技术摘要：
本申请公开了一种配电设备实时综合故障率计算方法和系统，所述方法包括统计待评估地区配电设备的故障因素，根据故障因素对配电设备故障率影响的剧烈程度，将故障因素划分为渐变性故障因素和突发性故障因素两个大类；根据在线监测的待评估配电设备运检数据和不同渐变性  全部
背景技术：
配电网的运行环境复杂，配电设备容易受到环境的影响发生各类故障，原有的风 险评估采用设备的历史故障率不能有效反映设备的实时状态。同时现有的配电设备实时故 障率评估模型一般是利用部分在线监测数据计算设备的运行风险，没有充分考虑突发性环 境因素、设备水平以及网架结构水平对设备潜在故障率的影响。因此当出现大风等恶劣天 气以及外力破坏时，这些方法并不能准确反映设备的综合状态。如何计算配电设备的实时 综合故障率，同时兼顾设备运行状态和网架结构对设备故障率的影响是目前的研究热点和 难点[1-3]。 随着配电设备的在线监测数据不断完善，研究人员利用主要影响因素或者健康指 数模型来实现配电设备的实时风险评估。原有的状态评价模型通过对绝缘老化、重载过载、 大风大雨、雷击气象等故障因素建立修正模型来计算设备的故障率，该模型能够在一定程 度提高设备风险评估准确性，但当设备在没有建立修正模型的故障因素影响下发生故障 时，上述方法不能有效计算设备的实时故障率。同时该方法没有考虑不同故障因素之间可 能存在的协同效应[1-2]。文献[3，5,6,7]利用配电设备的实时健康指数反应设备的状态水 平，进一步建立了故障停电的风险模型、检修模型实现了检修计划的优化。上述研究利用主 要影响因素对故障率进行修正，只有在这些因素影响下发生故障时，该方法才能有效计算 设备的实时故障率；同时基于健康指数的实时风险评估模型中待定系数难以准确确定。更 为重要的是这些研究普遍没有充分考虑突发性环境因素、设备水平以及网架结构水平对设 备潜在故障率的影响。 参考文献如下： [1]王浩鸣,唐翀,吴莉萍,等.基于设备状态评价的配电网动态可靠性评估[J].电 力系统及其自动化学报,2017,29(07):68-74. [2]苏海锋,姜小静,梁志瑞.考虑多种影响因素的配电网运行风险评估[J].电测 与仪表,2014,51(06):34-38. [3]李二霞,亢超群,李玉凌,等.基于设备状态评价和电网损失风险的配电网检修 计划优化模型[J].高电压技术,2018,44(11):3751-3759. [4]徐铭铭,曹文思,姚森,等.基于模糊层次分析法的配电网重复多发性停电风险 评估[J].电力自动化设备,2018,38(10):19-25 31. [5]时亚军,顾洁,李楠,王春义,牟宏,崔国柱.基于多源数据融合的恶劣气象下 10kV配变实时状态评估[J].高电压技术,2020,46(02):448-460. [6]何乐彰,张忠会,姚峰,等.基于状态检修的电网运行风险评估[J] .电测与仪 表,2014,51(24):22-27. 6 CN 111581802 A 说　明　书 2/10 页 [7]王建,朱文兵,辜超,等.基于健康指数的电力变压器状态评估[J].高压电器, 2018,54(05):248-253 258.
技术实现要素：
为解决现有技术中的不足，本申请提供一种配电设备实时综合故障率计算方法和 系统，考虑设备运行风险，突发性故障因素的强度、设备装备以及网架结构水平对潜在故障 率影响，能够更加准确地反映设备的真实故障率。 为了实现上述目标，本申请的第一件发明采用如下技术方案： 一种配电设备实时综合故障率计算方法，所述方法包括以下步骤： 步骤1：统计待评估地区配电设备的故障因素并将故障因素划分为渐变性故障因 素和突发性故障因素两个大类； 步骤2：根据在线监测的待评估配电设备运检数据和不同渐变性故障因素之间的 协同效应计算配电设备在渐变性故障因素影响下的故障率λ′； 步骤3：根据待评估配电设备所处环境突发性故障因素的实时强度、装备水平和网 架结构水平，计算配电设备的突发性潜在故障率λ″； 步骤4：根据步骤2和步骤3的计算结果，计算待评估配电设备的实时综合故障率λre ＝λ′ λ″。 本发明进一步包括以下优选方案： 优选地，所述步骤1中，统计的故障因素包括设备自身因素、运行条件、渐变性天 气、施工作业、雷击、大风、非施工作业导致的外力破坏、小动物和树木影响； 将故障因素划分为渐变性故障因素和突发性故障因素两个大类，其中渐变性故障 因素包括设备自身因素、运行条件和渐变性天气； 突发性故障因素包括施工作业、雷击、大风、非施工作业导致的外力破坏、小动物 和树木影响6类。 