【正文】 最后得到改進(jìn)的變壓器風(fēng)險(xiǎn)評估方法的一般步驟。elseif x8amp。elseu5=0。elseif x4amp。x=8u3=*x。 MATLAB在本文的應(yīng)用本文研究了基于FMEA的電力變壓器風(fēng)險(xiǎn)評估，在評價(jià)指標(biāo)模糊化和權(quán)重系數(shù)確定時(shí)涉及到矩陣的計(jì)算，為了節(jié)省計(jì)算時(shí)間，用MATLAB語言對風(fēng)險(xiǎn)評估的過程進(jìn)行了編程。 在MATLAB中，選擇結(jié)構(gòu)可由以下語句來實(shí)現(xiàn)：if語句if語句的最簡單用法為：　if同時(shí)對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。于是MATLAB可以很方便地移植到能運(yùn)行C語言的操作平臺(tái)土。②用戶使用方便：MATLAB語言是一種解釋執(zhí)執(zhí)行的語言(在沒被專門的工具編譯之前)，它靈活、方便，其調(diào)試程序的手段豐富。 MATLAB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)MATLAB系統(tǒng)由MATLAB開發(fā)環(huán)境、MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫、MATLAB語言、MATLAB圖形處理系統(tǒng)和MATLAB應(yīng)用程序接口(API)五大部分構(gòu)成。它在數(shù)學(xué)科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。表36 套管風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)編號(hào)故障模式風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)RPN值1瓷套閃落高1122絕緣受潮高643末屏引線斷很高2434滲漏油高5725導(dǎo)桿分流低166載流部分接觸不良中2107均球壓懸浮放電高572由上表可以得到基于傳統(tǒng)FMEA方法和引入模糊理論和權(quán)重系數(shù)方法下的變壓器套管的幾種故障模式的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并對兩種方法下的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行比較。當(dāng)存在多個(gè)故障模式時(shí)，通過此方法可以確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，具有相同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的故障通過比較各個(gè)故障模式的大小確定風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，確定該系統(tǒng)合理的維修順序。 (33)式中為各指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。功能分析確定故障模式故障模式潛在后果分析故障模式潛在原因分析現(xiàn)行檢修及維護(hù)策略分析確定故障可檢測程度(D)確定故障嚴(yán)重程度(S)確定故障發(fā)生概率(O)計(jì)算RPN值確定故障的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí) 圖31 FMEA的風(fēng)險(xiǎn)評估過程 RPN確定傳統(tǒng)的FMEA風(fēng)險(xiǎn)評估用每個(gè)故障模式的嚴(yán)重度(S)、發(fā)生概率(O)和可檢測度(D)相乘來得到風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)RPN，如公式(31)，然后通過比較RPN值得大小，對各故障模式的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序，確定維修策略。即，風(fēng)險(xiǎn)評估就是量化測評某一事件或事物帶來的影響或損失的可能程度。CA是對系統(tǒng)中每一產(chǎn)品(或功能、生產(chǎn)要素、工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備等)按其故障的發(fā)生概率和嚴(yán)重程度進(jìn)行綜合評估。備注13：這一欄主要記錄與其它欄有關(guān)的注釋及說明，如對產(chǎn)品或系統(tǒng)的改進(jìn)的建議、異常狀態(tài)的說明及冗余設(shè)備的故障影響等。故障原因5：確定并說明與假設(shè)的故障模式有關(guān)的各種原因，包括直接導(dǎo)致故障或引起使品質(zhì)降低進(jìn)一步發(fā)展為故障的那些物理或化學(xué)過程、設(shè)計(jì)缺陷、零件使用不當(dāng)或其它過程。