基于设备可靠性的风电场预防性机会维修策略

风电场电气设备如变压器、开关柜等均需定期进行停电检修或预试,会造成与其电气连接的风电机组陪停。考虑电气设备及风电机组各主要部件的故障概率和维修机会,提出了基于可靠性的风电场预防性机会维修策略。该策略在风电场电气设备实施预防性维修的基础上,对与待修电气设备直接相连的风电机组关键部件实施机会维修。即当某电气设备可靠性降低到预防性维修阈值时,对其实施预防性维修,并核验与之直接相连的风电机组的关键部件的可靠性,若某部件的可靠性达到机会维修阈值,则对其实施机会维修。通过对预防性维修阈值与机会维修阈值的优化,使风电场发电损失和维修费用最小。最后,通过对风电场系统进行仿真,验证了所提出策略的有效性,该策略可降低风电机组因不同原因造成的重复停运时间,为实现风电场智能化维护提供新的方法。     

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。     

基于维纳退化过程的装备视情维修策略研究

在利用维纳退化过程对装备进行建模时，为更加准确地描述其关键部件的退化过程，提出考虑维修活动对装备性能退化速率和初始退化量的影响；在所建模型的基础上，基于首达时间的概念得到剩余寿命的概率分布，根据剩余寿命的预测值作为时间间隔开展非周期性能检测，将得到的退化量同故障阈值和维修阈值相比较，做出相应维修活动；然后，以维修阈值为变量，在关键部件的视情维修策略中，应用蒙特卡洛循环仿真方法选取最优值实现效费比最小，进而降低装备在使用过程中的效费比；最后，以舰船关键部件陀螺仪为例，仿真得到剩余寿命预测值的相对误差小于0.3%,当设置维修阈值为8.02°/d时，效费比达到最低为199.996元/天，与传统周期检测视情维修策略相比，节约了检测成本，降低了事后维修的次数，减少了维修费用，有效地降低了效费比。     

基于可及度评估的海上风机机会维修策略

海上风电机组的维修费用较高,在一定程度上限制了海上风电产业的发展。针对此现象,提出一种将故障维修与预防性维修相结合的机会维修策略。考虑海上天气情况对维修活动的影响,采用马尔科夫法和动态时间窗描述海上天气状况,提出可及度指标评估海上风电机组维修的可及性。运用蒙特卡洛法模拟部件的随机故障,并选择合适的周期,以周期内成本期望值最小为目标,对仅考虑更换措施以及考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略的维修阈值进行优化。以某海上风电机组为例进行仿真,结果表明,考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略对降低海上风电维修成本的效果更为可观,从而证明该策略的有效性。     

基于大数据的电力企业资产组维修策略优化研究

在汇总过去若干年的电力设备故障数据的基础上,运用大数据分析方法,把故障预测技术引入到预防性维修的实践中,提出一种基于大数据的预防性维修策略。首先,根据由状态检测信息得到剩余寿命的预测结果,以预防性维修时的剩余寿命为阀值制定预防性维修策略。然后,根据更新过程理论,建立以电力设备的预防性维修阀值和预测间隔期为优化变量,综合考虑电力设备维修成本、客户满意度、电量销售、停电损失、维修时机选择等约束条件呢,以电力设备平均维修费用最小和电力设备可用度最大为优化目标的预防性维修优化模型。采用人群搜索算法进行优化求解,得到系统最佳的预防性维修阀值和维修预测间隔期。最后,通过引入算例,对所建模型优化仿真求解,得到电力设备最佳的预测周期,在保证电力设备可用度的同时,使电力设备的平均维修费用最小,验证了所建模型的可行性和有效性,从而提高电力企业的整体效益。     

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。     

风电机组的状态-机会维修策略

风电机组主要部件的维修需要高昂的费用,针对该问题,提出一种新的风电机组动态维修策略,即状态–机会维修策略。该策略指出风机各部件的衰退过程服从比例失效模型,部件的运行状态可通过状态指示器来表述,且部件何时维修以及如何维修可通过状态指示器与维修阈值函数的比较结果来确定。当某部件状态指示器的值越过该部件状态维修阈值函数时,对该部件实施状态维修,此时,若存在其他部件的状态指示器越过自身的机会维修阈值函数,则对其实施机会维修。两条维修阈值函数可通过维修成本最小的方法确定。最后,仿真结果验证了该策略的有效性。     

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。     

基于状态自适应评估的海上风电机组预防性维护策略

针对海上风电机组对故障特征的增量式学习及主动维护的问题,提出了一种基于状态自适应评估的海上风电机组预防性维护策略。首先,采用非正态总体假设检验量化机组实时状态与典型状态的信息差异,通过增量字典学习捕捉机组典型状态特征,基于支持向量机构建了机组状态自适应评估模型。然后,结合部件有效役龄,以机组状态概率向量为决策依据、单次维护费用最小为目标,优化部件维护策略。同时计入部件成组时由于提前或延迟维护的损失,以维护总费用最小为目标、日维护时长为约束,建立了基于状态自适应评估的海上风电机组预防性维护模型。最后,以某海上风电机组为例,验证了所提维护策略的有效性,分析了维护次数、可及性对维护策略的影响。     

