本發(fā)明涉及電工
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種分體式變壓器冷卻系統(tǒng)效能評價方法。
背景技術(shù)：
：由于城區(qū)的用電負(fù)荷快速增加，城區(qū)內(nèi)變電站的建設(shè)數(shù)量隨之增長。綜合考慮土地占用面積及城市環(huán)境協(xié)調(diào)等問題，在北京、上海等大型都市的新建110kv級以上變電站中地下變電站及戶內(nèi)變電站的比例越來越大。由于空間限制和電力設(shè)備散熱需求，地下變及戶內(nèi)變的變壓器的冷卻系統(tǒng)往往采用與變壓器本體分體設(shè)計的方式，即分體式變壓器。在冷卻效能評價及冷卻效能評價技術(shù)體系研究方面，國內(nèi)外未見對于分體冷卻系統(tǒng)的效能評價及相應(yīng)的技術(shù)體系。目前國家電網(wǎng)公司已經(jīng)建立了對電力設(shè)備狀態(tài)評價的技術(shù)體系，但是關(guān)注點(diǎn)是主設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對于分體冷卻系統(tǒng)這一近年來逐步增多的輔助設(shè)備并無詳細(xì)的評價體系。分體式變壓器冷卻系統(tǒng)的效能評價對分體式變壓器冷卻效能系統(tǒng)的使用、管理有著導(dǎo)向、診斷、管理、鑒定等重要作用，對變壓器的運(yùn)維具有重要意義。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種分體式變壓器冷卻系統(tǒng)效能評價方法，通過層次分析法來解決其中的核心能力矩陣問題，確保效能評判的有效性。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種分體式變壓器冷卻系統(tǒng)效能評價方法，包括：采用adc法對變壓器冷卻系統(tǒng)完成特定實驗任務(wù)的能力和質(zhì)量進(jìn)行量化，adc法是根據(jù)可用性、可信性和能力來進(jìn)行評價；采用aph法確定能力的影響因素各層指標(biāo)權(quán)重及指標(biāo)層綜合權(quán)重；可用性是在開始實驗任務(wù)時對分體冷卻系統(tǒng)狀態(tài)的度量；可信性表示分體冷卻系統(tǒng)在已知狀態(tài)下進(jìn)入實驗，實驗過程中分體冷卻系統(tǒng)在某時刻處于某狀態(tài)的度量；能力為分體冷卻系統(tǒng)在實驗過程中所處狀態(tài)已知的情況下，完成某種特定實驗任務(wù)的度量?？尚判匀Q于可維修性、可靠性因素。adc法的函數(shù)具體為可用性、可信性和能力對應(yīng)可用性矩陣a、可信性矩陣d、能力矩陣c的乘積，描述為e＝adc，式中：a＝[a1，a2，…，an]，an為開始實驗任務(wù)時評價對象處于狀態(tài)i的概率，∑an＝1；dij為冷卻系統(tǒng)所處于i狀態(tài)開始實驗任務(wù)，在實驗過程中由i轉(zhuǎn)換為j的狀態(tài)概率，且∑jdij＝1；cij為分體冷卻系統(tǒng)可用條件下，第j個品質(zhì)因數(shù)的值。分體冷卻系統(tǒng)有可用和不可用兩種狀態(tài)，可用性矩陣a[a1，a2]，a2＝1-a1，式中：a1——評價對象處于可用狀態(tài)的概率；a2——評價對象處于不可用狀態(tài)的概率；mtbf——評價對象平均故障間隔時間，相鄰兩次故障間平均工作時間，表示為ti為評價對象發(fā)生在第i次故障之前的工作時間，n為故障間隔時間數(shù)；mttr為評價對象平均故障修復(fù)時間，指出現(xiàn)故障到恢復(fù)正常工作所需時間的平均值，表示為其中δti為第i次故障的修復(fù)時間，n為故障次數(shù)?？