考虑故障传播的变压器机会维修模型

在电力系统运行过程中,变压器运行工况复杂,多种故障模式共存,某一故障发生后,若处理不当,可能引起故障传播与扩散,对系统运行效益带来不利影响。为揭示这一现象对系统状态检修决策的影响,建立考虑故障传播的变压器机会维修模型。该模型从变压器内部故障传播机理出发,给出变压器状态转移过程。在此基础上,为防止变压器局部故障扩散成重大安全事故,在对某一故障检修时对其他故障进行机会维修,给出随检修策略变动的系统检修风险和系统故障风险的量化表达,并以二者之和最小为目标,计及系统状态检修约束条件,完成变压器机会维修的建模。算例分析表明,该研究是可行、有效的。     

电力设备机会维修决策模型

状态检修背景下,针对具有2类故障(突发性故障和劣化故障)的电力设备,深入研究故障间相互关联引起的风险对设备检修决策的影响,将设备突发性故障情景的处理有机融入其中,提出设备机会维修决策的数学模型。该模型从不同类型故障的失效规律出发,建立马尔科夫过程描述设备的状态转移过程。进一步,在机会维修策略引导下,推导了设备风险和系统运行风险的解析表达。最后,以设备风险和系统运行风险二者之和最小为目标,构建设备机会维修决策模型,并基于成熟的遗传算法予以求解。算例分析表明,该模型能够充分反映机会维修对设备性能以及系统运行性能的影响,为优化设备检修策略提供必要的理论基础。     

电气设备检修计划排程优化模型的提出

合理地规划设备维修的周期，可以减少事故的发生，提高企业的生产效益。以某变压器维修排程为例，综合考虑了故障后维修成本、计划性维修成本、维修效果和维修时间、设备可靠性等因素，提出一种特定时间段内设备检修计划排程的优化模型。该优化模型属于带约束条件的非线性优化问题范畴。在工程应用中，对此类模型常用遗传算法进行求解。     

基于机会维修的热电联产机组检修计划

多能流耦合是综合能源系统的显著特点,当热电联产（combined heat and power,CHP）机组故障时,其影响会扩散传播到多个能源系统,因此,提高热电联产机组运行的可靠性非常重要。针对该问题,提出了一种基于机会维修的热电联产机组检修决策模型。首先,从机组供电和供热耦合机理出发,考虑不同设备间经济关联,推导了计及机会维修的热电联产机组供电和供热可用度表达式,在此基础上,为量化不同检修策略对系统运行的影响,综合考虑系统削减电负荷损失和热负荷损失,给出系统运行风险指标表达式,进一步,计及检修约束条件,建立热电联产机组检修决策模型。算例分析表明,所提模型能够提高热电联产机组运行的可靠性和系统整体效益。     

基于风险和检修收益的继电保护设备检修决策方法

针对如何合理制订继电保护设备检修策略的问题,提出基于风险和检修收益的继电保护检修决策方法,从检修顺序和检修等级方面对保护设备实现差异化维修.首先采用一次、二次系统综合风险评估模型,以基于保护状态评价得到的实际故障率为风险发生可能性,保护设备故障对一次系统运行的影响作为风险后果,计算出风险值作为确定检修顺序的依据.然后分析了不同检修方式下的检修成本和对继保设备故障率的影响,利用检修风险收益模型确定了保护设备的检修方式.使检修决策不仅保证设备的可靠性,还在一定程度上兼顾检修的经济性.最后利用IEEE 9节点系统进行了仿真计算,结果证明了所提方法的合理性.     

基于风险综合评判的设备状态检修决策优化

针对目前在设备状态检修决策中尚未将设备状况与电网运行情况综合考虑的问题,提出一种计及设备故障风险及电网运行风险的输变电设备状态检修决策优化模型,以"综合风险费用最小"为优化目标,以同时检修、互斥检修、检修资源、电网安全等限制条件为约束。在充分考虑设备状态检修前后故障概率变化情况的基础上,采用禁忌搜索算法求解所建立的优化模型,通过风险经济性量化实现设备与电网运行风险的综合评判,得到技术经济综合最优的状态检修决策方案。对华东某地区电网的算例分析表明了所提出的优化模型及算法的有效性。     

