一种基于关联集和可用度的光伏发电系统维护策略

针对光伏发电系统定期维修费用较高且不能充分利用系统实时状态而动态调整维修策略的问题,在考虑设备运行状态和天气因素影响的基础上,提出了一种基于关联集和可用度的光伏发电系统动态组合维护策略。首先,从设备功能相关性出发建立关联集,以关联集为单位进行维修决策,并通过改进的马尔可夫模型预测设备和关联集状态,计算其可用度。然后,在设备维修决策阶段,以维修成本最低和可用度最高为目标,通过引入方式因子结合设备状态类型确定维修时间及方式。在关联集维修策略优化阶段,依据设备之间经济结构相关性建立共同维修决策集,从而确定系统最佳维修策略。最后,以某光伏电站为例验证了所提方法的正确性和有效性。结果表明,该方法能有效节省系统维修总费用,提高系统可用度。     

基于改进粒子群算法的牵引变电所维修优化研究

牵引变电所维修优化方案的合理制定是保证铁路电力运输重要的一部分,维修要兼顾系统的可靠性和维修的经济性。采用故障树法、GO法对牵引变电所进行定性分析和定量分析,得到了其定性维修策略和定量可靠度的推导公式。以文献中调研数据为基础,对周期性维修策略进行改进,建立了考虑牵引变电所维修经济性和满足系统可靠度的维修优化模型,根据改进粒子群算法求解模型,制定分别从考虑单个设备可靠度和整体可靠度两个方面的维修优化策略。仿真结果表明,基于改进粒子群算法的牵引变电所维修优化模型是客观有效的。该模型能反映系统可靠度越高,维修费用越高的特性,并且可根据不同维修费用限制选择系统可靠度的最低值。     

基于故障风险水平的海上风电场机会维护策略

海上风电场的维修费用占发电总成本比例较高。为降低海上风电场的运维成本,在基于可靠度阈值的机会维护策略基础上,针对风电机组子系统间存在的故障相关性与子系统故障风险水平,文中提出一种包含故障风险水平、可靠度双阈值和维护矩阵的海上风电场机会维护策略。首先,采用故障链模型对风电机组子系统间的故障关系进行描述,并建立风电机组各子系统的可靠度模型。其次,引入多级维护的概念,提出考虑故障风险水平的风电场机会维护策略优化模型,采用粒子群算法对子系统机会维护的风险因子进行优化,进而确定单台机组的维护策略。然后,综合考虑海上可及性、备件库存等因素,提出一种基于维护矩阵的海上风电场维护策略优化模型,以单位时间维护成本最小为目标函数,根据子系统的备件库存和故障风险水平来对维护策略进行动态调整。最后,以某海上风电场中单台风电机组为例,分析可及率、多级维护等因素对风电场机会维护策略的影响。结果表明,考虑故障风险水平的机会维护策略相比传统机会维护策略费用率可降低27.34%,验证了所提机会维护策略在降低维护费用方面的有效性。     

基于元件-系统分级优化的光伏电站维护策略

为了能够最大限度地提高光伏电站的发电效率、降低维护成本,提出了元件-系统分级优化的光伏电站维护策略。首先在考虑光伏电站中各元件故障率的基础上,确定各个元件的状态转移矩阵,采用马尔可夫链对元件进行状态预测。然后在元件级优化阶段,借助于马尔可夫链状态预测结果,依据元件的直接维修费用、维修停机费用和故障风险损失,确定每个元件最经济的预防性维修时间及次最优维修时间,得到各个元件的维修策略集合,为系统级优化提供选择依据。在系统级优化阶段,依据元件之间的维修费用相关性与结构依赖性计算元件共同维修的时间阈值,从而确定系统最优维修策略。算例分析表明,该维护策略能够大幅节省维修费用,减少系统停机时间,验证了所提方法的有效性。     