基于风电机组状态信息的海上风电场维护策略

针对海上风电场运维过程中风电机组的状态信息利用不足,提出了一种基于风电机组状态信息的海上风电场维护策略。首先,考虑环境因素以及部件之间的相互作用对状态信息的影响,定义动态劣化度用于描述风电机组各部件的劣化程度,采用模糊综合评价法建立了风电机组的状态评估模型。其次,依据各风电机组的实测运行数据,确定风电场待维护机组。再次,针对选定的待维护机组,结合后续维护周期内风速预测结果,构建了以单个维护周期内维护成本最小为目标、以海上有限维护时间与可及性为约束的海上风电场短期预防性维护决策模型,对风电场的风电机组的维护时间以及路径进行优化。最后,结合国内某海上风电场实例数据进行算例研究,验证所提方法的有效性。     

Effects of preventive maintenance on circuit breakers and protection systems upon substation reliability

This paper considers the effects that preventive maintenance on circuits breakers and protection systems inside substations can have on the reliability of electricity supply. By performing preventive maintenance, the probability of a failure to operate of the circuit breaker (unrevealed fault) can be reduced, provided that the preventive maintenance process is carefully carried out. On the other hand, the probability and frequency of an overlapping failure event increases when the frequency of performing preventive maintenance on circuit breakers and protection systems increases. This article shows that an optimal preventive maintenance frequency can be deduced dependent on the substation topology, provided that the maintenance process is carefully carried out. The paper demonstrates also that carelessly performed preventive maintenance can even lead to a decrease in reliability of electricity supply.     

Optimum maintenance policy using semi-Markov decision processes

A method is presented to solve for the optimum maintenance policy of repairable power equipment. A semi-Markov decision process (SMDP) is utilized to determine whether maintenance should be performed in each deterioration state and, if so, what type of maintenance. The approach uses a model that assumes equipment can fail due to both deterioration and random occurrences. Preventive maintenance can be performed from each working state to prevent deterioration failure. Minor maintenance will most likely return the equipment to the immediate preceding working state, while major maintenance can return the equipment to any of the previous working states. An example is used to demonstrate the method using MATLAB software.     

分布式光伏系统最优运维周期确定方法

目前光伏运维周期主要由人工经验确定,成本过高,不利于光伏产业的发展,为此,提出一种考虑分布式光伏系统典型场景的最优运维周期确定方法.建立分布式光伏2种典型应用场景数学模型;以光伏可靠性模型以及光伏组件积灰模型为基础,建立运维周期模型;利用蒙特卡洛法计算不同运维周期下由发电损失成本及运维成本组成的运维总成本的概率分布.通...     

继电保护在线状态检修的应用和探讨

为解决传统继电保护检修模式存在的问题和不足,开展了继电保护在线状态检修研究工作。首先通过信息系统在线采集保护设备运行状态数据信息,为继电保护状态评价提供数据支撑。随即建立继电保护设备状态评价和智能决策信息模型,对影响继电保护功能的关键环节进行在线状态评价。然后根据评价的结果开展设备状态检修工作。最后提出了继电保护运行环境温湿度和光纤回路收发信功率状态在线检测的实现方法和状态评价策略。在省级电网的检修实践证明:继电保护在线状态检修能够提高继电保护检修的工作效率和继电保护设备的安全运行水平。     

基于最小累积风险度的电网等风险检修决策

从电网风险均衡角度出发,提出一种基于最小累积风险度的电网等风险检修决策模型。以电网检修引起的计划性失负荷量和故障引起的非计划性失负荷量的综合作为电网风险衡量标准,以电网风险在检修周期各时段接近相等为目标建立电网等风险检修模型;提出电网故障发生的概率及失负荷量的计算方法,并通过风险追踪方法确定电网当前运行方式下各待检修设备对电网风险的贡献程度,由大到小排序确定待检修设备决策序列;采用基于最小累积风险度的启发式方法求解模型,依次确定各设备的检修时段。算例表明,所提模型不仅实现了电网风险均衡的目标,并且能使检修周期内的电网总风险较小。     

考虑不同补贴方式的分布式光伏运维模式决策

针对我国分布式光伏的不同补贴政策,首先建立分布式光伏的全寿命周期成本效益模型,然后对比不同典型运维模式的特点,通过净现值、内部收益率和动态投资回收期3个指标对不同补贴方式下采用不同运维模式时的分布式光伏经济效益进行量化。最后通过某案例计算,对比分析了运维公司盈利率和自用电量比例对分布式光伏用户效益的影响,为光伏用户选择合适的补贴方式和运维模式提供参考。     

风力发电机组故障诊断与状态预测的研究进展

风力发电机组因运行环境恶劣较易发生故障,实现对风电机组适当的状态维护或预防性维护,既能减少故障发生概率、降低维修成本,又能改善电力系统运行的安全性与经济性.首先,通过回顾近年来国内外在风电机组状态维护或预防性维护方面所做的相关研究工作,系统归纳了当前针对风电机组关键部件开展故障诊断和状态预测的难点问题及其研究进展;然后...