張宏志，熊衛(wèi)紅，謝志成，韓雄輝,李正天,林湘寧

1. 華中科技大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院 強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074；2. 國(guó)家電網(wǎng)公司華中分部，湖北 武漢 430077；3. 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司，廣東 廣州 510663；4. 廣東省電力公司梅州供電局，廣東 梅州 514021)

0 引言

隨著“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略的實(shí)施和特高壓交直流輸電系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)，我國(guó)電網(wǎng)將成為世界上最先進(jìn)、最復(fù)雜的電網(wǎng)。提高變電設(shè)備，特別是大型電力變壓器運(yùn)行的可靠性，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行和降低電網(wǎng)運(yùn)行成本都具有十分重要的意義。

提高變電設(shè)備運(yùn)行可靠性不僅需要在設(shè)備設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中提高其質(zhì)量，更重要的是在變電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中改善其維護(hù)水平，制定合理的檢修計(jì)劃。而制定變壓器運(yùn)維檢修計(jì)劃的關(guān)鍵是對(duì)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估。對(duì)在運(yùn)的變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估是目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)之一，學(xué)者主要采用人工智能方法實(shí)現(xiàn)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的綜合評(píng)估，常見(jiàn)方法有物元理論、模糊綜合評(píng)判、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、灰靶理論等[1- 4]。在實(shí)際生產(chǎn)方面，電力部門也出臺(tái)了相應(yīng)的輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估規(guī)程[5-6]。

已有方法極大地推進(jìn)了輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估的研究，為輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也取得了一定的應(yīng)用效果。但目前的方法所形成的評(píng)價(jià)體系只是以輸變電設(shè)備本體的狀態(tài)量為輸入量，未考慮輸變電設(shè)備在電網(wǎng)中所處的節(jié)點(diǎn)位置，換言之是將輸變電設(shè)備從電網(wǎng)中脫離進(jìn)行評(píng)估，基于此評(píng)估結(jié)果所制定的檢修計(jì)劃也僅以輸變電設(shè)備本體狀態(tài)優(yōu)劣為基礎(chǔ)。然而從電網(wǎng)安全性的角度考慮，由于電網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的類型及權(quán)重不同[7]，不同節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)對(duì)于全網(wǎng)的影響是不同的，而節(jié)點(diǎn)所連接輸變電設(shè)備的狀態(tài)對(duì)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的影響較大。因此，在對(duì)輸變電設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)評(píng)估時(shí)，考慮其在電網(wǎng)中所處的位置是十分有必要的，這也為輸變電設(shè)備的檢修排序提供了更為合理的參考。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了一種考慮電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)重要度NI(Node Importance)的變壓器檢修排序方法。本文首先采用健康指數(shù)理論建立了變壓器狀態(tài)評(píng)估模型，以此獲得未考慮所處節(jié)點(diǎn)位置的變壓器狀態(tài)值；然后，通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，以節(jié)點(diǎn)重要度作為變壓器運(yùn)行狀態(tài)與電網(wǎng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)的指標(biāo)；最后結(jié)合節(jié)點(diǎn)重要度對(duì)變壓器狀態(tài)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行修正，將該結(jié)果作為制定合理的檢修次序的重要指標(biāo)。

1 分層級(jí)狀態(tài)評(píng)估模型

為了得到考慮節(jié)點(diǎn)重要度的變壓器檢修排序結(jié)果，本文結(jié)合層次分析法的思想建立了自下而上的分層級(jí)評(píng)估模型，如圖1所示。

圖1 計(jì)及電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)重要度的變壓器分層評(píng)估結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Hierarchical evaluation structure of transformer considering NI of power grid

a. 最底層為狀態(tài)量層：節(jié)點(diǎn)狀態(tài)主要取決于節(jié)點(diǎn)下設(shè)備的狀態(tài)，該層主要由反映設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的狀態(tài)量構(gòu)成，每臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)量都分為基礎(chǔ)級(jí)狀態(tài)量、試驗(yàn)級(jí)狀態(tài)量和修正級(jí)狀態(tài)量。

b. 中間層為節(jié)點(diǎn)狀態(tài)層：基于健康指數(shù)理論方法對(duì)最底層的設(shè)備狀態(tài)量進(jìn)行信息融合，得到設(shè)備的狀態(tài)集，即節(jié)點(diǎn)狀態(tài)集S=[si](i=1，2，…，n，n為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量)。

c. 最上層為全局狀態(tài)層：通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行建模，得到節(jié)點(diǎn)重要度指標(biāo)集SNI=[SNIi](i=1，2，…，n)，再通過(guò)融合函數(shù)β=f(S,SNI)將節(jié)點(diǎn)狀態(tài)集、節(jié)點(diǎn)重要度指標(biāo)集進(jìn)行結(jié)合，以此指導(dǎo)檢修排序。