考虑不完全维修的风机齿轮箱优化检修策略

齿轮箱是风电机组中维修费用最高的部件之一,针对齿轮箱的状态检修策略研究对降低设备维修费用、提高可靠度具有关键作用。针对风机齿轮箱不完全维修这一现状,提出了一种基于比例强度模型的优化检修策略。该方法利用监测到的齿轮箱振动数据、温度数据及历史维修数据建立比例强度模型,确定齿轮箱的强度函数;然后采用物理规划方法权衡最小维修费用和最大可靠度两个优化目标函数,确定最优维修阈值,并制定最优维修策略。结合实际风电场故障数据和在线监测数据,对考虑不完全检修的优化检修策略进行仿真分析,结果验证了所提优化策略的有效性和合理性。     

基于可靠度的输电塔维修决策研究

提出了确定重要构件的两步法,即利用大型有限元软件ANSYS建立输电杆塔结构有限元模型,先对其进行等效风荷载作用下的应力分析以确定必须监测构件以及建议监测构件,再通过构件变化对杆塔一阶振型的灵敏度分析确定构件的相对重要性,从而实现了在实际工程中可根据经济条件和实际需要合理地确定重要构件的目的;基于材料的P-S-N曲线推导了构件的疲劳失效函数和疲劳可靠度函数,对重要构件建立了预防性不完全维修决策模型,在保证构件疲劳可靠度的基础上以单位时间维修成本最小为目标优化维修模型,通过算例分析验证了模型的有效性。     

考虑最小成本的风机轴承维护周期优化

针对风机主轴承可靠度要求高、维护费用高昂这一现状提出了一种基于单位时间维护成本最低的维护优化模型。首先通过对风机主轴承振动信号进行分析,提取能够较好地反映轴承退化过程的特征值,建立威布尔比例风险模型;其次对主轴承退化期内的失效率曲线进行分析,确定主轴承的失效更换阈值;然后通过改进传统的役龄回退因子对维护后的失效率进行修正,通过对模型运算结果进行分析,避免了定期维护出现欠维护的现象;最后确定单位时间内维护成本最优的维护周期。对维护优化模型进行仿真分析,计算结果表明,通过模型优化可以使单位时间维护费用降低14.4%。     

基于改进型AHP的地铁列车设备重要度分析

以实现地铁列车的安全稳定运行为目的,从列车基本结构出发,对其七个子系统中的主要功能部件构建了基于七个评价因子改进型层次结构模型和底层设备重要度评估模型。改进层次分析法(AHP)的判断矩阵构建方法和权值计算方法,引入模糊三角函数减少主观因素影响,建立多个专家的各因素间相对重要性模糊判断矩阵,验证矩阵的一致性,计算矩阵的最大特征根和特征向量,由此确定权重排序。列车各部分重要功能单元根据故障信息和维修记录打分,结合权重和各个设备的故障率综合考虑得出最终的重要度评估结果,为列车设备的维修提供参考。     

基于可靠度的风电机组预防性机会维修策略

风电机组关键部件维修会产生昂贵的固定维修费用、停机损失及发电损失。针对该问题,提出一种风电机组的预防性机会维修策略。在每个部件可靠度函数服从威布尔分布的基础上,依据可靠性要求估算各部件的预防性维修时间。通过定义机会维修可靠度裕度,并将之与预防性维修时间点处可靠度函数的斜率绝对值的倒数相乘,计算出每个部件的机会维修区间。利用二次抛物线插值法,以总费用为目标函数对机会维修区间进行优化,使得维修费用最小。结合实际风场维修案例进行仿真,结果表明,预防性机会维修策略比预防性维修策略减少了停机维修次数,节省了维修成本,因而证明了该策略的有效性。     

