【正文】 對這些模型進(jìn)行細(xì)致的分析和比較，尋找最有效的評估變壓器風(fēng)險評估的模型和方法。(3)有關(guān)評價指標(biāo)的模糊化以及權(quán)重系數(shù)的確定涉及到矩陣的運算，運用MATLAB可以方便的解決矩陣計算。為下文變壓器的風(fēng)險評估奠定了基礎(chǔ)。%確定三個評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)B=A*uu %確定模糊綜合評價向量 b=max(B) %確定風(fēng)險等級 本章小結(jié)本章介紹了MATLAB軟件及其語言，并且對上文提出的引入權(quán)重系數(shù)和模糊理論的風(fēng)險評估流程進(jìn)行了MATLAB語言的編程。elseu5=0。else u4=0。endif x6amp。x=6u3=*x2。elseif x4amp。elseif x2amp。x=10u5=*x4。elseif x8amp。x=8u3=*x。else u2=0。elseu1=0endif x2amp。elseu5=0。else u4=0。endif x6amp。x=6 %定義模糊隸屬函數(shù)“中”u3=*x2。elseif x4amp。x=4u1=*x。o=2。[V,D] = eig(A)得到以下結(jié)果V = + + D = 0 0 0 + 0 0 0 V的每一列構(gòu)成的向量就是該矩陣的特征向量，有三個特征向量，D對角線上的三個元素就是該矩陣的特征值，有三個特征值，每一特征向量與特征根一一對應(yīng)。表達(dá)式n程序模塊2 表達(dá)式1　　　m=60。表達(dá)式 程序模塊；　　　end if語句的另一種用法為：　if在本文對電力變壓器進(jìn)行風(fēng)險評估的研究中，為了評判結(jié)果更加可靠，更能貼切反應(yīng)變壓器的故障情況，對三個評判指標(biāo)進(jìn)行模糊化處理，在此評估過程編程要使用MATLAB語句中的選擇結(jié)構(gòu)。 MATLAB語句示例按照現(xiàn)代程序設(shè)計的觀點，任何算法功能都可以通過三種基本程序結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，這三種結(jié)構(gòu)是：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。允許用戶編寫可以和MATLAB進(jìn)行交互的C或C++語言程序。MATLAB對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能強(qiáng)大的模塊集和工具箱?？捎糜诳茖W(xué)計算和工程繪圖。格(柵)繪制也只需調(diào)用相應(yīng)的命令，簡單易行。另外，它不需定義數(shù)組的維數(shù)，并給出矩陣函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在求解諸如信號處理、建模、系統(tǒng)識別、控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的間題時顯得大為簡捷、高效、方便，這是其他高級語所不能比擬的。除了內(nèi)部函數(shù)，MATLAB所有的核心文件和工具箱文件都是公開的，都是可讀可寫的源文件，用戶可以通過對源文件的修改和自己編寫構(gòu)成新的工具箱。另外，為了充分利用FORTRAN，C等語言的資源，包括用戶已編好的FORTRAN，C語高程序，通過建立M文件的形式混合編程，方便地調(diào)用有關(guān)的FORTRAN，C語言的子程序；還可以在C語言和FORTRAN語言中方便地使用MATLAB的數(shù)值計算功能，這樣，良好的交互性使程序員可以使用以前編寫過的程序，減少重復(fù)性工作，也使現(xiàn)在編寫的程序有重復(fù)利用的價值。所以，MATLAB語言不僅是一種語言，廣義上講是一種該語言的開發(fā)系統(tǒng)，即語言調(diào)試系統(tǒng)?？梢哉f，在編程和調(diào)試過程中它是一種比Visual Basic還要簡單的語言。人們用任何一種語言編寫程序和調(diào)試程序一般都要經(jīng)過這幾個步驟：編輯、編譯、連接，以及執(zhí)行和調(diào)試。①編程效率：，且比BAS1C，F(xiàn)ORTRAN和C等語言更加接近我們書寫計算公式的思維方式，用MATLAB編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強(qiáng)，這也是MATLAB能夠深入到科學(xué)研究及工程計算各個領(lǐng)域的重要原因。(3)MATLAB編程語言程序語言簡單易用，MATLAB一個高級的矩陣/陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c。它是一個集成的用戶工作空間，允許用戶輸入輸出數(shù)據(jù)，并提供了M文件的集成編譯和調(diào)試環(huán)境，包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件編輯調(diào)試器、MATLAB工作空間和在線幫助文檔。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。 