基于役龄回退分析的电力设备检修决策方法研究

针对检修决策中难以兼顾成本和长期效益的问题,提出了一种基于设备役龄回退分析的预测性检修决策方法。首先,基于设备现况计算检修前的故障率。其次,基于设备役龄回退分析方法预测检修后的故障率。再次,依据设备检修前后的故障率,分别计算检修前后的全生命周期成本变化量和检修方式的费效比。最后,分别按可靠性优先、经济性优先和费效比优先的原则遴选最佳检修策略。实例效果表明,本文算法所得检修策略可兼顾成本和长期效益的矛盾,显著降低设备运行风险,提高电网长期效益。     

基于等劣化理论和设备风险的检修策略优化

电力公司的重要任务是实现它的经济目标和社会责任。作为实现这些目标的最有前途的方法之一,资产管理受到了越来越多的重视。全寿命周期成本管理(LCCM)是资产评估中的一个非常有效的工具。为了使电力设备全寿命周期成本最优,针对目前关于设备检修策略的研究中存在着诸如忽略了设备检修对于设备故障率的影响以及设备在全寿命周期中可靠性在不断劣化的趋势等这类问题,本文将机械工程领域的设备等劣化理论引入到电力设备运行分析中,在此基础上,推导出了各检修周期内设备可靠度之间的关系,结合设备的风险定义以及役龄回退因子,建立了设备基于风险的检修策略优化模型。这种方法实质上是为了在设备自身价值和设备给系统带来的经济效益之间,在LCCM和设备检修之间,以及在电力系统的技术与管理之间寻求平衡点。最后文中结合一个具体算例,求得了最优检修间隔,并与传统的定期检修进行了简要的对比分析。     

电力设备检修策略的马尔可夫决策

建立了基于马尔可夫过程的电力设备老化模型,在此基础上,应用马尔可夫决策方法对设备检修方案进行了优化,分析了不同目标条件下应该采用的优化检修方案。计算结果表明,本文提出的模型可以定量比较不同检修方案对设备的影响,为电力设备检修人员进行检修决策提供了有用的辅助决策工具。     

基于可靠性成本/效益分析的电网计划检修周期优化

电力系统元件在运行中受老化、磨损和隐藏故障的影响,故障率随时间呈增长趋势。综合考虑发电机、变压器和输电线路的主要停运因素,建立相应的故障率增长模型,推导了考虑计划检修后的元件平均无效度公式。基于可靠性成本效益分析,以平均无效度为纽带建立系统期望失负荷概率、系统电量不足期望以及系统总成本与计划检修率的函数关系。提出了以系统总成本对元件计划检修率的灵敏度排序进行计划检修周期优化的启发式迭代算法。采用该算法对RBTS和IEEE-RTS79可靠性测试系统进行了优化计算,并与传统C级检修方式的结果进行对比分析,研究表明不同容量、地点、类型和可靠性的元件,其最优计划检修周期存在较大差异,同时也探讨了元件老化因子和单位停电成本对电网计划检修优化的影响。     

不同运检策略对变压器年停运时间的影响

衡量不同运检策略对变压器年停运时间的影响,有利于变压器检修决策的优化和设备实物资产管理水平的提高。首先,描述变压器的运检策略及其寿命评估,然后,基于变压器的故障率对其运行状态进行蒙特卡洛模拟,得到变压器的无故障持续时间的概率分布。结合变压器役龄回退分析模型,构建变压器年停运时间计算模型,最后,分析不同运检策略对变压器年停运时间的影响。通过算例分析,证明了该模型的可行性,基于大数据的状态检修对于缩短变压器年停运时间效果更优。     

兼顾供电可靠性和LCC的变电站主设备检修策略优化方法

提出了一种能够同时兼顾变电站供电可靠性和设备全寿命周期成本(LCC)的设备检修决策优化方法。该方法选择变电站中的待检变压器和断路器,利用健康指数(HI)和役龄回退因子分别计算待检设备检修前后的故障率;通过变电站的预想事故分析和负荷削减状态的枚举,计算设备检修前后变电站电量不足期望(EENS)和设备LCC的变化量;最后,分别给出以可靠性优先、经济性优先和费效比优先作为评价指标的优化检修策略。某220kV变电站的检修决策实例表明,该方法能够综合考虑变电站的供电可靠性和设备的LCC,制定合理有效的检修策略。在有效降低变电站供电风险的前提下提高设备检修效率,减小检修维护成本。     