在實(shí)際問題中，當(dāng)處理一些復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)單獨(dú)使用功能法或者硬件法不能滿足需要一般可以考慮功能法和硬件法相結(jié)合來進(jìn)行分析。進(jìn)行DFMEA有助于：設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)方案的相互權(quán)衡；制造與裝配要求的最初設(shè)計(jì)；提高在設(shè)計(jì)/開發(fā)過程中考慮潛在故障模式及其對系統(tǒng)和產(chǎn)品影響的可能性； 為制定全面、有效的設(shè)計(jì)試驗(yàn)計(jì)劃和開發(fā)項(xiàng)目提供更多的信息；建立一套改進(jìn)設(shè)計(jì)和開發(fā)試驗(yàn)的優(yōu)先控制系統(tǒng)；為將來分析研究現(xiàn)場情況、評價(jià)設(shè)計(jì)的更改以及開發(fā)更先進(jìn)的設(shè)計(jì)提供參考。故障模式及影響分析(FMEA)適用于方案制定、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用等產(chǎn)品的全生命周期，以產(chǎn)品的元件、零件或系統(tǒng)為分析對象，通過人員的邏輯思維分析，預(yù)測結(jié)構(gòu)元件或零件生產(chǎn)裝配中可能發(fā)生的問題及潛在的故障，研究問題及故障的原因，以及對產(chǎn)品質(zhì)量影響的嚴(yán)重程度，提出可能采取的預(yù)防改進(jìn)措施，以提高產(chǎn)品質(zhì)量。20世紀(jì)60年代后期，隨著航空、航天、核工業(yè)等高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，以概率風(fēng)險(xiǎn)為代表的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。美國東部時(shí)間2003年8月14日15時(shí)左右，美國中西部、東北部及加拿大安大略省等地區(qū)發(fā)生大面積停電，大停電導(dǎo)致北美地區(qū)近5000萬人口的生活供電中斷。 風(fēng)險(xiǎn)評估研究現(xiàn)狀風(fēng)險(xiǎn)是指損失發(fā)生的不確定性及其潛在損失，它是不利事件或損失發(fā)生概率及其后果的函數(shù)，用數(shù)學(xué)公式可表示為R=f(P，C)，R表示風(fēng)險(xiǎn)，P表示不利事件發(fā)生的概率，C表示該事件產(chǎn)生的后果。 本文的主要研究內(nèi)容風(fēng)險(xiǎn)評估是電力變壓器避免或減少潛在故障的關(guān)鍵步驟之一。1994年FMEA又成為QS的認(rèn)證要求。實(shí)際問題中具體采用哪種方法，取決于設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度和可利用信息的多少。表21 故障模式與效應(yīng)分析表編號(hào)功能說明編號(hào)功能說明編號(hào)功能說明1代碼5故障原因9最終影響2產(chǎn)品或功能標(biāo)志6任務(wù)階段工 作模式10故障檢測方法3功能7局部影響11補(bǔ)償措施4故障模式8高一層影響12嚴(yán)重度類別13備注 表中各欄的填寫：代碼1：為了使每一故障模式及其相應(yīng)的框圖標(biāo)志的系統(tǒng)功能看的清晰簡明。同時(shí)還應(yīng)考慮任務(wù)目標(biāo)、維修要求、人員及系統(tǒng)的安全。FMEA又包括故障模式分析、故障原因分析、故障影響分析、故障檢測方法分析與補(bǔ)償措施分析等步驟。套管FMEA如表23所示。表31 嚴(yán)重度(S)評定等級(jí)嚴(yán)重程度評分(S)致命環(huán)境和人員損失重大，可能導(dǎo)致人員傷亡，設(shè)備損壞嚴(yán)重，影響電網(wǎng)安全，需立即停運(yùn)搶修，維修周期長10嚴(yán)重環(huán)境損失重大，可能導(dǎo)致人員重傷，設(shè)備明顯受損，系統(tǒng)功能明顯惡化，組織層次嚴(yán)重故障89比較嚴(yán)重缺陷明顯，系統(tǒng)和環(huán)境損失較小，對人員影響不明顯，系統(tǒng)功能下降，組織層次惡化，需盡快安排維修67一般缺陷產(chǎn)生，系統(tǒng)和環(huán)境損失小，對人員影響不明顯，系統(tǒng)功能下降，組織層次惡化，可結(jié)合大修時(shí)處理25輕度系統(tǒng)功能正常，缺陷產(chǎn)生，組織層次異常，處理時(shí)無須停電1 發(fā)生概率評定故障發(fā)生概率是指系統(tǒng)在完成功能任務(wù)時(shí)，可能發(fā)生某類故障的概率。本文中三個(gè)評價(jià)指標(biāo)之間的權(quán)重系數(shù)用層次分析法來確定，具體方法如下。每一個(gè)評價(jià)指標(biāo)的評價(jià)向量等于它k個(gè)評分值對應(yīng)的k個(gè)評判向量的平均值。 