基于AHP-EW的变压器健康状态画像研究_张立柱.pdf
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1、2023 1期 基于 的变压器健康状态画像研究张立柱,高慧,张林峰,李雅文,武同宝(国网泰安供电公司,山东 泰安 )摘要:由于变压器内部结构复杂,涉及数据海量、价值密度低及状态评价主观臆断性强,使得变压器的使用门槛较高,维护过程中也较难对其精准定位,因此为方便设备管理人员及时掌握变压器的健康状态,构建了一套变压器状态评价指标体系,并采用层次分析法和熵权法确定指标综合权重,使得画像结果更客观、可靠,完成变压器定期检修到状态检修的转变,为电力运维人员提供较好的指导作用。关键词:配电变压器;评价指标体系;层次分析法;熵权法;健康状态画像中图分类号:,(,):,:;基金项目:国网山东省电力公司科技项目
2、“融合画像展示及智能决策的供电服务数据地图系统研究”(编号 )收稿日期:作者简介:张立柱(),通信作者,研究方向为配电设备检修及精益化运维;高慧(),高级经济师,研究方向为配网调度、配电设备监测及客户优质服务;张林峰(),硕士,副高级工程师,研究方向为配网调度、配电设备监测及配电自动化运维;李雅文(),硕士,副高级工程师,研究方向为配电二次运检、配电设备监测及抢修指挥;武同宝(),副高级工程师,研究方向为供电可靠性管理。引言变压器是电力系统中重要的输配电设备,为保障它的稳定运行,电力系统会定期进行检修,然而在没有判断其健康状态的情况下,这种检修方式效率不高且耗费大量的人力,运维效果不佳。变压器
3、健康状态画像是决定其检修决策的基础。变压器状态画像的主要目的是准确评价变压 器 的 健 康 状 态,指 导 相 关 人 员 及 时 进 行 精 准 抢修。电力行业在进行设备健康状态画像时,很多是通过设备负载率、油温等指标是否超过阈值来判定,并给予相应的健康分值,然后根据配电网相关设备的评价标准判断变压器的运行状态。但这种方法有一个弊端,那就是在确定指标的权重时,过于依赖专家经验,导致画像结果不精确。近年来,为了能更准确地评估设备运行状态,很多学者在这方面进行了大量研究。文献 在得到设备的状态量指标后,通过关联规则技术对各状态量间的隐含关系进行分析,得出权重系数,实现设备健康画像。文献在研究营配
4、数据融合的基础上,提出配电网运行状态的评估指标体系,然后用 方法计算各指标权重因子,进行配电网运行状态画像。文献 采用改进的均值算法对配电网多源数据进行聚类分析,然后结合雷达图评价方法,实现运维事件序列的关联挖掘与展示。文献 利用模糊层次分析法建立联系度评价模型,从而实现对变压器健康状态的评价。文献 引入模糊理论建立综合指标评价模型,但单一权重问题导致个别参数异常,最终影响评价结果。本文综合考虑变压器的电气试验数据、绝缘油特性和油中溶解气体多项指标数据,构建设备状态评价指标体系,然后运用层次分析法和熵权法确定指标组合权重,最终 以 可 视 化 的 方 式 实 现 变 压 器 健 康 状 态 画
5、 像 的展示。指标体系构建变压器健康状态涉及因素众多,而且各个因素的影响程度也不尽相同。本文在遵循指标体系构建原则的基础理论研究电工技术 中国电工网上,建立能反映变压器健康状态的评价指标体系。指标体系构建原则在构建变压器状态画像指标体系时,要严格遵循以下原则。()有效性原则。评价指标要和变压器的运行状态密切相关,能反映变压器的工作状况。()易获取性原则。评价指标要能简单获取或容易检测,技术上可行,便于操作。()相对独立性原则。应最大程度去除冗余特征,保证各指标间的相对独立性,避免评价指标之间相互重叠。()一致性原则。指标体系中所有的评价指标都应和评价目标相一致,不应包含与评价目标无关的指标,也
6、不应包含意义相互冲突的指标。()系统性原则。指标体系要能从整体上反映变压器的运行工况。指标体系本节将变压器多维特征进行整合,提取能反映变压器健康状态且容易计算的各个状态量作为评价指标,构建配电变压器健康状态评价指标体系,包含目标层、准则层和指标层。其中,准则层包含电气试验数据、绝缘油特性和油中溶解气体含量,并从各准则层中选取部分状态量作为底层指标,依据国家电网公司导则文件 进行各项指标的计算。构建的指标体系见表。表变压器健康状态评价指标体系目标层准则层指标层配电变压器运行状态评价()电气试验()吸收比()直阻不平衡率()绕阻介损()铁芯接地电流()绝缘油特性()油中微水质量分数()击穿电压()
7、油的介质损耗()油中溶解气体()氢气含量()乙炔含量()总烃含量()指标权重设定方法本文提出的变压器健康状态画像主要包括设备特征标签提取、指标权重赋值和画像展示。在指标权重赋值过程中,选 择 将 层 次 分 析 法(,)和熵权法(,)相结合,充分利用它们主、客观赋权的优点,实现变压器状态评价指标的权重计算。基于层次分析法的权重计算方法层次分析法()是一项用来解决多目标、多层次且难以完全用定量的方法去解决的主观赋权法。它首先将复杂目标分解成多个子目标,不同层的目标划分粒度不同,按照目标层、准则层和指标层的结构构建模型,然后计算各项指标权重,最终得出优化的决策。()构造判断矩阵。设准则层为,对应的
8、指标层元素为,由评价者给出在准则下相对于的重要性形成判断矩阵。判断矩阵的构造方法有三标度法和九标度法,本文采用互反性标度,即指标相对于指标的相对重要性来度量,取值为及其倒数,见表。表 判断矩阵标度取值方法重要性定义标度重要性定义标度指标和指标同等重要 指标比指标稍微不重要指标比指标稍微重要 指标比指标明显不重要指标比指标明显重要 指标比指标非常不重要指标比指标非常重要 指标比指标绝对不重要指标比指标绝对重要()基于特征根法计算判断矩阵的特征值和特征向量。判断矩阵的最大特征值对应的特征向量是该层指标的权重值。()一致性检验。在实际评价变压器状态的各个指标时可能会出现评价片面或模糊的情况,为使各指
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