关键词：断路器；状态评估；方法
前言
高压断路器在电网中起控制和保护双重作用，是电力系统中的关键一次设备，其工况直接影响到电力系统的安全稳定运行。常规的断路器定期检修，除检修量大、经济费用高外，还容易造成检修不足或检修过度，因此，对断路器进行实时状态评估对保障电力系统的安全可靠运行具有重要意义。据统计，高压断路器的机械故障( 包括操动机构及控制回路) 占全部故障的70% ～ 80%，其他灭弧、绝缘故障占很小比例，因此机械故障在高压断路器检测中占据着比较重要的地位。多年来，人们运用了多种《电气开关》方法对高压断路器机械特性进行了广泛的研究，对断路器操动机构的各种故障进行了总结和分析，提出了许多有价值的评价方法。随着断路器在线监测装置的广泛应用，对机械特性数据的算法研究也越来越多，一些算法就采用了模糊综合评价对断路器进行评估，其中也有一些算法在模糊综合评价时结合了其它一些评估方法。
1模糊综合评估法
1.1模糊综合评估法中权重的确定
1.1.1层次分析法
层次分析法主要用于确定模糊综合评估模型的权重，把评估问题分为多个层次进行定性、定量的分析，其基本思路是先构造一个层次结构模型，再根据少量的信息量确定比较判断矩阵，求解判断矩阵并获得评估权重，将其作为解决复杂的模糊综合评估问题的依据。该方法在确定比较判断矩阵的取值时，需要做一致性检验，检验通过，所得权重才能够符合要求。利用层次分析法分别对真空断路器和SF6断路器进行权重确定，方法简洁实用，但会因为依赖专家评判导致主观性。考虑到当高压断路器某部分性能严重劣化时，断路器需要立即检修，而利用层次分析法确定指标常权时，可能因该性能指标所对应的权重小而导致整体评价趋于正常，故考虑评判指标间的均衡性，将均衡函数引入变权模式，对常权进行修正，并将评价为良好与故障的结果与高压断路器实际情况对比，所得结果基本吻合。对比变权、常权和模糊评判下的评价结果，发现变权模式下确定的评判结果更符合高压断路器的实际情况。
1.1.2熵权法
熵权法是一种根据各项指标观测值所提供的信息量的大小来确定指标权重的方法。该方法避免主观随意性对决策结果的干扰，可以得到真实、有效的指标权重。由于主观权重是依赖专家的主观经验来确定权重，所以人为因素影响大，主观性较强，而熵权法没有人为因素介入，但是计算结果有时会偏离实际情况。引入矩估计理论把熵权法和改进的灰色关联法(主观权重)相结合，既客观地反映了真空断路器指标数值本身传递的信息，又符合指标的实际情况以及反映专家对指标的主观知识与经验判断，使综合权重更合理。采用三标度法对传统的层次分析法进行改进，使评估指标进行标度时赋值简单且不需要考虑一致性检验，并考虑到真空断路器状态指标的均衡问题，引入熵权法，便于真空断路器某个指标严重劣化时能被检修人员及时发现。但没有指出如何将层次分析法和熵权法进行结合。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆将某指标用层次分析法和熵权法分别求得的两种权重的乘积除以所有指标的两种权重乘积之和，得到该所求指标的综合权重。通过熵值修正系数对熵权法所求权重进行修正，再加上层次分析法所求矩阵得到初步权重，最后对初步权重进行归一化处理得到最终综合权值。
1.2模糊综合评估法中隶属度函数的确定
1.2.1灰色系统理论
人们对评估对象的认识具有灰色性，因而可以借助灰色系统的相关理论来研究评估问题。将断路器作为评估对象，考虑到评估指标的灰色性和不准确性，引入灰色系统理论中的灰色关联分析法和TOPsIS法，描述指标数据与理想方案的贴近程度，用偏好系数综合这两种方法，在此基础上计算评估指标的相对贴近度来反映断路器状态优劣情况。将3台真空断路器状态评估结果与实际运行情况对比分析，说明综合评估方法的有效性。以往断路器状态评估只考虑到指标的模糊性，没有注意到断路器指标也具有灰色性的特点，将灰色模型应用到高压断路器的状态评估中来描述相应模糊关系的可信度。实例验证表明，兼顾了灰色性和模糊性的灰色模糊综合评估结果比只考虑模糊性的模糊评估更具可信度。
1.2.2正态云模型
云模型是李德毅院士在随机理论和模糊理论的基础上提出的一种随机性和模糊性相结合的定性概念和定量数值转换模型。云模型相比于传统的模糊集合理论需要的约束条件更为宽松，拥有比模糊隶属函数更强的普适性和描述不确定问题的能力。在所有的云模型中，正态云模型是应用最广和最基本的云模型。用以往的评估方法确定隶属度函数时，往往只考虑指标的模糊性而忽略随机性，因此在高压断路器状态评估中，将一些容易定量确定的参数(例如：电气参数、机械参数等)用正态云模型来确立隶属度函数，均以sF6高压断路器为例，证明评估结果与实际的高压断路器运行状态一致。其中，通过对不同电压等级、不同运行状态的断路器进行评估，并与以往评判方法进行结果对比，认为利用兼顾断路器指标的模糊性和随机性的正态云模型得出的评估结果更加符合实际情况。
1.2.3证据理论
证据理论采用区间估计的方法对不确定信息进行描述，在区分不知道与不确定方面显示出了很大的灵活性。目前常用的断路器状态评估方法无法处理评估指标中同时存在的多种不确定性，证据理论可以很好的解决这个问题。通过模糊理论确定隶属函数，依据隶属函数确定断路器各指标的证据基本信任度分配；在此基础上用证据推理的合成规则方法进行最终评估。实例证明，该方法比单一使用模糊理论算法更加准确。由于证据间有时会有高冲突的现象，导致证据无法融合。为了解决这个问题，利用Yager合成公式解决证据冲突问题，并将其应用于高压断路器故障诊断中。采用改进的Levre合成规则融合中压真空断路器各指标证据，弥补证据合成规则存在的缺陷，用两组指标证据间存在不同程度冲突的断路器证明改进后的评估模型的有效性。
结束语
总之，在评估过程中存在少量主观因素并不一定代表评估结果不准确，完全客观的评估方法不一定能反映断路器真实的情况，有时反而会偏离事实，如何将主观性和客观性更好地结合有待研究者们进行更深入的研究。
参考文献：
[1]杨壮壮，徐建源，李斌，等.高压真空断路器机械状态监测系统研制[J].高压电器，2013，49(8)：26?34.
[2]常广，张振乾，王毅.高压断路器机械故障振动诊断综述[J].高压电器，2011，47(8)：85?90.
[3]林其雄，李刚． 高压断路器液压机构故障诊断及处理［J］． 高压电技术，2001，27( 104) : 79 － 80．
[4]商赤民． 高压断路器的故障类型与机理分析［J］． 科技视界，2012，No． 12: 301 － 302．
论文作者:张世豪,, 刘维新
论文发表刊物:《中国电业》2019年22期
论文发表时间:2020/4/7
标签：断路器论文; 权重论文; 指标论文; 模糊论文; 高压论文; 方法论文; 状态论文; 《中国电业》2019年22期论文;