實(shí)例分析對某220kV主變壓器，通過對變壓器的運(yùn)行狀態(tài)，維修歷史記錄進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并咨詢專家和維修人員意見，得到該變壓器的FMEA分析表，限于篇幅，本文僅對變壓器套管有關(guān)部分進(jìn)行分析，現(xiàn)在加上三個(gè)評價(jià)指標(biāo)的評分值如表35所示。引入權(quán)重系數(shù)和模糊理論的電力變壓器風(fēng)險(xiǎn)評估使評估結(jié)果更客觀可靠。到20世紀(jì)90年代，MATLAB已成為國際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。使之更利于非計(jì)算機(jī)專業(yè)的科技人員使用。在運(yùn)行M文件時(shí)，如果有錯(cuò)，計(jì)算機(jī)屏幕上會(huì)給出詳細(xì)的出錯(cuò)信息用戶經(jīng)修改后再執(zhí)行，直到正確為止。⑦方便的繪圖功能：MATLAB的繪圖是十分方便的，它有一系列繪圖函數(shù)(命令)，例如線性坐標(biāo)、對數(shù)坐標(biāo)、半對數(shù)坐標(biāo)和極坐標(biāo)，均只需調(diào)用不同的繪圖函數(shù)(命令)在圖上標(biāo)出圖題、XY軸標(biāo)注。工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫，每一個(gè)工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，主要包括信號(hào)處理、控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。elseifelsex=4 %定義模糊隸屬函數(shù)“低”u2=*x1。elseif x10u5=1。x=8u4=*x3。endif x4amp。uu3] %定義模糊關(guān)系矩陣A=[ ]。(3)對變壓器評價(jià)指標(biāo)、指標(biāo)的權(quán)重確定方法進(jìn)行深入研究，結(jié)合現(xiàn)場專家的經(jīng)驗(yàn)和數(shù)學(xué)知識(shí)，探索指標(biāo)權(quán)重科學(xué)有效的確定方法，對各評價(jià)指標(biāo)在總體評估中的作用進(jìn)行動(dòng)態(tài)權(quán)衡，使風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果更加客觀、可靠。enduu3=[u1 u2 u3 u4 u5] %定義評價(jià)指標(biāo)可檢測度(D)的評價(jià)向量uu=[uu1。x=6u2=*x。else u3=0。endif x8amp。elseu1=0。n=input(’輸入n=另外，MATLAB網(wǎng)頁服務(wù)程序還容許在Web應(yīng)用中使用自己的MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。在此基礎(chǔ)上，高版本的MATLAB已逐步擴(kuò)展到科學(xué)及工程計(jì)算的其他領(lǐng)域。具體地說，MATLAB運(yùn)行時(shí)，如直接在命令行輸入MATLAH語句(命令)，包括調(diào)用M文件的語句，每輸入一條語句，就立即對其進(jìn)行處理，完成編澤、連接和運(yùn)行的全過程。用戶可以在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也可以先編寫好一個(gè)較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序(M文件)后再一起運(yùn)行。80年代初他們又采用C語言編寫了MATLAB的核心。 本章小結(jié)本章在電力變壓器 FMEA 分析的基礎(chǔ)上，確定了風(fēng)險(xiǎn)評估的三個(gè)評價(jià)指標(biāo)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)FMEA評估方法通過風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)RPN對變壓器進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估；然而這種傳統(tǒng)的FMEA評估方法有一定的缺陷和不足，為此引入層次分析法來確定評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，使評價(jià)指標(biāo)具有不同的相對重要度。(5)對評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行模糊化處理。圖32 隸屬函數(shù)對于隸屬函數(shù)如式(35)，表明隸屬于等級(jí)很低的可能性： (35)對于隸屬函數(shù)如式(36)，表明隸屬于等級(jí)低的可能性： (36)對于隸屬函數(shù)如式(37)，表明隸屬于等級(jí)中的可能性： (37)對于隸屬函數(shù)如式(38)，表明隸屬于等級(jí)高的可能性： (38)對于隸屬函數(shù)如式(39)，表明隸屬于等級(jí)很高的可能性： (39)三個(gè)評價(jià)指標(biāo)的評分值按表31，32，33評定。