考虑热老化的油浸式变压器比例风险模型.pdf

第29卷第2期
电力科学与技术学报
Vol 29 No. 2
2014年6月
JOURNAL OF EIECTRIC POWER SCIENCE AND TECHNOLOGY
Jun,2014
考虑热老化的油浸式变压器比例风险模型
郭创新,何迪1,张金江1,鹿鸣明2,杨秀瑜2
(1.浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;2.深圳供电局,深圳518001)
摘要:根据油浸式变压器中不可修复故障和可修复故障的不同机理,搭建适用于表征变压器故障率的比例风险
模型;模型中基准故障率函数采用温升老化模型,并以劣化分级健康状态作为连接函数协变量,采用变形后的极大
似然估计法进行参数拟合,减少了对数据量的依赖。该模型能综合考虑热老化和设备健康状态的影响,可以得出
较为准确的检测间隔期,有助于电力部门合理安排检修计划,具有较好的应用前景。
关键词:油浸式变压器;比例风险模型;故障率;极大似然估计;劣化分级健康状态
中图分类号:TM411文献标识码:A文章编号:1673-9140(2014)02-0014-0
A Proportional Hazard Model for oil-immersed transformer
concerning thermal aging
GUO Chuang-xin HE Di], ZHANG Jin-jiang, LU Ming-ming, YANG Xiu-yu'
(1. College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2. Shenzhen Power Supply Bureau, Shenzhen 518001, China)
Abstract: Based on different mechanisms of repairable and unrepairable faults for oil-immersed
transformer, The Proportional Hazard Model (PHM) which is applicable to characterize the fail
ure rate of the transformer was proposed in this paper. This model adopted temperature-based
aging model as the baseline hazard function, and utilized the deterioration classifiable health sta
tus as the covariant of the link function. The deformed maximum likelihood estimation (MLE)
was used to estimate the models parameters to reduce the dependence on data amount. This mod
el, which comprehensive considered the thermal aging process and the health statue of the equip
ment, can comparative exactly infer detection interval in order to help electricity sector arrange
maintenance plan reasonably and has a good application prospect.
Key words: oil-immersed transformer; proportional hazard model; failure rate; maximum-likeli-
hood estimation deterioration classifiable health status
收積日期:2014-05-15
甚金项目:国家自然科学基金(51177143);国家高技术研究发展计划(“863”计划)(2011AAO5A120);浙江省自然科学基金(1.Z12E07002)
通讯作者:郭创新(1969-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事输变电设备状态检修、智能信息处理技术及其在电力系统中应用的研
i;E-mail;guochuangxin@zju.edu.cn
第29卷第2期
郭创新,等:考虑热老化的油浸式变压器比例风险模型
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电力变压器是电力系统安全、可靠运行的关键
枢纽设备,其健康水平直接影响着整个电力系统的1比例失效模型
安全运行。
一般情况下,变压器自身热积累及服役环境的
在比例失效模型中,令变压器失效时间(设备从
共同作用导致了变压器故障,其服役期间的故障开始投运到首次发生故障而停止运行的时间)为
率趋势可认为服从浴盆曲线,投运初期故障率较T故障概率分布函数为F(t),故障概率密度函数
高,之后故障率变化平稳,超过一定期限后随着服役
为f(t),可靠度函数为R(t),若设备在(0,t]都可
年限的增加,故障率逐渐升高且趋势变急。故障率靠运行,在(t,t+△]内发生故障的概率为
Pr(t是变压器评判体系的重要指标?,对于及早发现变
Pr(なt)
Pr(Tct
压器内部潜伏性故障、了解故障严重度、掌握故障的
F(t+△t)ーF(t)
发展趋势意义重大[
R(t)
(1)
根据是否从历史数据进行数学统计分类,故障将式(1)两边同除以△t,令△t趋于0并取极限,得
率模型可分为历史数据统计模型和非历史数据统计到故障率函数h(1)
模型。相比于前者,后者充分考虑了变压器个体差
Pr(tz)
ん(t)=lim
异性,相对精确。根椐适用的故障类型的不同,后者
△r→0十
可分为①针对不可修复故障的故障率模型,如老
F(t+△t)ーF(t)1f(t)
。(2)
△t→十
R(t R(t)
化失效?模型,是对变压器内部绝缘材料在变压器
定义变压器的故障风险r为到检测时间t变压
累积热效应作用下造成的不可逆损耗进行的建模;
器正常工作,但在接下来的检测间隔期△t内发生故
②针对可修复故障的故障率模型,如以设备状态
障的概率,可以表示为
为输入的健康指数模型?,可以充分数据化变压
器的在线监测信息、巡检信息以及相关状态试验结
=Pr(tt)=1_(t+△t)
R(t)
果81,同时响应变压器在实际运行过程由于维护操
(3)
作导致健康度上升的过程?;③针对随机故障的故求解式(3),可得
障率模型,模型输人一般为雷电等难以预估的气象
ln(1ーr)=h(s)ds
ん(s)d
(4)
因素,或者不可预见性人为事故引起的故障,现今较
将式(2)变形,可得故障率函数为
成熟的有天气相依的偶然失效模型?和炳状态的天
ん(;Z)=ho(な)exp(yZ)
气模型的;①故障率综合模型,不可修复故障和可修
式中h。(な)表示以时间为自变量的基本故障率;Z
复故障各有优势和侧重,但现有研究两者关系并进

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