局部放电试验B3(20分)
若试验全部一次通过为满分，有一项非一次通过则得分乘以0.6，依此类推。
(4)绝缘特性试验B4(13.2分)
包括：绝缘电阻、吸收比、极化指数、绕组连同套管对地介损。
(5)变压器特性试验B5(20分)
包括：有载分接开关试验、套管电流互感器、温升试验。
(6)其他试验B6(6.8分)
包括：声级测量、无线电干扰测量、油流带电试验。
对于每一类试验，评分规则如下：若试验全部一次通过为满分，有一项非一次通过则得分乘以0.6，两项非一次通过得分乘以0.36，三项非一次通过则得分乘以0.6^3，依此类推。
变压器基础评分B计算方式如下：
B＝B1+B2+B3+B4+B5+B6。
变压器的缺陷修正因子F由如下方法计算：
部件状态、缺陷情况主要用三个系数Fa、Fb、Fc。Fa是附件得分情况，是变压器几个重要部件在基于数理统计信息，用威布尔分布得到各部件失效概率和运行时间的概率密度函数，从而得到基于投运年限的可靠性指标，即部件的可靠性得分；Fb是故障及维修系数，是由变压器前期的故障、缺陷情况，结合工区的维修、更换配件等情况得到的；Fc是单台变压器外观状况修正系数，是由变压器主体反映的实际状况得到的，F2＝Fa×Fb×Fc。
变压器的不良工况E由如下方法计算：
变压器不良工况修正因子E的计算方式为：E＝Ed×EL×EO，对于变压器近区或出口短路，Ed根据短路电流大小和冲击次数指标量化综合得到；EL按照变压器避雷器动作次数进行计算；EO由短时急救负荷的大小与持续时间进行计算。
根据变压器的老化状态评估参数T、基础评分B、缺陷修正因子F和不良工况E之间的关系，并通过特征参量评价模型得到变压器健康指数，如下式(3)所示：
G＝(w1B+w2T)×E×F (3)。
变压器健康指数大数据分析步骤包括：
(1)特征参量获取
按照模型需要的评估指标、检修历史、缺陷记录、不良工况，形成健康指数评估的数据接口，获取全网变压器的相关数据。模型数据需求情况如图7所示。
(2)数据分析
通过设置的健康指数报警值，并显示正在报警的变电站，可调出该变电站主变的健康指数历史评估结果。其次，采用不同颜色来表示变压器的健康指数，并在地图上显示不同区域的健康指数颜色深浅，反映不同地区的变压器整体运行情况。
(3)健康指数排序
可通过健康指数对全网或局部区域的变压器进行排序，排名靠前的为该区域优先安排检修的变压器。
本实施例中，健康指数模型通过带电检测和离线试验获取变压器的关键试验指标，并结合变压器的先天情况、不良工况、缺陷记录，通过物元理论评估表征变压器整体运行状态的健康指数。因此，根据变压器台账信息、试验数据、缺陷与不良工况等数据，进行全网变压器健康指数的大数据分析，对全网变压器进行健康指数排序，为制定变压器的检修策略提供科学依据。
进一步地，所述获取当前变压器最大检修年均净收益低于更换新设备的最大年均净收益时的寿命，即变压器的预测经济性寿命，具体包括：
S1021、获取检修年均净收益评估模型的经济要素，包括：供电收入IP1、运行维护成本CO1、事故风险成本CR1、广义折旧成本CD1和检修成本CM1；
S1022、获取更换年均净收益评估模型的经济要素，包括：供电收入IP2、运行维护成本CO2、事故风险成本CR2和广义折旧成本CD2；
S1023、根据获取的检修年均净收益评估模型的经济要素和更换年均净收益评估模型的经济要素分别计算不同运行年限的年均检修收益；
S1024、当更换年均净收益大于检修年均净收益时，运行年限所对应的经济性寿命，即为该变压器的预测经济性寿命。
具体地，与电力变压器运行相关的经济要素有：供电收入、运行成本、事故风险成本、广义折旧成本、检修成本等，根据检修或更换模型的不同相关要素如图8所示，各类经济要素包括：
(1)供电收入来自电力企业销售电能至用户的收益。由于电力变压器只是整个供电链条中变电设备的一个环节，因此分摊到单台电力变压器的供电收入是整个供电收入其中的一部分，具体比重可根据整个供电链条上的总资产比例确定。
(2)运行维护成本包括设备能耗费、日常巡视检查费用和环保等其他费用。设备能耗费包括本体能耗费、辅助设备能耗费。日常巡视检查费用包括日常巡视检查需要的设备、材料、人工、管理等费用。
(3)事故风险成本指的是变压器在运行期间发生事故所造成的直接和间接损失，包括供电损失、事故恢复费用以及社会责任损失等。由于事故是偶发事件，事故风险成本应基于相应时间段的故障概率计算。