优选地，所述渐变性故障因素中，设备自身因素包括设备超期服役和设备质量问 题，运行条件包括长时间过载；渐变性天气包括高温天气和大雨； 所述突发性故障因素的实时强度包括施工作业次数、雷击次数、风力级别、非施工 作业次数和小动物出现次数； 所述装备水平包括配电设备防雷水平和配电设备的绝缘质量； 所述网架结构水平包括超期服役配电设备占比、继电保护水平、线路N-1通过率和 分段开关的配置情况。 优选地，所述步骤2包括以下步骤： 2.1)统计渐变性故障因素导致的历史故障数据，考虑不同渐变性故障因素之间的 协同效应，确定配电设备基于渐变性故障因素的状态评价模型； 2.2)通过步骤2.1)的状态评价模型计算待评估配电设备渐变性故障因素影响下 的修正故障率λ′，状态评价模型计算的修正故障率λ′和当时的健康指数H带入配电设备的 健康指数模型λ′＝KeCH，利用最小二乘法拟合待定系数K和C； 2.3)根据在线监测的待评估配电设备运检数据计算待评估配电设备的实时健康 指数H，代入步骤2.2)得到的待评估配电设备的健康指数模型λ′＝KeCH，计算出待评估配电 7 CN 111581802 A 说　明　书 3/10 页 设备在渐变性故障因素影响下的实时故障率λ′。 优选地，所述步骤2.1)具体包括： 2.1.1)获取配电设备在渐变性故障因素影响下的各月份历史故障率，计算配电设 备Ii连续m年各月份的月平均故障率λi，i表示配电设备类型； 2.1.2)获取连续m年待评估地区的故障情况，确定配电网渐变性故障因素Jj，并计 算故障停电因素Jj引起故障停电次数占故障停电总次数的权重ωij； 2.1.3)计算故障停电因素Jj对配电设备Ii实时故障率λi′的修正系数cij； 2.1.4)将步骤2.1.1)-步骤2.1.3)的计算结果带入参数修正模型，计算配电设备 Ii的实时故障率λi′，所述参数修正模型为： 其中，k为渐变性故障因素种类； 2.1.5)考虑不同渐变性故障因素同时发生存在的协同效应，统计分析渐变性故障 因素影响下的配电设备真实平均故障率与步骤2.1.4)所述参数修正模型计算结果之间的 差异，拟合得到不同渐变性故障因素的协同系数A； 2.1 .6)根据步骤2.1.4)和步骤2.1.5)得到配电设备Ii基于渐变性故障因素的状 态评价模型： 优选地，所述步骤3包括以下步骤： 3.1)根据待评估配电设备所处环境突发性故障因素的实时强度，计算待评估配电 设备只考虑突发性故障因素影响下的实时故障率λ1″； 3.2)对待评估配电设备的装备水平和网架结构水平进行评分，计算装备水平和网 架结构水平的影响因子c′in，进而得到综合考虑突发性故障因素的强度、设备装备水平以及 网架结构水平的突发性潜在故障率λ″＝c′inλ1″。 优选地，所述步骤3.1)具体包括： 3.1.1)获取连续m年待评估地区的第i类配电设备由于第n类突发性故障因素导致 的月历史故障率λp″； 其中，n取1、2、3、4、5、6，对应的突发性故障因素类型分别为施工作业、雷击、大风、 非施工作业导致的外力破坏、小动物、树木影响； i取1、2、3、4、5、6，对应的配电设备类型分别为电缆、架空线、断路器、隔离开关、负 荷开关和变压器； 3.1.2)计算第i类配电设备第n类突发性故障因素影响下的实时故障率λ1″，λ1″计 算公式如下： 8 CN 111581802 A 说　明　书 4/10 页 式中，Nin表示第i类配电设备中第n类突发性故障因素导致的故障数量，ωin表示 第i类配电设备中第n类突发性故障因素的权重，cin表示第i类配电设备中第n类突发性故障 因素的影响因子。 优选地，所述施工作业、雷击、大风、非施工作业导致的外力破坏、小动物的影响因 子分别为ci1、ci2、ci3、ci4、ci5，其计算公式为： 式中，B表示待评估月的天数，Sin表示监测得到的待评估配电设备所处环境突发性 故障因素的实时强度， 表示第i类配电设备中第n类突发性故障因素在连续m年中待评估 月的历史平均数；所述突发性故障因素的实时强度为施工作业次数、雷击次数、风力级别、 非施工作业次数和小动物出现次数； 树木影响导致故障的影响因子为ci6，其计算公式为： 式中，D表示待评估配电设备附近一定范围内是否有树木，有树木则D的取值为1， 没有则为0。 