计及空调负荷等多类型需求侧资源的虚拟电厂优化运行策略

针对楼宇空调与其他类型需求侧资源的虚拟电厂内部协调优化问题,在对楼宇空调建模分析基础上,比较了楼宇空调启停控制和连续调节方式下用电量和室内温度变化特点,确定了适合于楼宇空调与虚拟电厂内部其他需求侧资源协调运行调节方式。进一步地,考虑楼宇用户舒适度分档和需求响应补偿价格,以区域供能成本最低为目标函数,建立了计及空调负荷的多类型需求响应资源的虚拟电厂协调优化模型,采用线性化方法处理非线性函数,将其转化为混合整数线性规划模型。算例表明:考虑用户舒适度的楼宇空调与虚拟电厂聚合的其他类型需求侧资源协调供能模式可有效的减少区域弃电量,同时降低楼宇本身耗电量,使得楼宇用户获取补偿收益。     

影响电力设备检修质量的因素分析

0前言良好的电力设备是发电厂安全、可靠、经济发供电的物质基础。做好电力设备检修,提高设备检修质量,是保证发电机组安全、经济运行,提高设备可用系数,充分发挥设备潜力的重要措施,是设备全过程管理的一个重要环节。特别是大机组,检修质量的好坏对发电厂安全、经济发供电的影响更为巨大。如某厂300MW汽轮机组大修后,在开机过程中,因轴振大而发生打闸或保护跳闸的次数高达11次,其中还造成1次机组与系统解列,使得开     

计及灵活性的检修—运行协同优化模型及算法

为提升风电并网条件下电力系统的运行灵活性,提出一种结合场景分析和协同优化的检修—运行决策方法。采用K-medoids聚类方法获得风电出力典型场景集,同时根据典型性评估指标确定目标场景集规模。以经济性和灵活性为目标,建立融合多场景经济调度的"检修—运行"分层协同优化模型。为提高模型求解效率,引入对潮流安全违约"轻容忍"的改进Benders分解法,降低运行优化主问题的约束矩阵维数。通过拉格朗日松弛技术及乘子更新机制,实现检修和运行的协同寻优。算例测试验证了所述模型及算法能有效实现经济性及灵活性更优的检修—运行决策。     

计及运行工况的MMC换流阀可靠性建模与分析

模块化多电平换流器(MMC)换流阀作为高压直流输电系统的核心设备,其可靠性关系到整个输电系统的安全稳定运行。以典型高压直流输电MMC换流阀为例,考虑换流阀运行工况,建立基于故障树分析方法的MMC换流阀的可靠性模型,并对其薄弱环节进行分析。首先,建立融入换流阀运行工况IGBT、二极管等元件的故障率模型;其次,考虑MMC换流阀功率模块和外围控制保护系统等,运用故障树分析方法,建立MMC换流阀故障树模型,得到相应可靠性指标的表达式;最后,根据可靠性指标公式计算各元件的故障率,采用概率灵敏度和关键灵敏度指标,辨识MMC换流阀的薄弱环节。结果表明:在整流和逆变工况下,MMC换流阀和元件的故障率最大,而在纯无功工况下故障率最小; IGBT模块和电源供给是MMC换流阀的薄弱环节,MMC子模块性能对换流阀可靠性的影响最为显著。     

Optimization of the operating conditions of gas-turbine power stations considering the effect of equipment deterioration

In recent years in most power systems all over the world, a trend towards the growing nonuniformity of energy consumption and generation schedules has been observed. The increase in the portion of renewable energy sources is one of the important challenges for many countries. The ill-predictable character of such energy sources necessitates a search for practical solutions. Presently, the most efficient method for compensating for nonuniform generation of the electric power by the renewable energy sources—predominantly by the wind and solar energy—is generation of power at conventional fossil-fuel-fired power stations. In Russia, this problem is caused by the increasing portion in the generating capacity structure of the nuclear power stations, which are most efficient when operating under basic conditions. Introduction of hydropower and pumped storage hydroelectric power plants and other energy-storage technologies does not cover the demand for load-following power capacities. Owing to a simple design, low construction costs, and a sufficiently high economic efficiency, gas turbine plants (GTPs) prove to be the most suitable for covering the nonuniform electric-demand schedules. However, when the gas turbines are operated under varying duty conditions, the lifetime of the primary thermostressed components is considerably reduced and, consequently, the repair costs increase. A method is proposed for determination of the total operating costs considering the deterioration of the gas turbine equipment under varying duty and start–stop conditions. A methodology for optimization of the loading modes for the gas turbine equipment is developed. The consideration of the lifetime component allows varying the optimal operating conditions and, in some cases, rejecting short-time stops of the gas turbine plants. The calculations performed in a wide range of varying fuel prices and capital investments per gas turbine equipment unit show that the economic effectiveness can be increased by 5–15% by varying the operating conditions and switching to the optimal operating modes. Consequently, irrespective of the fuel price, the application of the proposed method results in selection of the most beneficial operating conditions. Consideration of the lifetime expenditure included in the optimization criterion enables enhancement of the operating efficiency.     