基于时间延迟的风机齿轮箱状态优化维修

风电机组运行环境恶劣,故障频发,尤其以齿轮箱的故障居多,造成风机整体维修成本偏高。针对以上问题,提出了一种基于时间延迟的状态优化维修策略,在时间延迟模型的基础上考虑振动监测信号,先结合故障数据和状态监测数据求得齿轮箱的比例危险函数和可靠度函数,再采用单位运行时间内平均维修费用最小的方法优化得到最优状态维修阈值,最后依据该阈值实施风机齿轮箱的优化状态维修。通过对某风电场仿真分析,求得了最优状态维修阈值,并制定了维修策略。仿真结果证实了该策略在避免过度维修和维修不足问题以及节约维修成本方面的有效性。     

全数字化保护系统的可靠性及元件重要度分析

从总体可靠度和元件重要度两个方面对全数字化保护系统的可靠性进行研究。基于可靠性框图和邻接矩阵方法建立了总体可靠性模型,然后基于概率重要度和关键重要度,建立了全数字化保护系统元件重要度评价指标。其中,概率重要度用于发现系统中的薄弱环节,以指导和优化系统设计;关键重要度用于指导系统维修。为说明所提方法的有效性,提出了6种全数字化保护系统的典型结构,并利用上述方法,对其进行了详细的计算与分析。     

基于可靠性和气象因素的配电网短期维修决策方法

配电系统可靠性受气象因素的影响很大,为提高配电网在整个维修期间的可靠性,同时综合考虑被维修设备和其他设备所在的气象条件对维修风险带来的影响,提出一种计及可靠性和气象因素的配电网短期维修决策方法。与传统的配电网维修计划优化相比,该方法建立了不同气象条件下配电设备故障率及其修复时间计算模型。在计及维修规程约束、维修能力约束和电网结构约束的前提下,以可靠性指标损失最小为优化目标,建立了反映配电网期望停电持续时间和期望缺电量的系统风险综合指标。采用遗传优化算法,搜寻整个维修周期内系统综合风险指标最小的最佳维修计划。     

考虑全寿命周期成本的输电网多目标规划

为克服目前全寿命周期成本(life cycle cost,LCC)技术的应用局限于设备运行或维护阶段的不足,针对输电网整体建立一个3维LCC层级模型,包括时间维度、元件维度和费用维度。费用维度进一步分解为设备级、系统级、外部环境成本。研究了以可靠性为中心的维护手段的应用对维护成本的影响,利用电量不足期望值计算故障成本。在此基础上,对风电等4种不确定因素进行建模,建立以LCC成本最小和切负荷量最小为多目标的输电网机会约束规划模型。采用正态边界交点算法联合改进小生境遗传算法,对模型有效求解。最后,分别对18节点系统和77节点系统进行算例分析。研究结果给出了帕累托解集及推荐的最优规划方案;此外,LCC费用分解图表明了各费用的比重和影响,有利于指导未来资产管理。     

计及综合需求侧响应的能量枢纽优化配置

能量枢纽是多能源系统的重要组成部分,可容纳多种形式能源的输入和多元化的负荷类型。优化配置能量枢纽的设备类型和容量是保证能量枢纽安全经济运行的基础。同时,需求侧响应机制和技术的不断发展对该优化配置问题提出了新的要求。在此背景下,首先概述了能量枢纽中各类设备的模型,并对冷热电负荷特性进行分析和分类建模。然后,基于典型日负荷轮廓,以初始安装成本、运行维护成本和能耗成本构成的年运行费用最低为优化目标,考虑综合需求侧响应及能量枢纽运行约束,建立了能量枢纽优化配置的0-1混合整数线性规划模型。算例结果表明,所构建的优化配置模型可显著降低能量枢纽的年运行费用。     

基于GA-PSO的微电网电源容量优化设计

针对孤岛运行方式下微电网的电源容量优化设计问题,建立了考虑设备投资成本、替换成本、运行维护成本、燃料成本、环境成本、未供电费用,以系统等年值综合成本最低为目标函数的经济性优化数学模型;提出了一种以粒子群优化算法为主、遗传算法为辅的混合优化算法,既能降低搜索到局部最优解的概率,又能保证全局最优解的精度。选取某微电网案例进行优化计算,在满足系统约束条件的一系列配置中,求解出了系统的最优电源容量设计方案,并进行了算例分析,算例结果验证了模型及方法的正确性和有效性。     