优选地，所述步骤3.2)中，对待评估配电设备的装备水平和网架结构水平进行评 分，计算装备水平和网架结构水平的影响因子c′in，具体包括： 3.2.1)对待评估设备的装备水平和网架结构水平进行评分为Ge； 其中，e取1、2、3、4、5、6，对应的装备水平或网架结构水平类型分别为配电设备防 雷水平、配电设备的绝缘质量、超期服役配电设备占比、继电保护水平、线路N-1通过率、分 段开关的配置情况； 3.2.2)分别统计连续m年待评估地区第i类配电设备由于第n类突发性故障因素导 致故障停电时，各类装备水平和网架结构水平的加权平均分 3 .2.3)待评估设备的装备水平和所处的网架结构水平影响因子c′in计算公式如 下： 本申请还公开了另一件发明，即一种配电设备实时综合故障率计算系统，包括分 类模块、渐变性故障因素影响下的故障率计算模块、突发性潜在故障率计算模块和实时综 合故障率计算模块； 所述分类模块，用于统计待评估地区配电设备的故障因素，根据故障因素对配电 设备故障率影响的剧烈程度，将故障因素划分为渐变性故障因素和突发性故障因素两个大 9 CN 111581802 A 说　明　书 5/10 页 类； 所述渐变性故障因素影响下的故障率计算模块，用于根据在线监测的待评估配电 设备运检数据和不同渐变性故障因素之间的协同效应计算配电设备在渐变性故障因素影 响下的故障率λ′； 所述突发性潜在故障率计算模块，用于根据待评估配电设备所处环境突发性故障 因素的实时强度、装备水平和网架结构水平，计算配电设备的突发性潜在故障率λ″； 所述实时综合故障率计算模块，用于根据渐变性故障因素影响下的故障率计算模 块和突发性潜在故障率计算模块的计算结果，计算待评估配电设备的实时综合故障率λre＝ λ′ λ″。 本申请所达到的有益效果： 1 .对原有的状态评价模型进行改进，得到基于渐变性故障因素的状态评价模型， 考虑了不同故障因素之间的协同效应，利用协同系数A使得计算结果更加准确。 2.配电网故障因素种类多，而且外力破坏导致的故障停电次数占比很大。原有的 状态评价模型没有对故障因素进行分类，只是建立了主要的几个故障因素的修正模型，因 此不同故障因素发生时计算结果准确率差异较大。通过将故障因素分为渐变性故障因素和 突发性故障因素两个大类，当渐变性故障因素发生时，利用状态评价改进模型，即基于渐变 性故障因素的状态评价模型计算的结果来拟合λ′＝KeCH。由于大部分渐变性故障因素对配 电设备的故障率影响非常缓慢，同类配电设备不同个体之间差异不大，因此不需要特意建 立相应的故障因素修正模型。而对于设备超期服役老化、重载过载、大雨等强度稍微大一点 的渐变性故障因素，这些因素的影响可以通过在线监测数据表现出来，因此需要建立相应 的故障因素修正模型。因此分类以后，需要建立的修正模型数量减少了，但是可以更加准确 计算配电设备在渐变性故障因素下的实时故障率λ′。 3.因为不同方法计算出的同一配电设备的实时故障率相等，本方法所提出的方法 使得健康指数模型λ′＝KeCH中的待定系数K、C拟合更加准确，更加符合设备的实际情况，能 够体现不同个体之间的差异性。 4.由于设备通常处于渐变性故障因素和突发性故障因素共存的环境，而本申请希 望利用状态评价改进模型的计算结果拟合得到的λ′＝KeCH能够在这样的环境下，准确计算 配电设备在渐变性故障因素下的实时故障率λ′，同时减小突发性故障因素对λ′＝KeCH计算 结果的影响。因此为了减少突发性因素对λ′＝KeCH计算结果的影响程度，本申请的λ′＝KeCH 是利用渐变性故障因素导致的历史数据拟合的。 使用渐变性故障因素导致的历史数据来拟合可以较大程度减少突发性因素对λ′ ＝KeCH计算结果的影响程度，理由在于：电网的运维、检修工作实际上是分开的，根据在线监 测数据对电网运维、检修贡献的不同，在线监测数据主要包括两部分：当配电设备没有发生 故障时，此时渐变性故障因素对故障率的缓慢影响通过在线监测等数据及时体现出来，工 作人员可以对计算出故障率较大的设备进行运维，从而减少故障停电的发生，这就是状态 预警的作用。当施工作业、雷击、大风、非施工作业导致的外力破坏、小动物和树木影响等6 类突发性故障因素发生时，设备参数可能瞬时从正常到故障状态。此时在线监测数据来不 及反应设备的预警状态，只能反应设备发生故障后的状态，此时突然发生故障设备的在线 监测数据主要用于事后检修。因此在状态预警过程中，突发性因素对于λ′＝KeCH的计算结果 10 CN 111581802 A 说　明　书 6/10 页 影响可以忽略。所以即使渐变性故障因素和突发性故障因素同时发生时，只要没有突发性 故障的产生，在线监测数据主要反映的是渐变性因素的影响效果，因此λ′＝KeCH计算结果是 配电设备在渐变性故障因素下的实时故障率λ′。 5.当突发性故障因素发生时，设备的装备水平和网架结构水平越高，则设备发生 突发性故障的可能越低。因此考虑了设备运行风险，突发性故障因素的强度、设备装备以及 网架结构水平对潜在故障率影响，能够更加准确地反映设备的真实故障率。 附图说明 图1是本申请一种配电设备实时综合故障率计算方法的流程图； 图2是本申请实施例中广州地区2013-2018年故障因素统计。 图3是本申请实施例中对广州地区在大雨天气且超期服役状态下发生故障的290 个配电设备统计得到的大雨与超役年限之间的协同效果。