2 基于健康指數(shù)理論的設(shè)備狀態(tài)評(píng)估

2.1 健康指數(shù)的定義

健康狀態(tài)指數(shù)IH的定義為：在現(xiàn)有的運(yùn)行狀態(tài)下，完成規(guī)定功能的能力的量化表征，其與設(shè)備的老化程度密切相關(guān)，因此隨著服役時(shí)間的增長(zhǎng)其大小會(huì)不斷發(fā)生變化。健康指數(shù)的取值范圍為[0，10]，取值越大表示其狀態(tài)越優(yōu)秀。

本文采用的是英國(guó)EA公司提出的健康指數(shù)計(jì)算公式[8]，其已經(jīng)在多個(gè)國(guó)家及地區(qū)得到了相當(dāng)成功的應(yīng)用，具有實(shí)際意義的指導(dǎo)作用。英國(guó)EA公司提出的健康指數(shù)計(jì)算公式為：

IHt=IH0eB(Tt-T0)

(1)

其中，IHt為當(dāng)前或未來(lái)某年的健康指數(shù)；IH0為充油設(shè)備的初始健康指數(shù)，由設(shè)備的原始信息確定，包括原始技術(shù)規(guī)格、生產(chǎn)廠家、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等；Tt為IHt對(duì)應(yīng)的年份；T0為設(shè)備初始投運(yùn)時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間；B為老化因子。

2.2 基于健康指數(shù)的變壓器分級(jí)評(píng)估模型

前文所述基礎(chǔ)級(jí)狀態(tài)量、試驗(yàn)級(jí)狀態(tài)量及修正級(jí)狀態(tài)量分別為第1級(jí)評(píng)估模型、第2級(jí)評(píng)估模型、第3級(jí)評(píng)估模型的輸入量，三者間的關(guān)系見(jiàn)圖2。

圖2 分級(jí)評(píng)估模型結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure of hierarchical evaluation model

通過(guò)第1、2級(jí)評(píng)估模型獲取設(shè)備的綜合健康指數(shù)，再利用第3級(jí)評(píng)估模型對(duì)其進(jìn)行修正，得到最終的狀態(tài)評(píng)估結(jié)果。

2.2.1 第1級(jí)評(píng)估模型

第1級(jí)評(píng)估模型主要是通過(guò)設(shè)計(jì)壽命、服役年齡、負(fù)荷水平和運(yùn)行環(huán)境等基礎(chǔ)級(jí)狀態(tài)量完成設(shè)備初始健康狀態(tài)指數(shù)的計(jì)算。根據(jù)式(1)可推導(dǎo)得：

B=(lnIHt- lnIH0)/Tend

(2)

Tend=Tdes/(KLKT)

(3)

其中，Tend為變壓器的預(yù)期運(yùn)行年限，Tend=Tt-T0；Tdes為設(shè)備的設(shè)計(jì)壽命(一般為30 a)；KL為負(fù)荷水平修正因子；KT為運(yùn)行環(huán)境修正因子。一般認(rèn)為剛投運(yùn)的設(shè)備其健康指數(shù)為9.5，在由式(2)、(3)得到老化因子B后，將其代入式(1)即可得第1級(jí)健康指數(shù)IH1：

IH1=IH0eB(T1-T0)=9.5eBT

(4)

其中，T=T1-T0，為設(shè)備從投運(yùn)開(kāi)始到進(jìn)行健康評(píng)估時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間。