尚判跃仃嘾具體為式中，d11,d12——系統(tǒng)在實驗開始是處于可用狀態(tài)，在結(jié)束后處于可用和不可用狀態(tài)的概率：d21,d22——系統(tǒng)在開始實驗時處于不可用狀態(tài)，實驗結(jié)束后處于可用和不可用狀態(tài)的概率。對于分體冷卻系統(tǒng)，開始實驗時處于不可用狀態(tài)的設(shè)備在實驗系統(tǒng)中不予維修，因此，mtbf——評價對象平均故障間隔時間，相鄰兩次故障間平均工作時間，表示為ti為評價對象發(fā)生在第i次故障之前的工作時間，n為故障間隔時間數(shù)。根據(jù)能力矩陣c的求解的不同包括兩種情況：第1種情況：分體冷卻系統(tǒng)連續(xù)工作，cj根據(jù)實驗結(jié)束時系統(tǒng)所處的狀態(tài)能完成實驗的概率計算，此時第2種情況：分體冷卻系統(tǒng)不是連續(xù)工作，cj的計算應(yīng)先計算[cij],其中元素cij為由狀態(tài)i轉(zhuǎn)移到狀態(tài)j完成實驗的概率，影響能力的因素包括：系統(tǒng)組成p1，包括分體式變壓器的冷卻方式q11，冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)q12，散熱器內(nèi)的流動速度q13；使用規(guī)則p2，包括分體式變壓器冷卻系統(tǒng)運(yùn)行散熱器數(shù)q21，輔助降溫措施的使用時間q22；環(huán)境因素p3，包括散熱器所處的大環(huán)境的風(fēng)速q31、濕度q32、溫度q33。指標(biāo)層權(quán)重及一致性檢驗指標(biāo)為：采用aph法確定各層指標(biāo)權(quán)重及指標(biāo)層綜合權(quán)重，各層指標(biāo)權(quán)重及指標(biāo)層綜合權(quán)重為：本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明能夠有效的評判出分體式變壓器的冷卻系統(tǒng)的效能，具有較高的操作性，對提高分體式變壓器的冷卻效果使之充分利用有著良好的應(yīng)用價值。附圖說明圖1本發(fā)明的流程圖；圖2分體式冷卻系統(tǒng)能力遞階層次結(jié)構(gòu)。具體實施方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種分體式變壓器冷卻系統(tǒng)效能評價方法，包括：分體式變壓器冷卻系統(tǒng)效能的定義：在特定的時間和條件下，變壓器冷卻系統(tǒng)完成特定實驗任務(wù)的能力和質(zhì)量。及分體式變壓器評價體系的建立。及分體式變壓器效能的評定方法包括：采用adc法對變壓器冷卻效能進(jìn)行量化，并通過層次分析法來解決核心能力矩陣的確定。其中，分體式變壓器評價體系具體包括：系統(tǒng)組成(分體式變壓器的冷卻方式，冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，散熱器內(nèi)的循環(huán)速度)，使用規(guī)則(分體式變壓器冷卻系統(tǒng)開幾組熱交換器或散熱器，輔助降溫措施的使用時間)以及環(huán)境因素(散熱器所處的大環(huán)境的風(fēng)速、濕度溫度等)。其中，adc法根據(jù)可用性(availability)、可信性(dependability)和能力(capacity)來評價裝備效能(effectiveness)，這三大要素可以組合成一個表示裝備系統(tǒng)總性能的單一效能度量進(jìn)一步的，adc法中可用性(availability)是指在開始實驗任務(wù)時分體冷卻系統(tǒng)狀態(tài)的度量，即分體冷卻系統(tǒng)處于某一狀態(tài)的概率，與分體冷卻系統(tǒng)自身的可靠性、維修性有關(guān)。進(jìn)一步的，可信性(dependability)為可信性矩陣，表示分體冷卻系統(tǒng)在已知狀態(tài)下進(jìn)入實驗，實驗過程中分體冷卻系統(tǒng)在某時刻處于某狀態(tài)的度量，這個度量可以完成相關(guān)狀態(tài)實驗的概率。