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一种电力变压器剩余使用寿命预测方法

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成果简介
成果亮点
前景分析

成果名称：	一种电力变压器剩余使用寿命预测方法	关键字：		应用行业：	电力、热力生产和供应业
高新技术领域：	电子信息技术	所在地：	河北省	知识产权类型：	发明专利
知识产权编号：	ZL201711099375.8	成果体现形式：	发明专利	成果属性：
成果所处阶段：		成果水平：	国内先进	研究形式：
学科分类：		战略新兴产业：	请选择...	课题来源：
第一完成单位名称：	华北电力大学(保定)	第一完成单位属性：		技术成熟度：
合作方式：	专利许可	交易价格(万)：	0.00	所属十强产业：

一种电力变压器剩余使用寿命预测方法，包括以下步骤：a.构建多元Weibull分布模型；b.对F(·)求偏导，获得联合概率密度函数f(·)；c.获得f(·)的对数似然函数；d.获得变压器绝缘油纸的退化特征参量在不同时刻的实验数据；e.计算负对数似然函数最小值，获得参数的估计值；f.对模型参数进行拟合，获得各个参数关于时间t的函数；g.获得可靠性函数表达式；h.根据可靠性函数对变压器剩余使用寿命进行预测。本发明根据绝缘材料的退化特征参量对电力变压器剩余使用寿命进行预测，该方法可方便地得到体现剩余使用寿命随机不确定特征的概率密度函数，预测结果准确、合理，能够为变压器的状态维护或预测维护提高可靠信息。

本发明涉及一种能够准确预测电力变压器剩余使用寿命的方法，属于变压器技术领域。

电力变压器是电力系统中的安全关键设备之一，其传统的维护方式主要有故障后修复和定期维护两种，但容易带来“维护不足”或“维护过剩”等问题。因此，近几年有逐步被状态维护或预测维护取代的趋势。剩余使用寿命(Remaining Useful Life,RUL)预测是实现电力变压器故障预测与健康管理(Prognostic and Health Management,PHM)的关键问题之一，有效的RUL预测是实现“事后诊断维护”向“事前预测维护”转变的重要途径。此外，重大产品和重大设施的剩余寿命预测是重点发展的前沿技术之一。

传统的RUL预测方法主要是以寿命数据(或失效数据)为基础，通过对寿命数据的统计分析确定设备寿命的概率分布，基于此预测RUL的分布。目前电力变压器的RUL研究多是基于英国仪埃电力科技有限公司给出的电力设备健康状况的经验老化公式，虽然一定程度上可以获得剩余使用寿命的大概取值，但取值过于绝对，对于维修决策尚不具备较强的客观指导意义。

目前，主流的RUL预测方法主要以数据为驱动，涵盖人工智能和统计学习两大分支。前者基于获取的数据，利用机器学习来对设备性能特征量的演化规律进行拟合，以此外推出失效阈值实现RUL预测，然而该方法难以得到体现RUL随机不确定特征的概率密度函数。对于存在大量不确定因素的设备(如电力变压器)，已有文献研究表明恰恰需要通过概率密度函数来表示RUL才更为合理。

因此，基于性能退化数据通过统计学方法预测RUL是一个切实可行的方案。用于预测的统计学方法主要有威布尔分布模型、马尔科夫过程模型、起点回归模型等。油纸绝缘是电力变压器内绝缘的主要组成部分，其退化特征参量的分布规律可以体现变压器本体退化的情况，因此，使得基于绝缘材料的退化特征参量描述变压器退化状态以及预测其RUL成为可能。

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