編程環(huán)境MATLAB由一系列工具組成。他將這個接口程序命名為“MATLAB”意思是矩陣實驗室。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點，使MATLAB成為一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集中在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序語言的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計算軟件的先進(jìn)水平。第4章 基于MATLAB的電力變壓器風(fēng)險評估本文的以上部分已經(jīng)提出了基于FMEA的電力變壓器風(fēng)險評估的方法，在此過程中引入了評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)和模糊化處理。我們應(yīng)該按照改進(jìn)后的風(fēng)險評估方法對變壓器進(jìn)行風(fēng)險評估。綜上所述，傳統(tǒng)FMEA方法下此套管幾種故障模式的風(fēng)險等級排序是4=736125，對這幾種故障維修的順序也應(yīng)該按此排序。其他的故障也按這種方法獲得風(fēng)險等級。表35 套管風(fēng)險評價指標(biāo)取值表編號故障模式S評分O評分D評分1瓷套閃落7282絕緣受潮8183末屏引線斷9394滲漏油8895導(dǎo)桿分流4146載流部分接觸不良6757均球壓懸浮放電898按表35評價指標(biāo)重要度評方法，為了盡可能減小故障影響，請相關(guān)專家對三個評價指標(biāo)的相對重要度進(jìn)行打分，經(jīng)綜合分析后構(gòu)造的判斷矩陣如式(312)所示。(4)構(gòu)造判斷矩陣，確定評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。由此，基于FMEA的引入評價指標(biāo)權(quán)重系數(shù)和評價指標(biāo)模糊化的電力變壓器風(fēng)險評估的所有過程分析完畢。按最大隸屬原則，、五個數(shù)中最大的一個數(shù)對應(yīng)的風(fēng)險等級就是該故障模式的風(fēng)險等級。在變壓器的風(fēng)險評估中有三個評價指標(biāo)，所以構(gòu)成的模糊關(guān)系矩陣如式(310)所示。評分采用10分制，五個等級的分值和相應(yīng)的隸屬函數(shù)見圖32。對于三階判斷矩陣，=, 。接著計算重要性排序。首先組織技術(shù)經(jīng)驗豐富的運行管理人員和專家根據(jù)需要評估的變壓器的特點和現(xiàn)場運行狀態(tài)給出了如表34的三個評價指標(biāo)的重要度。本文為了解決傳統(tǒng)FMEA風(fēng)險評估方法的缺陷，引入了模糊化的評價指標(biāo)，并用層次分析法(AHP)來確定各評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。 (31) 權(quán)重系數(shù)的確定上述傳統(tǒng)的FMEA風(fēng)險評估方法雖然簡單方便，但是存在許多缺陷：(1)由于各故障模式的評價指標(biāo)的評分是由專家完成的，故風(fēng)險評估的結(jié)果多了許多專家的主觀性。從而提高變壓器的可靠性和經(jīng)濟(jì)性?？筛鶕?jù)運行維修歷史記錄、預(yù)防性試驗和在線監(jiān)測結(jié)果對變壓器進(jìn)行狀態(tài)評估，在此基礎(chǔ)上推斷各故障模式可能發(fā)生的概率，參照表32評定。根據(jù)以上評估體系的選取原則，在基于FMEA的電力變壓器風(fēng)險評估過程中一般選取故障嚴(yán)重程度(S)、發(fā)生概率(O)和可檢測程度(D)三個評價指標(biāo)。電力變壓器風(fēng)險評估體系的選取需要遵循以下幾個規(guī)則：(1)整體性原則，所選取的評價指標(biāo)能夠反映變壓器的整體工作情況。傳統(tǒng)FMEA用風(fēng)險優(yōu)先數(shù)RPN來表示每個故障的風(fēng)險等級[1821]，整個分析過程主要涉及到故障嚴(yán)重度(S)、發(fā)生概率(O)和可檢測度(D)三個評價指標(biāo)。表23 套管FMEA代碼故障模式故障原因故障影響故障征兆檢測方法采取措施1瓷套閃落瓷套表面污穢或受潮短路，繞組燒毀表面積污目測除塵防污2絕緣受潮密封不良油受潮變質(zhì)，絕緣,高油色譜微水介損測量增強(qiáng)密封管理3末屏引線斷測量時頻繁拆卸引線放電測量引線放電搖表測量重新接線4滲漏油油塞未塞進(jìn)或密封圈老化，套管內(nèi)油位過高油位過低，發(fā)熱，瓷瓶炸裂油位低油位檢查補(bǔ)油，換密封圈，調(diào)整油位5導(dǎo)桿分流穿纜碰銅管電纜線股燒毀套管頭溫升高,油氣異常,高油色譜，紅外測量尋找并排除過熱點6載流部分接觸不良焊接不牢靠，螺釘未擰緊接觸電阻大溫升高油氣異常,高同上同上7均球壓懸浮放電安裝不當(dāng)放電測量局部放電較大局部放電測量恢復(fù)均壓球的電氣連接表23列舉了套管的7種故障模式及其故障原因，故障影響，故障征兆和檢測方法以及維修措施幾項內(nèi)容，每項內(nèi)容都是相關(guān)專家知識的集合，是建立故障診斷專家系統(tǒng)知識庫的依據(jù)，F(xiàn)MEA表是收集專家知識的有效途徑。