2.2.2 第2級(jí)評(píng)估模型

第2級(jí)評(píng)估主要利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)(油簡(jiǎn)化試驗(yàn)、油色譜試驗(yàn))完成設(shè)備老化進(jìn)程的狀態(tài)評(píng)估。油簡(jiǎn)化試驗(yàn)包括酸值、擊穿電壓、微水含量及油介質(zhì)損耗，油色譜試驗(yàn)包括氫氣、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔及總烴。不同試驗(yàn)的不同參數(shù)指標(biāo)對(duì)設(shè)備老化進(jìn)程的影響程度各不相同，可采用改進(jìn)層次分析法[9]得到的各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)行設(shè)備狀態(tài)評(píng)估導(dǎo)則中所確定的各指標(biāo)的注意值，確定各指標(biāo)的評(píng)分區(qū)間，從而可以得到：

(5)

(6)

其中，IH2a為油簡(jiǎn)化試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的健康指數(shù)；IH2b為油色譜試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的健康指數(shù)；ω1i、ω2j為權(quán)重系數(shù)；C1i、C2j為根據(jù)評(píng)分區(qū)間確定的評(píng)分分值；A1、A2分別為油簡(jiǎn)化試驗(yàn)和油色譜試驗(yàn)的測(cè)試項(xiàng)目數(shù)目。

根據(jù)第1、2級(jí)評(píng)估模型的評(píng)估結(jié)果IH1、IH2a、IH2b，可以確定綜合健康指數(shù)IHcom為：

IHcom=fcommin(IH1，IH2a，IH2b)

(7)

其中，fcom為修正常數(shù)。

2.2.3 第3級(jí)評(píng)估模型

3. 說(shuō)“再明白不過(guò)的” 教師要告訴學(xué)生一些說(shuō)的方法，其中一條是：有經(jīng)驗(yàn)的人總是會(huì)想到什么說(shuō)什么，即使是一些看上去再明白不過(guò)的想法。在讀書(shū)交流會(huì)上說(shuō)“再明白不過(guò)的”話，常常會(huì)激蕩出對(duì)課外書(shū)新的認(rèn)識(shí)。老師們要鼓勵(lì)學(xué)生不要被“眾所周知”“理所當(dāng)然”的觀念束縛，只管大聲說(shuō)出對(duì)文本已經(jīng)了解的部分，進(jìn)而探索、發(fā)掘出未知的領(lǐng)域。在讀書(shū)交流會(huì)上，學(xué)生說(shuō)了類似的觀點(diǎn)，教師千萬(wàn)不能喝止和批評(píng)，因?yàn)閷W(xué)生有相同的理解、表達(dá)類似看法完全正常。教師千萬(wàn)不要說(shuō)：“XX剛才已經(jīng)說(shuō)了，你沒(méi)聽(tīng)到嗎？你的心思在哪里？”這樣的話語(yǔ)也是讀書(shū)交流會(huì)上的禁語(yǔ)。

第3級(jí)評(píng)估模型的主要目的是結(jié)合設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境信息(包括負(fù)荷水平、環(huán)境情況、歷史故障檢修情況等)，修正前2級(jí)評(píng)估模型得到的評(píng)估結(jié)果。健康狀態(tài)修正因子可以分為兩大類：基于運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)的修正和基于故障檢修記錄的修正。其中，運(yùn)行狀況數(shù)據(jù)包括投運(yùn)時(shí)間及鐵芯接地電流，故障檢修記錄包括外觀等級(jí)、套管可靠性、是否存在家族缺陷、故障次數(shù)及是否存在局部放電。

結(jié)合輸變電站的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的情況，從現(xiàn)行設(shè)備狀態(tài)評(píng)估導(dǎo)則的評(píng)分項(xiàng)目中選取部分項(xiàng)目對(duì)評(píng)估模型進(jìn)行修正，采用主成分分析法[10]、模糊綜合評(píng)判法[11]對(duì)各修正項(xiàng)目的影響權(quán)重進(jìn)行確定，進(jìn)而得到對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)K1i和K1j，其中若某一項(xiàng)指標(biāo)缺省，則該項(xiàng)對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)為1。

綜合修正因子Kcom即為：

(8)

通過(guò)3個(gè)層級(jí)的評(píng)估，可以得到最終的變壓器健康指數(shù)為：

IH=KcomIHcom

(9)