在變壓器風(fēng)險(xiǎn)評估的評估或決策的過程中，各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)從不同方面反映了故障風(fēng)險(xiǎn)的高低，當(dāng)管理者優(yōu)先考慮其中的一個(gè)評價(jià)指標(biāo)來確定變壓器的維修策略時(shí)，傳統(tǒng)FMEA風(fēng)險(xiǎn)評估方法不能滿足要求。 評價(jià)指標(biāo)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 嚴(yán)重度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)故障嚴(yán)重度是指故障模式對系統(tǒng)安全運(yùn)行的影響程度。變壓器本體附件油箱器身冷卻系統(tǒng)絕緣油分接開關(guān)套管測試及保護(hù)裝置鐵芯繞組潛油泵冷卻器散熱器風(fēng)扇油流繼電器儲(chǔ)油柜凈油器溫度計(jì)油位計(jì)氣體繼電器 圖22 變壓器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖按上圖劃分的電力變壓器各部件及其功能如表22所示。(5)選擇FMEA方法：根據(jù)分析的目的和系統(tǒng)的研制階段，選擇相應(yīng)的FMECA 方法，制定FMECA 的實(shí)施步驟及實(shí)施規(guī)范。除被分析的產(chǎn)品層次外，所分析的故障還可能影響到幾個(gè)約定層次。表21是一種典型的 FMEA 表，它列出了 FMEA的基本內(nèi)容。③作用：用來確定設(shè)備潛在的失效模式及原因，使設(shè)備故障在發(fā)生之前就得到預(yù)測，從源頭阻止設(shè)備發(fā)生故障；可以作為設(shè)備預(yù)防保養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)之一；可以作為人員培訓(xùn)之用；指導(dǎo)日常工作。1988年美國聯(lián)邦航空局發(fā)布咨詢通報(bào)要求所有航空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析都必須使用FMEA。對運(yùn)行中的電力變壓器健康狀態(tài)進(jìn)行有效地評估是當(dāng)今國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題之一，評估的關(guān)鍵是根據(jù)預(yù)防性試驗(yàn)得到的非破壞性指標(biāo)量建立合理的狀態(tài)評估模型，從而判斷變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。電力變壓器是電力系統(tǒng)中的樞紐設(shè)備，承擔(dān)著電力系統(tǒng)中電能交換，傳輸?shù)闹厝?。格林尼治時(shí)間 2006年11月4日21:30左右，西歐電網(wǎng)發(fā)生大面積停電事故，涉及8個(gè)國家，損失16GW，大部分地區(qū)1小時(shí)后才恢復(fù)供電，部分地區(qū)斷電最長達(dá)90分鐘，德國工業(yè)重鎮(zhèn)科隆一度陷于癱瘓，此次停電事故導(dǎo)致約1000萬人受到影響。最常用的有：可靠性分析、故障樹分析、事件樹分析、危險(xiǎn)可操作性研究、初步危險(xiǎn)分析、模糊故障樹分析法、模糊概率法等。60年代中期，F(xiàn)MEA技術(shù)正式應(yīng)用于航天工業(yè)。其評價(jià)與分析的對象是所有新的部件/過程、更改過的部件/過程及應(yīng)用或環(huán)境有變化的原有部件/過程。(2)畫出系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)框圖。例如，在進(jìn)行第二層次的分析時(shí)，應(yīng)考慮第三層次的故障原因。明確分析范圍系統(tǒng)任務(wù)分析系統(tǒng)功能分析確定故障判據(jù)選擇分析方法實(shí)施分析給出FMEA結(jié)論圖21 FMEA分析步驟(1)明確分析范圍：根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、重要程度、技術(shù)成熟性、分析工作的進(jìn)度和費(fèi)用約束等，確定系統(tǒng)中在哪些產(chǎn)品范圍內(nèi)進(jìn)行FMEA。 電力變壓器的失效模式與影響分析 系統(tǒng)定義本文將將變壓器作為一個(gè)系統(tǒng)，先討論系統(tǒng)的定義方式，然后確定故障模式的列舉方式與列舉項(xiàng)目。電力變壓器風(fēng)險(xiǎn)評估體系的選取需要遵循以下幾個(gè)規(guī)則：(1)整體性原則，所選取的評價(jià)指標(biāo)能夠反映變壓器的整體工作情況。 (31)