因此，在本文中采用功能和部位相結(jié)合的方式來劃分變壓器故障，綜合考慮功能級和部位級故障得到的變壓器系統(tǒng)圖如圖22所示。 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目。補(bǔ)償措施分析是針對故障影響嚴(yán)重的故障模式，提出設(shè)計改進(jìn)和使用補(bǔ)償?shù)拇胧?。故障模式分析是找出系統(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)所有可能出現(xiàn)的故障模式。(4)確定故障判據(jù)：制定與分析判斷系統(tǒng)及系統(tǒng)中的產(chǎn)品正常與故障的準(zhǔn)則。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)度和費用約束等，確定系統(tǒng)中在哪些產(chǎn)品范圍內(nèi)進(jìn)行FMEA。嚴(yán)重度類別12：根據(jù)故障影響確定每一故障模式及產(chǎn)品的嚴(yán)重度類別。故障檢測方法10：操作人員或維修人員用以檢測故障模式發(fā)生的方法。應(yīng)評價這些后果并將其記入分析表中。例如，在進(jìn)行第二層次的分析時，應(yīng)考慮第三層次的故障原因。故障模式4：分析人員應(yīng)確定并說明各產(chǎn)品約定層次中所有可預(yù)測的故障模式，并通過分析相應(yīng)框圖中給定的功能輸出來確定潛在的故障模式。在該欄中填寫被分析產(chǎn)品的代碼。(4)填寫故障模式與影響分析表。(2)畫出系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)框圖。這種方法認(rèn)為產(chǎn)品應(yīng)具備若干功能，而功能可按輸出的質(zhì)量特性分類，質(zhì)量特性可按照一定的技術(shù)指標(biāo)來度量。當(dāng)產(chǎn)品可按照設(shè)計圖紙及其他工程設(shè)計資料明確確定時，一般采用硬件法，這種分析方法適應(yīng)于從零級開始分析質(zhì)量問題，在擴(kuò)展到部件級，產(chǎn)品級，系統(tǒng)級，即自下而上的進(jìn)行。②用途：可結(jié)合TPM并融合于TPM之中，亦可獨立實行。其評價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。需要注意的是，DFMEA在體現(xiàn)設(shè)計意圖的同時還應(yīng)保證制造或裝配能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計意圖。至此FMEA成為一種通用的解決問題的方法應(yīng)用于各種領(lǐng)域。80年代中期過程FMEA開始應(yīng)用于汽車工業(yè)來確認(rèn)其制造過程。60年代中期，F(xiàn)MEA技術(shù)正式應(yīng)用于航天工業(yè)。第2章 電力變壓器故障模式與影響分析 FMEA簡介 FMEA基本原理潛在失效模式與影響分析(Failure Mode and Effects Analysis，F(xiàn)MEA)，是在產(chǎn)品/過程服務(wù)等的策劃設(shè)計階段，對構(gòu)成產(chǎn)品的各子系統(tǒng)、零部件，對構(gòu)成過程服務(wù)的各個程序逐個進(jìn)行分析，找出潛在的失效模式，分析其可能出現(xiàn)的結(jié)果并進(jìn)行風(fēng)險評估，從而預(yù)先采取合理有效的措施來消除或減少失效模式的發(fā)生以及失效模式的嚴(yán)重程度，以有效提高 質(zhì)量與可靠性，確保用戶滿意的系統(tǒng)化活動。本文對電力變壓器的研究主要從以下幾個方面。電力變壓器狀態(tài)評估是狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)。最常用的有：可靠性分析、故障樹分析、事件樹分析、危險可操作性研究、初步危險分析、模糊故障樹分析法、模糊概率法等。風(fēng)險評價技術(shù)開始于20世紀(jì)30年代的保險業(yè)，最早應(yīng)用于金融、保險、投資等領(lǐng)域。為了確定特定的風(fēng)險，需要明確風(fēng)險來源、風(fēng)險對象和風(fēng)險主體，通常采用相對值指標(biāo)來衡量風(fēng)險。因此，我們需要對電網(wǎng)中潛在的故障進(jìn)行風(fēng)險評估，盡可能提前避免或減少潛在故障發(fā)生的可能性。格林尼治時間 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個國家，損失16GW，大部分地區(qū)1小時后才恢復(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。電力系統(tǒng)取得巨大聯(lián)網(wǎng)的同時它也會將承受更大的潛在風(fēng)險。電網(wǎng)瓦解和大面積停電事故，不僅會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，影響人民正常生活，還會危及公共安全，甚至造成嚴(yán)重的社會影響。2008年1