一种改进的电力设备故障率计算方法技术领域
本发明属于电力设备可靠性评估领域。
背景技术
故障率是评估电力设备可靠性的重要指标，也是电力设备可靠性评估和风险评估
的重要参数，故障率会对评估结果产生重要影响。因此，提高故障率计算精确度和预测水
平，对提高设备运行可靠性和安全性，提高电力系统的供电可靠性和检修策略制定具有重
要意义。
电力设备的故障率随运行时间（服役年龄）的变化曲线大致服从浴盆曲线。按照故
障发生时间可大致分为早期故障、偶然故障和老化故障。设备在运行1~5年期间，故障多为
发生早期性故障和偶然故障叠加（早期故障为主要故障），故障率随时间下降。当设备役龄
为5~20年时，故障多为偶然性的故障，故障率近似为常数；当设备处于老化故障期时，由于
设备磨损、性能下降、绝缘发生不可逆的劣化，设备的故障率将随着运行年限的增加而不断
上升，此时设备的故障为老化故障与偶然故障的叠加（老化故障为主要故障）。
目前，有两类方法来得到电力设备的故障率：
1）直接使用二参数威布尔分布的故障率函数反映设备故障率，该方法忽略了偶然故障
期时设备故障率近似为常数的事实，引起较大计算误差；
2）采用分段拟合方法：基于第1）种方法有的不足而提出（即两个故障期的分界点具有
模糊性）但是，分段拟合需要使用较为复杂计算方法需要确定两个时期的分界点。分段拟合
割裂了老化故障和偶然故障同时存在的事实，故障率曲线在分界点处存在明显的棱角。
发明内容
本发明的目的是解决现有电力设备故障率计算时，偶然故障和老化故障不能够兼
顾的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种改进的电力设备故障率计算
方法，对两参数威布尔分布函数式进行改进，采用最小二乘法对故障率函数的参数进行拟
合，进而求解出设备的故障率函数。
具体包括以下步骤:
1）基于两参数威布尔分布的故障率函数进行改进，得到拟合的目标函数
，其中：α为尺度参数，β为形状参数，C为常数，为电力设备故障率、t为役龄；
2）收集某地区相同型号、运行环境相近且役龄大于n年的电力设备的役龄和故障率；
3）利用收集的数据进行拟合，确定电力设备故障率函数。
进一步，步骤2）中，所述电力设备为变压器，即得到。
进一步，步骤2）中，n为5年。
进一步，步骤1）中，C表征偶然故障的故障率。
进一步，步骤3）中，拟合的方法为最小二乘法。
值得说明的是，本发明对已有的两参数威布尔分布的故障率函数（
）进行改进，将原有函数与表征偶然故障率的常数项C进行相加。使得
改进后的函数同时兼顾了偶然故障和老化故障相互存在的特点。有效避免了直接使用两参
数威布尔分布的故障率函数拟合时忽略了偶然故障期时设备故障率近似为常数的事实。相
比分段拟合的方法，该方法不需要确定分段点，没有复杂的计算过程，得到的故障率函数能
够有效兼顾电力设备偶然故障和老化故障的特点，计算结果表明，改进后的函数其准确度
比原函数准确度高，且计算方法比分段拟合的方法简单。能够为电力系统系设备的可靠性
评估、检修策略制定提供相关可靠依据。
附图说明
图1为三种方法计算得到的故障率曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅
限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯
用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
一种改进的电力设备故障率计算方法，其特征在于,包括以下步骤:
1）基于两参数威布尔分布的故障率函数进行改进，得到拟合的目标函数
，其中：α为尺度参数，β为形状参数，C为常数，为变压器故
障率、t为役龄；
2）收集某地区相同型号、运行环境相近且役龄大于5年的电力设备的役龄和故障率；如
下表所示（舍去服役年龄低于5年的设备，以避免早期故障期故障对拟合结果的影响）：
表1 设备的故障率统计表
3）利用收集的数据进行拟合（最小二乘法），确定变压器故障率函数。
作为对比，采用两参数威布尔分布和分段拟合方法，基于上述数据，获得变压器故
障率函数，结果对比如表2和图1所示：
表2 三种方法计算结果对比
表2的结果表明，本发明提出的改进的两参数威布尔分布的故障率函数计算方法相比
为改进前的方法，其方差小、拟合优度高。因而精确度更高；相比分段函数方法，尽管二者的
方差和拟合优度相差无几，但本发明方法无需使用复杂的方法确定出函数的分段点，且曲
线更为光滑，计算复杂度和时间大大降低。