基于威布尔分布的经济性与高可靠度智能电表维修周期预估算法

智能电表的可靠性寿命预估对设计的极端重要性,将为智能电表的维修工作带来显著便利。基于智能电表运行时间数据分析,建立二参数威布尔分布模型,确定二参数威布尔分布的参数。计算得到相应的分布函数和可靠度函数,确定在可靠度为90%时的预防性维修周期和最小维修费用对应的预防性维修周期。运行实践和实际算例表明,所提出的智能电表预防性维修周期预估方法,可以为优化批次电能表的检定及轮换周期提供决策依据,大幅度节省运维成本。     

高压直流输电系统最优设备选型模型和算法

对高压直流输电工程进行规划、设计时,优化选择设备的型号以取得最大的经济和可靠性效益已成为日渐重要的问题。基于成本效益分析原理,综合计及直流输电系统的可靠性和经济性,给出了高压直流输电系统设备最优选型模型及算法。分析了设备的投资费用、运行维护费用和系统停电损失费用等的计算模型,并在此基础上建立了高压直流输电系统设备最优选型的数学模型,该模型属于离散非线性优化模型,基于遗传算法给出了模型的求解算法。采用整数编码、自适应交叉率和变异率对遗传算法进行改进,并结合直流输电工程实际提出子系统可靠性保留技术,改善了算法收敛性和计算速度。对一单12脉接线高压直流输电系统进行了设备最优选型的算例分析。结果表明,该模型和算法可行,对高压直流输电系统的规划、设计中设备选型有重要的指导作用。     

计及综合需求响应的社区综合能源系统优化调度

综合能源系统（IES）需求侧潜在的电、热、冷和天然气可调度资源是降低IES运营成本的重要因素。为了在降低IES运营成本的同时保证用户用能满意度,建立了考虑综合满意度约束的IES日前优化调度模型。首先,基于温控负荷的热惯性建立社区综合能源系统柔性热负荷和冷负荷虚拟储能模型。同时,基于可平移、可转移、可削减的分类方法建立柔性电、气负荷优化调度模型。此外,基于主观法和客观法相结合的综合赋权方法建立满意度模型,并对比不同满意度约束下IES运营经济性和设备容量利用率。在Matlab软件平台编程并应用分支定界法求解仿真算例。仿真结果表明,所提出的优化调度模型可以降低IES运营成本,提高IES设备容量利用率,并保证用户用能满意度。     

一种基于可用率约束的电气设备计划维护优化模型

由于电气设备的衰退特性,目前等周期预防性维护策略不可避免地使得设备的故障率随着运行役龄的增加而增大,直接影响设备的稳态可用率.在电气设备维护成本分析的基础上,引入役龄回退因子,建立了以电气设备整个更新维护周期内单位时间费用成本率最小化的数学维护模型,同时考虑了实际运行时基于可用率的故障率阈值,很好地协调了设备运行时的可靠性与经济型.最后以寿命服从威布尔分布的某断路器为例,仿真结果验证了该维护策略的优越性,可为设备的计划维护提供有力的科学决策.     

一种基于可用率约束的电气设备计划维护优化模型

由于电气设备的衰退特性,目前等周期预防性维护策略不可避免地使得设备的故障率随着运行役龄的增加而增大,直接影响设备的稳态可用率。在电气设备维护成本分析的基础上,引入役龄回退因子,建立了以电气设备整个更新维护周期内单位时间费用成本率最小化的数学维护模型,同时考虑了实际运行时基于可用率的故障率阈值,很好地协调了设备运行时的可靠性与经济型。最后以寿命服从威布尔分布的某断路器为例,仿真结果验证了该维护策略的优越性,可为设备的计划维护提供有力的科学决策。