分體冷卻系統(tǒng)的可信度取決于可維修性、可靠性等因素。進(jìn)一步的，能力(capacity)為分體冷卻系統(tǒng)在實驗過程中所處狀態(tài)已知的情況下，完成某種特定實驗任務(wù)的度量，這種能力由分體冷卻系統(tǒng)的多種性能集中體現(xiàn)出來，因此能力矩陣應(yīng)該以特定的問題為依據(jù)。進(jìn)一步的，能力是評價分體冷卻系統(tǒng)效能的核心，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素眾多且不易統(tǒng)一量化，如何衡量其能力成為研究分體冷卻系統(tǒng)效能的核心問題。采用層次分析法(ahp)來解決能力向量的問題如圖1所示，本實施例中根據(jù)評價方法建立的一套評價指標(biāo)體系。變壓器冷卻系統(tǒng)的效能取決于在一定的約束條件下，該系統(tǒng)在完成某項預(yù)期的實驗任務(wù)時所發(fā)揮的能力大小。由于系統(tǒng)效能與系統(tǒng)輸出特性之間有著密切的聯(lián)系，因此系統(tǒng)所發(fā)揮的能力可以用系統(tǒng)的某種輸出特性加以描述。變壓器分體冷卻系統(tǒng)的輸出的影響因素有很多，變壓器分體冷卻系統(tǒng)的效能在于對變壓器所產(chǎn)生的冷卻作用，對變壓器分體冷卻系統(tǒng)進(jìn)行效能評定要建立與被評估對象相適應(yīng)的衡量標(biāo)準(zhǔn)，對分體冷卻系統(tǒng)進(jìn)行評價的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是綜合了多種信息的測度體制。變壓器分體冷卻系統(tǒng)評價體系中含有3個要素，一是能夠全面反映分體冷卻系統(tǒng)性能狀態(tài)的度量體系，即指標(biāo)體系；二是指標(biāo)系統(tǒng)中各項指標(biāo)對分體冷卻系統(tǒng)總體效能的貢獻(xiàn)影響方向，即效應(yīng)取向；三是，指標(biāo)體系中各因素對分體冷卻系統(tǒng)效能影響的大小，即各個因素占所有因素的權(quán)重。對變壓器分體冷卻系統(tǒng)效能評價的指標(biāo)體系包括以下三方面內(nèi)容:(1)反映分體冷卻系統(tǒng)組成的指標(biāo)體系；(2)反映分體冷卻系統(tǒng)使用規(guī)則的指標(biāo)體系；(3)反應(yīng)分體冷卻系統(tǒng)所處環(huán)境因素的指標(biāo)體系；一般來說，以上幾個方面的內(nèi)容可以構(gòu)建分體冷卻系統(tǒng)效能評價的指標(biāo)體系，但是在實際的應(yīng)用中要根據(jù)實際情況進(jìn)行分析，根據(jù)不同的分體冷卻系統(tǒng)建立實用的評價指標(biāo)體系。分體冷卻系統(tǒng)效能評價的核心是其評價指標(biāo)體系的建立，指標(biāo)體系建立的正確與否直接影響到評價結(jié)果，在建立評價指標(biāo)體系時必須深刻分析評價對象所處的狀態(tài)，一般評價指標(biāo)體系的建立遵守以下原則：(1)系統(tǒng)性原則，所選取的效能指標(biāo)應(yīng)能全面反映被評價對象的綜合情況，保證評價的全面性和可信度；(2)方向性選擇，評價結(jié)果對評價對象起著反饋和導(dǎo)向作用，設(shè)計評價體系時應(yīng)當(dāng)把握住評級體系的方向，使評價對象向正確的目標(biāo)邁進(jìn)；(3)一致性原則，各指標(biāo)應(yīng)與分析的目標(biāo)一致，分析指標(biāo)間不相互矛盾；(4)實用可操作性原則，根據(jù)分體冷卻系統(tǒng)所處的狀態(tài)，所設(shè)計的指標(biāo)應(yīng)該能夠被定義表示，即能夠通過數(shù)學(xué)公式、統(tǒng)計等方法獲得，指標(biāo)本身有實際意義，具備可操作行；(5)實效性原則，效能指標(biāo)需要隨著分體冷卻系統(tǒng)使用階段性的變化而不斷調(diào)整，因此要不斷修正效能指標(biāo)。