3 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)重要度分析

3.1 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?/h3>

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是由具有自組織、自相似、吸引子、小世界、無(wú)標(biāo)度中部分或全部性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)，由節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)間的邊組成，其中節(jié)點(diǎn)表示系統(tǒng)的元素，邊表示元素之間的相互作用。根據(jù)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的邊有無(wú)權(quán)值，可將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分為有權(quán)網(wǎng)絡(luò)模型和無(wú)權(quán)網(wǎng)絡(luò)模型。無(wú)權(quán)網(wǎng)絡(luò)所有邊的權(quán)值都相同，反映節(jié)點(diǎn)之間簡(jiǎn)單連接方式和相互作用。若對(duì)每條邊都賦予相應(yīng)的權(quán)值，則該復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)就成為有權(quán)網(wǎng)絡(luò)。有權(quán)網(wǎng)絡(luò)能夠描述節(jié)點(diǎn)之間的連接程度的強(qiáng)弱，更為完整地表達(dá)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)[12]。含有n個(gè)節(jié)點(diǎn)和m條邊的有權(quán)網(wǎng)絡(luò)模型可以用圖G及邊權(quán)連接矩陣W描述：

G=(V，E)

(10)

(11)

(12)

其中，V為網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的集合；E為網(wǎng)絡(luò)中所有邊的集合；wij為相連節(jié)點(diǎn)vi、vj間的權(quán)值；F為大于0的常數(shù)。

類似地，電力網(wǎng)絡(luò)也是由節(jié)點(diǎn)與支路所構(gòu)成，因此，可以采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)其進(jìn)行建模。由于電力用戶負(fù)荷分布的差異，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與支路的重要程度都不同，因此本文提出將線路輸送功率值作為電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)邊的權(quán)值參數(shù)，并將發(fā)電機(jī)組、變電站和用戶負(fù)荷作為該網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，輸電線路視為網(wǎng)絡(luò)的邊，邊的權(quán)值定義為此邊對(duì)應(yīng)的線路輸送功率值。

根據(jù)上述定義，含有n個(gè)節(jié)點(diǎn)和m條邊的電網(wǎng)有權(quán)網(wǎng)絡(luò)模型可以用圖Gg及邊權(quán)連接矩陣Wg描述：

Gg=(N，L)

(13)

(14)

(15)

3.2 節(jié)點(diǎn)重要度計(jì)算

節(jié)點(diǎn)對(duì)全網(wǎng)的影響不僅僅體現(xiàn)在對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)也體現(xiàn)在對(duì)網(wǎng)絡(luò)潮流傳輸?shù)挠绊?，因此本文將電網(wǎng)有權(quán)網(wǎng)絡(luò)模型中的節(jié)點(diǎn)重要度定義為：

SNIi(t)=αpi(t)+βqi

(16)

其中，pi(t)為負(fù)荷重要度，qi為結(jié)構(gòu)重要度，采用加權(quán)的方式對(duì)兩者進(jìn)行整合，由于qi并不會(huì)隨著時(shí)間變化，因此本文中α=0.7、β=0.3。

pi(t)、qi的計(jì)算公式分別如式(17)、(18)所示。

(17)

(18)

為了便于對(duì)比不同節(jié)點(diǎn)的重要度，將各節(jié)點(diǎn)重要度通過(guò)式(19)進(jìn)行處理：

(19)

此外，由于節(jié)點(diǎn)負(fù)荷隨時(shí)間波動(dòng)，同時(shí)也會(huì)受電網(wǎng)運(yùn)行方式改變的影響，因此本文提出了如下定義：

(20)

其中，ai(t)為t時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i的重要度對(duì)該節(jié)點(diǎn)下變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估結(jié)果的影響因子；ai(t-1)為t-1時(shí)刻節(jié)點(diǎn)i的重要度對(duì)該節(jié)點(diǎn)下變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估結(jié)果的影響因子；a和b為對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，本文中a=0.8、b=0.2。

本文所提的節(jié)點(diǎn)重要度方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

a. 確定圖Gg及邊權(quán)連接矩陣Wg；

b. 分別根據(jù)式(17)、(18)依次計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷重要度pi(t)及結(jié)構(gòu)重要度qi，結(jié)合式(16)、(19)及(20)得到各節(jié)點(diǎn)重要度；

c. 對(duì)各節(jié)點(diǎn)的重要度由大到小進(jìn)行排序，ai(t)的值越大說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)越重要，處于核心位置。

