[发明专利]基于灰色预测和风险评估的变压器检修决策方法

权利要求书

1.一种基于灰色预测和风险评估的变压器检修决策方法，其特征在于，包括：

分别获取变压器状态变量、变压器故障类型的历史数据和当前实测数据，并根据灰色预测的方法获取变压器在t_k时刻的状态变量的预测值；

采用基于信息熵的模糊C均值聚类算法，结合变压器在t_k时刻的状态变量的数据，计算变压器t_k时刻各故障的发生概率；

对所述变压器各故障的后果进行量化，并结合所述变压器t_k时刻各故障的发生概率，计算t_k时刻变压器故障总风险费用期望；

确定t_k时刻变压器各检修策略的费用期望，并与变压器故障总风险费用期望进行比较，确定变压器最佳检修时间和最佳检修策略。

2.根据权利要求1所述基于灰色预测和风险评估的变压器检修决策方法，其特征在于，所述变压器的状态变量包括油中溶解气体H₂、CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆、CO、CO₂、油中微水、绕组吸收比、铁芯接地电流以及油中糠醛含量，分别记为x₁-x₁₁；

所述变压器故障类型包括绕组故障、套管故障、绝缘介质故障、铁芯故障、分接开关故障、引线故障以及漏油故障，分别记为y₁-y₇；

将每种故障类型标记为两种故障模式，两种故障模式包含导致变压器停运模式和导致变压器能效降低模式，分别记为y_1,1、y_1,2、y_2,1、y_2,2…y_7,1、y_7,2。

3.根据权利要求1所述基于灰色预测和风险评估的变压器检修决策方法，其特征在于，所述根据灰色预测的方法获取变压器在t_k时刻的状态变量的预测值的具体做法包括：

采用以GM(1,1)模型为基础的灰色模型对变压器状态变量进行预测，以变压器状态变量x_i,i＝1,2,...,11的历史数据和当前实测数据为基础进行建模，GM(1,1)建模过程如下：

Xi(0)=(xi(0)(t1),xi(0)(t2),...,xi(0)(tk),...,xi(0)(tn))]]>

其中，t₁,t₂,...,t_n-1为间隔为的等间隔历史数据采集时刻，t_n为当前时刻，为t_k时刻变压器状态变量x_i的数据，对当前实测数据进行累加得到采用以下公式表示：

Xi(1)=(xi(1)(t1),xi(1)(t2),...,xi(1)(tk),...,xi(i)(tn))]]>

其中，

对建立白化微分方程，公式表示如下：

dXi(1)dt+aXi(1)=b]]>

其中，a为发展系数，b为灰色作用量，将白化微分方程离散化，公式表示如下：

dXi(1)-xi(1)(tk+1)-xi(1)(tk)=xi(0)(tk+1)]]>

其中，k表示第k个数据采集时刻，表示数据采样间隔，取代入离散化后的白化微分方程得到：

xi(0)(tk+1)+a(12(xi(1)(tk)+xi(1)(tk+1)))=b]]>

经过移项得到以下公式：

xi(0)(tk+1)=a(-12(xi(1)(tk)+xi(1)(tk+1)))+b]]>

令k＝1,2,...,n-1，经过移项后的公式转换成以下结果：

xi(0)(2)xi(0)(3)...xi(0)(n)=a(-12(xi(1)(t1)+xi(1)(t2)))+ba(-12(xi(1)(t2)+xi(1)(t3)))+b...a(-12(xi(1)(tn-1)+xi(1)(tn)))+b=a-12(xi(1)(t1)+xi(1)(t2))-12(xi(1)(t2)+xi(1)(t3))...-12(xi(1)(tn-1)+xi(1)(tn))+b11...1]]>

此时，引入以下符号：

Yn=xi(0)(t2)xi(0)(t3)...xi(0)(tn),Z(1)=-12(xi(1)(t1)+xi(1)(t2))-12(xi(1)(t2)+xi(1)(t3))...-12(xi(1)(tn-1)+xi(1)(tn)),E=11...1]]>

则有：

Yn=aZ(1)+bE=Z(1)Eab]]>

令

B=Z(1)E=-12(xi(1)(t1)+xi(1)(t2))1-12(xi(1)(t2)+xi(1)(t3))1......-12(xi(1)(tn-1)+xi(1)(tn))1,a^=ab]]>

则有：

Yn=Ba^]]>

进一步转化得到：

a^=ab=(BTB)-1BTYn]]>

令x⁽¹⁾(t₀)＝x⁽⁰⁾(t₁)，得到离散后的白化微分方程的解，公式如下：

x^i(1)(tk+1)=(xi(0)(t1)-ba)e-ak+ba]]>

其中，为累加数据在第k+1个采样时刻t_k+1的预测值，此时，将数据还原得到以下公式：

x^i(0)(tk)=x^i(1)(tk)-x^i(1)(tk-1)]]>

其中，即为变压器状态变量x_i在第k个采样时刻t_k的预测值x_i(t_k)，k＝1,2,...；

将所述变压器各个状态变量当前实测数据和所述变压器状态变量预测值x_i(t_k)，k＝1,2,...进行记录，记录公式表示如下：

x(t)=x1(tn)x2(tn)...x11(tn)x1(tn+1)x2(tn+1)...x11(tn+1)............x1(tn+n1)x2(tn+n1)...x11(tn+n1)]]>

其中，t_n为当前时刻，分别为等间隔的预测时刻，x(t)表示t时刻变压器状态变量x的值。