在確定評價指標(biāo)體系之后，采用adc法對分體式變壓器的冷卻效能進(jìn)行評價。adc法根據(jù)可用性(availability)、可信性(dependability)和能力(capacity)來評價裝備效能(effectiveness)，這三大要素可以組合成一個表示裝備系統(tǒng)總性能的單一效能度量，其函數(shù)表達(dá)式為e＝adc(1)式中：a＝[a1，a2，…，an],an為開始實驗任務(wù)時評價對象處于狀態(tài)i的概率，∑an＝1；dij為冷卻系統(tǒng)所處于i狀態(tài)開始實驗任務(wù)，在實驗過程中由i轉(zhuǎn)換為j的狀態(tài)概率，且∑jdij＝1；cij為分體冷卻系統(tǒng)可用條件下，第j個品質(zhì)因數(shù)的值。分體冷卻系統(tǒng)的效能可以用多個不同的指標(biāo)表示，每一個指標(biāo)就是一個品質(zhì)因數(shù)，分體冷卻系統(tǒng)效能的優(yōu)劣通過這些品質(zhì)因數(shù)表征。品質(zhì)因數(shù)通常用概率表示，分體冷卻系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)的性質(zhì)和數(shù)量在很大程度上取決于被評價對象所承擔(dān)的具體實驗任務(wù)等因素。由于分體冷卻系統(tǒng)的使用環(huán)境、使用條件的確定，其效能也就相應(yīng)的確定了。因此adc法的定義及其計算模型能夠很好的將分體冷卻系統(tǒng)的效能進(jìn)行量化。(1)可用性a：是指在開始實驗任務(wù)時分體冷卻系統(tǒng)狀態(tài)的度量，即分體冷卻系統(tǒng)處于某一狀態(tài)的概率，與分體冷卻系統(tǒng)自身的可靠性、維修性有關(guān)。由于分體冷卻系統(tǒng)只有可用和不可用兩種狀態(tài)，即a＝[a1，a2](2)α2＝1-α1(4)式中：α1——評價對象處于可用狀態(tài)的概率；α2——評價對象處于不可用狀態(tài)的概率；mtbf——評價對象平均故障間隔時間，即相鄰兩次故障間平均工作時間，表示為ti為評價對象發(fā)生在第i次故障之前的工作時間，n為故障間隔時間數(shù)；mttr為評價對象平均故障修復(fù)時間，指出現(xiàn)故障到恢復(fù)正常工作所需時間的平均值，表示為其中δti為第i次故障的修復(fù)時間，n為故障次數(shù)；(2)可信性d：d為可信性矩陣，表示分體冷卻系統(tǒng)在已知狀態(tài)下進(jìn)入實驗，實驗過程中分體冷卻系統(tǒng)在某時刻處于某狀態(tài)的度量，這個度量可以完成相關(guān)狀態(tài)實驗的概率。分體冷卻系統(tǒng)的可信度取決于可維修性、可靠性等因素。由于在開始實驗時只有可用和不可用兩種狀態(tài)，因此可信矩陣為：式中：d11,d12——系統(tǒng)在實驗開始是處于可用狀態(tài)，在結(jié)束后處于可用和不可用狀態(tài)的概率：d21,d22——系統(tǒng)在開始實驗時處于不可用狀態(tài)，實驗結(jié)束后處于可用和不可用狀態(tài)的概率。對于分體冷卻系統(tǒng)而言，開始實驗時處于不可用狀態(tài)的設(shè)備在實驗系統(tǒng)中是不予維修的，因此(3)能力c：能力c為分體冷卻系統(tǒng)在實驗過程中所處狀態(tài)已知的情況下，完成某種特定實驗任務(wù)的度量，這種能力由分體冷卻系統(tǒng)的多種性能集中體現(xiàn)出來，因此能力矩陣應(yīng)該以特定的問題為依據(jù)。