(4)广义折旧成本指的是电力变压器从投运、退役至新电力变压器投运之前所有一次性投入，计算时取在相应寿命周期内的均摊量，包括设备购置费、安装调试费、退役处置费、退役残值费、其他费用等。
(5)检修成本指的是电力变压器在役期间检修所需材料、配件、装备、人工、管理等成本以及停电的直接损失、间接损失费用的总和。
具体地，检修年均收益评估模型的经济要素如图9所示，包含以下经济要素：
(1)供电收入IP1。供电收入主要与该时间段内的负载率及购售电差价有关。
(2)运行维护成本CO1。变压器运行维护成本为变压器在整个寿命期间内所花费用的总和，包括能耗费用和运维费用。
(3)事故风险成本CR1。由故障损失×故障率计算得到。故障率可手动输入，也可以根据***默认的故障率曲线计算得到。故障损失包括***切负荷成本、故障修复成本、人员成本、环境影响成本。
(4)广义折旧成本CD1。包括：变压器初始投资成本、变压器退役成本、新旧变压器设备交接的停电损失。
(5)检修成本CM1。主要包括检修费用和停机风险损失。
根据以上检修经济要素得到的不同运行年限的年均检修收益，通过式(1)计算检修年均净收益评估模型下不同运行年限的年均检修收益：
式(1)中，t0表征当前时刻，t时刻为变压器检修时刻，Δt为检修导致的故障率下降等效的时间延长。
具体地，更换年均收益评估模型的经济要素如图10所示，包含以下经济要素：
(1)供电收入IP2。供电收入主要与该时间段内的负载率及购售电差价有关。
(2)运行维护成本CO2。变压器运行维护成本为变压器在整个寿命期间内所花费用的总和，包括能耗费用和运维费用。
(3)事故风险成本CR2。由故障损失×故障率计算得到。故障率可手动输入，也可以根据***默认的故障率曲线计算得到。故障损失包括***切负荷成本、故障修复成本、人员成本、环境影响成本。
(4)广义折旧成本CD2。包括：变压器初始投资成本、变压器退役成本、新旧变压器设备交接的停电损失。
根据以上检修经济要素得到的不同运行年限的年均检修收益，通过式(2)计算更换年均净收益评估模型下不同运行年限的年均检修收益：
式(2)中，t0表征当前时刻，t时刻为变压器检修时刻。
将电力变压器最大检修年均净收益低于更换新设备的最大年均净收益，作为达到其寿命终点、退役的条件，据此确定的寿命称为经济性寿命。电力变压器的经济寿命由寿命周期内的年均净收益最大作为判据。需要考虑2种情况，即检修与更换：
当W1(t)>W2(t)，则选择检修获得的年均净收益更大，宜选择检修。
当W1(t)<W2(t)，则选择更换获得的年均净收益更大，宜选择更换。
图11为变压器检修收益与更换收益曲线，如图11所示，当更换年均净收益大于检修年均净收益时的t即为经济性寿命终点，所对应的t-t0即可经济性寿命。
变压器经济性寿命大数据分析步骤包括：
(1)输入数据获取
按照模型需要的评估指标，形成经济性寿命评估的数据接口，获取全网变压器的相关成本数据。模型数据需求情况如图12所示。
(2)数据分析
通过设置经济性寿命报警值，并显示正在报警的变电站，可调出该变电站主变的经济性评估结果及历史数据。其次，采用不同颜色深浅来表示变压器的经济性寿命，并在地图上显示不同区域的经济性寿命颜色深浅，反映不同地区的变压器运行经济性。
(3)经济性寿命排序
可通过经济性寿命对全网或局部区域的变压器进行排序，排名靠前的为该区域优先安排检修或退役的变压器。
本实施例中，变压器的老化主要为绝缘***的老化，因此变压器寿命评估通常是对油纸绝缘***的寿命进行预测。由于变压器设计时考虑了足够的裕度，其绝缘***的老化主要受温度与水分的影响，而变压器在实际运行时很少出现满载并且水分超标的情况，因此，变压器绝缘***的寿命通常是远超过其设计寿命值。
统计结果表明，变压器很少由于技术性或使用寿命的原因退出运行，而主要受经济寿命的限制。变压器的经济寿命也是公司所关注的重点指标。变压器作为重要又昂贵的设备，对其进行状态检修的经济性分析就显得尤其重要。
变压器经济性寿命评估模型可通过计算不同运行年限的检修年均净收益与更换年均净收益，得到当更换年均净收益大于检修年均净收益的运行年限。无论此时变压器的运行状态如何，此时更换变压器已经比检修变压器更具有经济性。变压器经济性寿命评估结果对于优化电网资产管理、提供经济合理的检修与退役策略具有重要价值。
进一步地，所述获取变压器绝缘油中绝缘纸的剩余寿命，即变压器的预测绝缘寿命，具体包括：
S1031、获取变压器的油中溶解特征参量、频域介电谱、油中水分含量和负载情况；