3.3 節(jié)點(diǎn)重要度分析

根據(jù)式(18)可計(jì)算電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的重要度指數(shù)，為了區(qū)分不同節(jié)點(diǎn)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響程度，本文根據(jù)節(jié)點(diǎn)重要度將節(jié)點(diǎn)分為以下3類。

a. 核心節(jié)點(diǎn)。該類節(jié)點(diǎn)位于電網(wǎng)能量交換的關(guān)鍵位置，其所承擔(dān)的功率交換任務(wù)重大，因此與其相連接的節(jié)點(diǎn)較多。核心節(jié)點(diǎn)一旦失效，將造成大范圍的失電，嚴(yán)重影響用戶的正常用電。對(duì)于電網(wǎng)而言，一般500 kV變電站均可歸為核心節(jié)點(diǎn)。

b. 邊界節(jié)點(diǎn)。該類節(jié)點(diǎn)位于電網(wǎng)能量交換的邊緣位置，不需要承擔(dān)太多的功率交換任務(wù)，所連接的節(jié)點(diǎn)數(shù)目較少，一旦失效，影響的范圍相對(duì)而言較小。對(duì)于電網(wǎng)而言，一般110 kV變電站可歸為邊界節(jié)點(diǎn)。

c. 常規(guī)節(jié)點(diǎn)。該類節(jié)點(diǎn)的重要程度介于核心節(jié)點(diǎn)和邊界節(jié)點(diǎn)之間，可以視為核心節(jié)點(diǎn)和邊界節(jié)點(diǎn)的連接樞紐，一旦失效，將造成其所連接的邊界節(jié)點(diǎn)(或其他常規(guī)節(jié)點(diǎn))失電，影響范圍較大。對(duì)于電網(wǎng)而言，一般220 kV變電站可歸為常規(guī)節(jié)點(diǎn)。

3.4 基于節(jié)點(diǎn)重要度的變壓器檢修排序指標(biāo)

節(jié)點(diǎn)下變壓器的運(yùn)行狀態(tài)將影響到該節(jié)點(diǎn)傳輸電能的能力。為保證設(shè)備處于良好的運(yùn)行狀態(tài)、避免節(jié)點(diǎn)失效事件的發(fā)生，需要根據(jù)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估結(jié)果合理安排檢修。由于不同節(jié)點(diǎn)傳輸功率的總量不同，節(jié)點(diǎn)下變壓器受到的影響也不同，因此有必要將節(jié)點(diǎn)重要度與節(jié)點(diǎn)下變壓器運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估進(jìn)行結(jié)合。

為了將變壓器狀態(tài)評(píng)估結(jié)果與其所處的節(jié)點(diǎn)在全網(wǎng)中的重要程度進(jìn)行結(jié)合，本文提出設(shè)備節(jié)點(diǎn)狀態(tài)γi(t)的概念，將其定義為關(guān)于設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的健康指數(shù)IHi及當(dāng)前節(jié)點(diǎn)重要度影響因子ai(t)的函數(shù)，如式(21)所示。

γi(t)=10-ai(t)(10-IHi)

(21)

由式(21)可得到全網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備對(duì)應(yīng)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)狀態(tài)γi(t)，將其根據(jù)大小進(jìn)行排序，則可以為制定變壓器檢修次序提供有效參考。

4 實(shí)例分析

本文以某實(shí)際運(yùn)行電網(wǎng)為例，通過(guò)從運(yùn)行部門獲取的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及實(shí)際參數(shù)，建立了某實(shí)際運(yùn)行電網(wǎng)40節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)模型，該模型包含7個(gè)500 kV節(jié)點(diǎn)、30個(gè)220 kV節(jié)點(diǎn)和3個(gè)35 kV節(jié)點(diǎn)。通過(guò)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)介數(shù)以及對(duì)該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算，將結(jié)果代入式(16)—(20)得到各個(gè)節(jié)點(diǎn)重要度影響因子ai(t)。同時(shí)根據(jù)所收集的各個(gè)節(jié)點(diǎn)下變壓器的相關(guān)狀態(tài)量數(shù)據(jù)，采用健康指數(shù)理論方法得到了對(duì)應(yīng)的健康指數(shù)IHi，將ai(t)及IHi代入式(21)得到設(shè)備節(jié)點(diǎn)狀態(tài)γi(t)及基于該指標(biāo)的檢修次序，如表1所示。表中，次序1為根據(jù)設(shè)備健康指數(shù)IHi確定的檢修次序，次序2為根據(jù)設(shè)備節(jié)點(diǎn)狀態(tài)γi(t)所確定的檢修次序。