分體冷卻系統(tǒng)的能力計算分為兩種情況：第1種情況：分體冷卻系統(tǒng)連續(xù)工作，cj根據(jù)實驗結(jié)束時系統(tǒng)所處的狀態(tài)能完成實驗的概率計算，此時第2種情況：分體冷卻系統(tǒng)不是連續(xù)工作，cj的計算應(yīng)先計算[cij],其中元素cij為由狀態(tài)i轉(zhuǎn)移到狀態(tài)j完成實驗的概率，即此時進(jìn)一步的，分體冷卻系統(tǒng)的任務(wù)是完成變壓器本體的散熱工作，其能力主要體現(xiàn)在適應(yīng)性能力、可靠性能、適應(yīng)規(guī)則能力等。能力是評價分體冷卻系統(tǒng)效能的核心，由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響因素眾多且不易統(tǒng)一量化，如何衡量其能力成為研究分體冷卻系統(tǒng)效能的核心問題。本發(fā)明通過建立多層次的能力向量，利用層次分析法解決能力向量的問題。影響分體冷卻系統(tǒng)能力的主要因素如下：(1)系統(tǒng)組成，系統(tǒng)組成是主要的構(gòu)成因素，包括分體式變壓器的冷卻方式，冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，散熱器內(nèi)的循環(huán)速度。(2)使用規(guī)則，包括分體式變壓器冷卻系統(tǒng)開幾組熱交換器或散熱器，輔助降溫措施的使用時間。(3)環(huán)境因素，指的是散熱器所處的大環(huán)境的風(fēng)速、濕度溫度。能力結(jié)構(gòu)層次圖如圖2所示。q對p構(gòu)成的判斷矩陣分別為：q1(q11，q12，q13)對p1構(gòu)成的判斷矩陣為：各指標(biāo)權(quán)重為(0.0810，0.1884，0.7306)，一致性比例cr＝0.0559＜0.1；q2(q21，q22)對p2構(gòu)成的判斷矩陣為各指標(biāo)權(quán)重為(0.8334,0.1666)一致性比例cr＝0.0000＜0.1；q3(q31，q32，q33)對p3構(gòu)成的判斷矩陣為各指標(biāo)權(quán)重為(0.1884，0.0810，0.7306)一致性比例cr＝0.0559＜0.1；p(p1，p2，p3)對c構(gòu)成的判斷矩陣為各指標(biāo)權(quán)重為(0.7306，0.0810，0.1884)一致性比例cr＝0.0559＜0.1；指標(biāo)層權(quán)重及一致性檢驗結(jié)果見表1。各層指標(biāo)權(quán)重及指標(biāo)層綜合權(quán)重見表2。表1指標(biāo)層權(quán)重及一致性檢驗結(jié)果表2各層指標(biāo)權(quán)重及指標(biāo)層綜合權(quán)重在用過aph法確定了各層指標(biāo)權(quán)重及指標(biāo)層綜合權(quán)重后，可以通過adc法確定分體式冷卻系統(tǒng)的冷卻效能。算例以一臺油/油二級冷卻分體式變壓器為例，說明該效能研究體系的計算方法。假定該油/油循環(huán)分體式變壓器冷卻系統(tǒng)平均故障時間間隔為163.4小時，平均故障修復(fù)時間為4.3小時?？捎枚龋河墒?3)式(4)可得：a1＝0.974a2＝0.026a＝[a1，a2]＝[0974，0.026]可信度：由式(6)可得采用專家調(diào)查法和經(jīng)驗法對該臺變壓器的各項指標(biāo)進(jìn)性綜合評價，評價結(jié)果如表3所示表3各項指標(biāo)評價結(jié)果評價指標(biāo)評價分?jǐn)?shù)q110.8q120.76q130.56q210.5q220q310.12q320.43q330.78由上文可得，能力：c＝[0.602805；0]因此可計算得，效能:上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。當(dāng)前第1頁12