S1032、通过油中溶解特征参量与频域介电谱评估得到变压器绝缘当前聚合度值；由频域介电谱与油中水分含量预测变压器主绝缘水分含量；由负载情况计算得到变压器的平均热点温度；
S1033、将变压器绝缘当前聚合度值、变压器主绝缘水分含量和变压器的平均热点温度输入考虑水分-温度联合影响的变压器绝缘寿命模型中，得到从当前聚合度按照当前温度和水分的降解速率到达寿命终点聚合度的时间，即为绝缘剩余寿命。
具体地，如图13所示，基于多特征参量融合的变压器绝缘寿命预测模型主要包括以下几个特征参量：
(1)油中溶解特征参量，主要包括油中溶解CO2、油中溶解糠醛含量，二者其一为必须；
(2)频域介电谱，为非必须特征参量，主要用于评估变压器主绝缘当前聚合度及水分含量；
(3)油中水分含量，为必须特征参量，通过不同温度下的油-纸水分平衡曲线，预测变压器绝缘纸中水分含量；
(4)负载情况，通过负载情况来计算变压器平均热点温度。如果没有实时的负载率数据，那么平均负载率为必须量。
在获取到以上特征参量后，由油中溶解特征参量与频域介电谱评估得到变压器绝缘当前聚合度值；由频域介电谱与油中水分含量预测变压器主绝缘水分含量，其中优先采用频域介电谱评估结果；由负载情况计算得到变压器的平均热点温度。然后，以上评估结果输入考虑水分-温度联合影响的变压器绝缘寿命模型中，可得到从当前聚合度按照当前温度和水分的降解速率到达寿命终点聚合度的时间，即为绝缘剩余寿命。
多特征参量融合的变压器绝缘剩余寿命预测模型的输入特征量获取方式如下：
(1)油中溶解特征参量
可从离线油色谱试验数据或在线监测装置获取油中溶解CO2，优先采用离线测量数据。油中溶解糠醛含量测需要进行离线测试。
(2)频域介电谱
频域介电谱是在变压器离线时对变压器施加不同频率的200～2000V电压，频率范围一般从(10-3Hz～103Hz)，记录不同频率下的介损和电容量等绝缘参数值，形成频域介电谱曲线。
(3)油中水分含量
可通过在线水分监测传感器或离线油水分测试获取变压器油水分含量。
变压器绝缘剩余寿命大数据分析步骤包括：
(1)输入数据获取
按照绝缘剩余寿命预测模型需要的指标，形成剩余寿命模型数据接口，获取全网变压器绝缘剩余寿命预测的相关数据。模型数据需求情况如图14所示。
(2)数据分析
通过设置绝缘剩余寿命报警值，并显示正在报警的变电站，可调出该变电站主变的绝缘剩余寿命预测结果及历史数据。其次，采用不同颜色深浅来表示变压器的绝缘剩余寿命，并在地图上显示不同区域的绝缘剩余寿命颜色深浅，反映不同地区的变压器绝缘老化情况。
(3)绝缘寿命排序
可通过绝缘剩余寿命对全网或局部区域的变压器进行排序，排名靠前的为该区域优先安排检修或退役的变压器。
本实施例中，变压器绝缘寿命评估可通过模型输入特征参量对变压器的绝缘***的剩余寿命进行准确评估。实际运行经验表明，绝缘油即使在长期使用之后，其绝缘击穿电压也不过下降10％左右，一般无碍运行；油的体积电阻系数和总酸值等虽然会发生较大的变化，但可以通过油的净化或再生处理甚至换新油来解决，因此绝缘油不是影响变压器寿命的主要因素。而构成固体绝缘的纤维纸，其劣化后引起的性能下降则是不可逆转的，绝缘纸的老化是决定变压器寿命的主要因素。因此，变压器绝缘寿命评估得到的结果为固体绝缘纸的寿命。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一部分实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
可以理解的是，上述方法、装置及***中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。
所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟***或者其他设备固有相关。各种通用***也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定的编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的***和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种用于变压器的检修与退役评估方法，其特征在于：包括：
S101、获取变压器在当前运行环境和运行负荷时，变压器状态随时间变化呈现指数式衰减的指数值，即变压器健康指数；
S102、获取当前变压器最大检修年均净收益低于更换新设备的最大年均净收益时的寿命，即变压器的预测经济性寿命；