表1 某電網(wǎng)40節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)重要度和檢修次序Table 1 NI and maintenance order of 40-bus system in some power grid

節(jié)點(diǎn)21、22及30的電壓等級(jí)為35 kV，其為變電站站用電，因此在進(jìn)行檢修排序時(shí)不予考慮。節(jié)點(diǎn)18—20、31—33及40為500 kV節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)均為220 kV節(jié)點(diǎn)。

由表1可見(jiàn)，500 kV節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)重要度一般是最高的，這也反映了其在電網(wǎng)中的重要地位。不考慮節(jié)點(diǎn)重要度的變壓器檢修次序與計(jì)及節(jié)點(diǎn)重要度的檢修次序有較為明顯的差別，如節(jié)點(diǎn)5下變壓器的檢修次序在不考慮節(jié)點(diǎn)重要度的情況下排序?yàn)?，是需要盡快安排檢修的，主要是因?yàn)槠浣】抵笖?shù)較低，然而由于其節(jié)點(diǎn)重要度較低，因此在計(jì)及節(jié)點(diǎn)重要度的情況下其檢修次序?yàn)?9。由此可知，計(jì)及節(jié)點(diǎn)重要度對(duì)檢修次序進(jìn)行確定是必要且有效的。

5 結(jié)論

隨著電網(wǎng)規(guī)模的日漸擴(kuò)大、電力系統(tǒng)復(fù)雜程度的不斷加深，提高輸電系統(tǒng)中電力變壓器運(yùn)行的可靠性是保障復(fù)雜電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)和前提。然而，系統(tǒng)中變壓器數(shù)目眾多、運(yùn)行狀態(tài)各異，且由于設(shè)備所處節(jié)點(diǎn)不同，其故障停運(yùn)的影響范圍也存在差異。為此，本文從2個(gè)角度出發(fā)，分別評(píng)估變壓器自身運(yùn)行狀態(tài)和其所處電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)對(duì)全網(wǎng)運(yùn)行造成的影響，從電網(wǎng)全局角度提出了一種考慮電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)重要度的變壓器檢修排序方法，論文主要的工作如下：

a. 采用健康狀態(tài)指數(shù)，構(gòu)建了變壓器的分級(jí)評(píng)估模型，基于設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、離線試驗(yàn)數(shù)據(jù)、運(yùn)行環(huán)境參數(shù)等信息完成設(shè)備自身狀態(tài)的定量化評(píng)估；

b. 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，根據(jù)傳輸功率和節(jié)點(diǎn)負(fù)荷等數(shù)據(jù)，對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)重要度進(jìn)行了定義和計(jì)算；

c. 將節(jié)點(diǎn)重要度與節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行綜合考量，得到節(jié)點(diǎn)狀態(tài)參數(shù)并進(jìn)行排序，制定電力變壓器的檢修次序；

d. 在實(shí)例分析中采用某電網(wǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)本文所提方法的可行性及有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。

綜上所述，本文所提出的檢修排序方法可以為電網(wǎng)運(yùn)維人員制定檢修計(jì)劃提供參考，提高檢修任務(wù)繁重時(shí)的檢修效率，保證電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性，降低變壓器故障對(duì)電網(wǎng)造成的影響。目前，文中僅考慮了節(jié)點(diǎn)下變壓器的狀態(tài)，未來(lái)可以將更多設(shè)備的狀態(tài)值以加權(quán)的方法導(dǎo)入，同時(shí)引入檢修經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，更為全面地評(píng)估節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，以便于制定更符合實(shí)際情況的檢修計(jì)劃。