摘要:对变电站设备进行故障风险分析是保障设备安全经济运行的必要手段,是控制整个电网风险的基础。综合应用因果网络图、领结模型 理论,提出了一种基于故障模式的输变电设备故障风险量化分析方法。针对输变电设备当前可能面临的某种故障模式,确定其在因果网络图 中的位置,并依据网络连接关系进行向前探究故障原因和向后预测后果的双向搜索,形成以该故障模式为中心并包含左右两侧因果关系的领 结模型,定性的分析该故障模式的发展过程。最后依据故障特点将故障发展过程划分为不同的状态阶段,基于故障模式的故障风险分析方法 可给出故障演变过程和故障风险量化值,使设备的风险控制更有针对性。
关键词:变电站设备;故障模式;故障风险;因果网络图;领结模型
0 引言
输变电设备是电力系统的重要组成部分,保证其可靠运行是维持电网安全运行的基础。从电力企业的角度来看,在确保设备安全运行的同时 ,还应考虑设备管理的经济性,追寻经济效益的最大化。
风险这一概念能综合考虑设备的技术性和经济性,纳入各种决策影响因素,是设备管理中不可或缺的重要环节。研究输变电设备的故障风险 是保障运行安全性与经济性、减少运行风险的必要手段,是控制整个电网风险的基础。
1 关系网络图的形成
目前对输变电设备进行故障模式分析常采用故障模式与影响分析方法。可对输变电设备故障进行全面分析,确定故障模式、故障原因、故障 后果、故障征兆、检测方法、采取措施等。简单的用非有即无两种状态描述,而是存在着故障模式严重程度的变化,用多时态描述更为合理 ;③逻辑关系的确定性,如一个事件A 的原因由常用的“或门”连接多个原因事件B,只要B 中一个事件发生,则认为A 一定发生,而实际情 况中输变电设备故障模式之间为不确定性关系,用概率关系描述更为合理。另外,结合风险控制的需要,采取控制措施时不仅要探究潜在风 险的原因,从根源上预防风险,还需分析潜在风险的后续发展,从风险后果上减轻损失。对于此类有向前向后双向分析需求的情况,网络图 的形式更为合理。同时网络的形式也利于使用计算机进行自动分析,能够采用各种路径搜索算法寻找特定故障模式的原因与后果。鉴于输变 电设备故障的网络图中各节点之间存在因果关系,本文将基于因果网络图描述其关系。
输变电设备故障的因果网络图中,子节点一般为某种故障模式,父节点则为故障因素或其他类故障模式。首先确定输变电设备的常见故障模 式,然后依次分析每个故障模式的原因与后果,最终形成整体的故障因果网络图。从图1可以看出,因果网络图与故障树在结构上比较相似, 但更为灵活,所以在构建因果网络图时,可以借助于已有的故障树结构。
2 基于领结模型的输变电设备故障分析
在建立因果网络图后,即可对输变电设备的故障风险进行初步分析。不仅要预测当前故障模式的后续发展过程,还要探究当前故障模式的原 因,即前文提到的“向前向后”双向分析。
如图1 所示:
图1 领结模型图
关键事件位于图形的中间,左侧为原因,其中直接与关键事件连接的事件称为直接原因。右侧为后果,直接与关键事件连接的事件称为直接 后果,整个图形形成了领结式结构。领结模型包含了输变电设备当前故障模式的所有原因与结果,使得故障风险分析更全面合理,另外也可 以研究故障风险的防御问题,在后果节点处设置相应的安全屏障,减免故障风险。
3变压器绕组故障网络图的构建
基于公司的变压器故障统计,确定了绕组的常见故障模式,借鉴已有的故障模式和故障树分析,构建了绕组故障模式的因果网络。部件故障 模式和故障原因分别用矩形和椭圆形表示,最终的故障模式以六边形表示。不同部件间用不同的颜色区分以观察故障在部件间的传播过程, 将不能归属为部件的其他因素,如故障原因中的随机应力、人为因素等单独划分为一类。值得注意的是,这种简化的构建方式是为了更加清 晰直观的展示绕组在每种应力作用下各故障模式自左至右的演变过程,有利于研究各种应力的作用机理,为以后分析实际中更加复杂的故障 因果关系奠定基础。
4基于模型的定性分析
根据上文提到的领结模型建立方法,在因果网络图中搜索每种故障模式的原因与后果节点,即可建立相应的领结模型。图2 为绕组过热的领 结模型:
图2 为绕组过热的模型
由图可见,绕组过热的原因中含有绝缘油的作用,这是因为它们物理位置和功能上有连接,造成部件间的故障传播。绕组过热的直接原因可 以分为3类:固有故障隐患(统包绝缘膨胀、导线制造不良)、应力(过载)和其他部件影响(绝缘油散热不良)。基于领结模型可对故障模 式的原因进行逐一分析,从而设定相应的预防措施,减轻故障模式的后果。对于绕组过热这一故障模式来说,其会导致绕组绝缘老化,绕组 的绝缘强度和机械强度下降,最终因不能抵御外界的应力作用而被破坏,即造成绕组短路。
5结论
基于故障模式的故障风险分析可给出故障演变形式和风险的量化值,更有针对性的服务于后期的风险控制和运维管理。因果网络图可直观描 述输变电设备常见故障模式的演变过程,领结模型用于定性分析故障模式的故障原因和故障后果,半马尔科夫过程用于定量化分析故障的风 险。三者相辅相成,共同构成输变电设备故障风险分析体系。
参考文献:
[1]廖瑞金,孟繁津,周年荣等。基于集对分析和证据理论融合的变压器内绝缘状态评估方法。《高电压技术》2014
[2]谢 静,束洪春,王科,等。基于模糊分层理论的高压开关柜状态评估算法。《高电压技术》2014,
论文作者:曾志迅,邱现民,李聪,乔鞒
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
标签:故障论文; 模式论文; 绕组论文; 风险论文; 设备论文; 领结论文; 因果论文; 《电力设备》2018年第10期论文;