S103、获取变压器绝缘油中绝缘纸的剩余寿命，即变压器的预测绝缘寿命；
S104、根据全网变压器的健康指数、预测经济性寿命、预测绝缘寿命进行评估，分别根据评估后的健康指数、绝缘剩余寿命、经济性寿命对变压器进行排序。
2.根据权利要求1所述的一种用于变压器的检修与退役评估方法，其特征在于：所述获取变压器在当前运行环境和运行负荷时，变压器状态随时间变化呈现指数式衰减的指数值，即变压器健康指数，具体包括：
S1011、获取变压器的相关数据，具体包括关键试验指标、出厂试验记录、组部件状态及缺陷记录、不良工况记录；
S1012、基于变压器的关键试验数据，采用基于物元可拓理论的变压器的老化状态评估方法，计算变压器的老化状态评估参数T；根据出厂试验记录计算得到变压器的基础评分B，根据组部件状态及缺陷记录计算得到变压器的缺陷修正因子F，根据不良工况记录计算得到变压器的不良工况E；
S1013、将计算得到的状态评估参数T、基础评分B、缺陷修正因子F和不良工况E代入特征参量评价模型，得到变压器健康指数。
3.根据权利要求1所述的一种用于变压器的检修与退役评估方法，其特征在于：所述获取当前变压器最大检修年均净收益低于更换新设备的最大年均净收益时的寿命，即变压器的预测经济性寿命，具体包括：
S1021、获取检修年均净收益评估模型的经济要素，包括：供电收入IP1、运行维护成本CO1、事故风险成本CR1、广义折旧成本CD1和检修成本CM1；
S1022、获取更换年均净收益评估模型的经济要素，包括：供电收入IP2、运行维护成本CO2、事故风险成本CR2和广义折旧成本CD2；
S1023、根据获取的检修年均净收益评估模型的经济要素和更换年均净收益评估模型的经济要素分别计算不同运行年限的年均检修收益；
S1024、当更换年均净收益大于检修年均净收益时，运行年限所对应的经济性寿命，即为该变压器的预测经济性寿命。
4.根据权利要求3所述的一种用于变压器的检修与退役评估方法，其特征在于：通过式(1)计算检修年均净收益评估模型下不同运行年限的年均检修收益：
式(1)中，t0表征当前时刻，t时刻为变压器检修时刻，Δt为检修导致的故障率下降等效的时间延长。
5.根据权利要求3所述的一种用于变压器的检修与退役评估方法，其特征在于：通过式(2)计算更换年均净收益评估模型下不同运行年限的年均检修收益：
式(2)中，t0表征当前时刻，t时刻为变压器检修时刻。
6.根据权利要求1所述的一种用于变压器的检修与退役评估方法，其特征在于：所述获取变压器绝缘油中绝缘纸的剩余寿命，即变压器的预测绝缘寿命，具体包括：
S1031、获取变压器的油中溶解特征参量、频域介电谱、油中水分含量和负载情况；
S1032、通过油中溶解特征参量与频域介电谱评估得到变压器绝缘当前聚合度值；由频域介电谱与油中水分含量预测变压器主绝缘水分含量；由负载情况计算得到变压器的平均热点温度；
S1033、将变压器绝缘当前聚合度值、变压器主绝缘水分含量和变压器的平均热点温度输入考虑水分-温度联合影响的变压器绝缘寿命模型中，得到从当前聚合度按照当前温度和水分的降解速率到达寿命终点聚合度的时间，即为绝缘剩余寿命。
7.根据权利要求1所述的一种用于变压器的检修与退役评估方法，其特征在于：还包括：
S105、输出基于单一指标的变压器状态排序，同时可运用改进层次分析法输出基于三个指标的变压器状态综合排序，给出优先安排检修或退役的变压器。
8.根据权利要求1所述的一种用于变压器的检修与退役评估方法，其特征在于：还包括：
S106、分别设置的健康指数报警值、经济性寿命报警值和预测绝缘寿命报警值，显示正在报警变压器所在的变电站，并分别显示变电站主变的健康指数历史评估结果、经济性评估结果及历史数据、绝缘寿命预测结果及历史数据。
9.根据权利要求1所述的一种用于变压器的检修与退役评估方法，其特征在于：还包括：
S107、采用不同颜色分别表示变压器的健康指数、经济性寿命和预测绝缘寿命，并在地图上分别显示不同区域的健康指数、经济性寿命和预测绝缘寿命的颜色深浅，反映不同地区的变压器整体运行情况、变压器运行经济性和变压器绝缘老化情况。
10.根据权利要求1所述的一种用于变压器的检修与退役评估方法，其特征在于：还包括：
S108、通过健康指数、经济性寿命和预测绝缘寿命分别对全网或局部区域的变压器进行排序，排名靠前的为该区域优先安排检修或退役的变压器。
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