基于实时运行条件的电力系统连锁故障风险性评估

电力系统中的连锁故障是一种发生概率低但后果严重的事故,严重的连锁故障可能导致大面积停电甚至整个系统崩溃.基于风险理论提出了一种复杂电力系统连锁故障的风险评估方法,该算法根据线路潮流实时运行条件来确定引发大停电初始故障的概率,然后根据系统运行状况基于层次分析法和灰色关联度的分析方法模拟连锁故障的一般发展过程,将事故发生的...     

基于预防检修周期优化的电网稳定控制系统失效风险评估

随着大型电网互联,迫切需要安全稳定控制系统(简称稳控系统)更加可靠.预防性检修有助于降低稳控系统失效风险.从底层模件开始,建立稳控系统故障树,计算其失效概率.考虑隐性故障和预防性检修,建立稳控系统状态空间模型.以可靠系数和经济成本可靠系数为目标、以状态概率为等式约束、以可行检修周期和允许年均经济损失为不等式约束,首次建...     

地铁供电系统用蓄电池的合理性选择及运行维护

地铁供电系统中的蓄电池对地铁供电有重要的作用,可以作为设备操作的和各种应急照明的备用电源,保障系统的安全、稳定。通过分析蓄电池故障的原因,找出了合理性选用及运行维护的对策。     

基于电取暖设备热力工况的电负荷精准预测模型研究及应用

随着我国北方地区冬季清洁取暖"煤改电"的大面积推广,对电网的增容改造以及"迎峰度冬"安全运行带来了较大的压力。在总结分析不同类型电取暖设备的基础上,提出了一种基于设备热力工况、建筑类型以及室外气候条件的电取暖负荷精准预测模型;并分别在电网接入、运行调节等典型场景下进行了应用分析。结果表明,该方法在电网投资改造以及优化运行方面有较好的指导作用。     

计及主设备时变状态的变电站短时风险评估方法

传统的变电站风险评估以主设备年平均故障率计算主接线可靠性,不能反映设备时变故障风险及其对负荷点供电的影响.将主设备的运行风险考虑为设备自身状态和外部运行气象环境方面因素的影响,以比例风险模型量化设备运行风险.考虑到基于故障树的设备状态评分的分散性较大,不同部件故障对设备故障停运的影响程度不一样,建立了基于层次分析法的设...     

发电设备检修计划多目标协调优化模型研究

在兼顾系统可靠性的前提下,综合考虑电力市场环境下发电机组经济性的机组检修优化,根据目标及约束条件,针对具体的检修方式进行合理优化研究,提出可行的检修优化措施并建立优化模型,通过实证分析验证了模型的可行性和有效性。     

设备月度检修计划给定下的电网运行方式优化方法

为了提升设备计划下电网运行方式的合理性,给出了输变电设备月度检修计划给定下电网运行方式优化方法。将主问题分解为计及电力电量平衡的发电、负荷分配和提高计划方式合理性的有功潮流调整两个子问题。在发电和负荷分配问题中计及了历史同期负荷变化规律、系统旋转备用、网损等因素;在提高方式合理性的调整中,基于综合灵敏度指标迭代调整,分阶段考虑了基态潮流收敛性、N-1开断下的静态安全性、N-1故障下的暂态功角稳定性约束。通过对综合问题进行分解和分步实施,得到输变电设备检修计划下满足工程合理性的电网运行方式,并降低了求解难度。基于实际电网的算例验证了所提方法的有效性。     

特高压和超高压交流输电系统运行损耗比较分析

输电系统运行损耗是影响整个输电系统经济性的重要因素。根据交流输电系统等值数学模型构建出满足同等输电能力的特高压和超高压交流输电方案,在此基础上计算出不同情景下各输电方案的损耗率大小,并分析了额定输送容量、输送距离和负载率变化对各输电方案损耗的影响。结果表明,特高压在各种情景下,均可以大幅降低运行损耗,特别是远距离、高负载率条件下,具有显著优势。相关结论可以为特高压和超高压交流输电的技术经济比选,特别是为合理确定各自适用的经济区间和具有优势的输电范围提供支持。