基于时间延迟理论的海上风电机组不定期检修策略

由于海上环境特殊,海上风电机组发生故障时适宜采取部件整体更换方式。实施状态检修选取合适的更换周期是降低运维成本的一个有效策略,但海上状态监测和健康诊断等技术还不够完善。针对此问题,以海上风电场运维日志为基础,借鉴状态检修中设备存在潜在故障—功能故障间隔的思想,将时间延迟理论引入海上风电机组维修中,对部件从潜在故障到功能故障的发展规律进行建模,并在此基础上提出一种适用于海上风电机组的不定期检修策略,优化部件更换周期。案例分析表明,所述方法能够确定一组最优的运维策略,使部件单位运行成本期望值处于一个较低水平,同时灵敏度分析结果能对优化出的策略进行运行风险评估。     

发电机组最佳计划维修周期研究

该文在分析机组维修和故障与机组寿命关系基础上，建立发电机组等值老化的故障率等效模型，并根据机组运行的可靠性成本一效益分析，建立以发电机组长期运行经济效益最大为目标的计划维修周期数学模型，同时引入蒙特卡罗(Monte Carlo)模拟法描述机组故障发生过程并对模型进行求解。最后以国内某火电厂机组为例进行分析计算，说明该文所提出的方法与模型的可行性与合理性，以及不同计划维修周期的适用场合。研究结果可为机组的计划维修提供科学决策依据。     

基于设备状态评价和电网损失风险的配电网检修计划优化模型

为解决配网检修计划制定重视网架结构和负荷而忽视设备差异及实时状态的问题,提出了一种基于设备状态评价和电网损失风险计算的配电网检修计划优化模型。建立了设备健康指数与未来所分析时间内失效率矩阵的计算方法,并给出了关键参数。基于动态变化失效率和配电网网架拓扑,采用最小路法计算获得了正常运行及检修情况下整个配电网负荷点失效率和负荷点故障时间。建立了考虑正常及检修情况下配网缺供电量、负荷点重要性、设备价值及故障维修成本的故障电网、故障设备损失风险模型、检修电网损失风险模型和检修设备损失风险模型。结果表明:论文所提出的优化模型综合考虑上述风险模型的计算风险决策值,实现了检修计划的优化;同时,利用动态变化失效率代替传统检修计划制定过程中的历史平均失效率,克服了传统状态评价检修方案制定过程中未计及配电设备检修而导致网架结构薄弱所引发的配网缺供电损失风险。利用该模型对南京某配电网实际案例开展的计算获得了配网风险决策值,计算结果表明:设备多、负荷大、检修时间晚等单一风险因素不一定决定了配电网的风险值,该模型确定的检修方案整体费用低于其他方案,满足实际工程的需要。研究结果证明了基于设备状态评价的配电网检修计划优化的可行性,所提方法同样适用于更高电压等级网络的检修计划优化。     

给水泵状态监测与辅助维修系统

给水泵是火电厂最重要的辅机设备之一，其可靠程度直接影响机组的安全运行。结合我国电厂的实际情况，北京兴鸿信科技有限公司开发了CIAS-1100给水泵状态监测与辅助维修系统。产品可实时采集给水泵组的运行数据(包括机械参数和热工参数)，对给水泵的运行状态进行全面的监测分析和故障诊断，为实现基于设备运行状态的优化检修提供了强有力的技术支持。使用本系统可以全面掌握在线运行给水泵组设备的性能、状态，预测或及早发现故障，为检修决策者提供重要的检修依据，避免事故的发生。     

基于Markov决策过程的输变电设备最佳检修决策

为解决现有输变电设备检修决策很大程度依赖于决策人员经验的问题,应用Markov决策过程为检修决策提供定量、具体的决策依据。首先通过Markov过程求解设备的状态转移概率;然后运用策略迭代法对模型最优决策进行求解;最后将数据代入检修决策模型中,改变故障损失得到决策结果的变化。比较决策变化对应的设备故障损失和设备稳态概率可得知:所建立的基于状态的检修(CBM)模型适用于安装了在线监测装置的设备,而基于检测的检修(IBM)模型适用于无在线监测装置的设备;最优决策从维修成本最小的决策过渡到最后每次决策时都选择大修,整个变化过程证明了应用Markov决策可以折中维修成本和故障损失得到经济最优决策。研究结果可为检修决策人员提供定量的检修计划。     

基于多状态马尔科夫链的配电设备状态检修策略优化方法研究

针对配电设备种类繁杂、数量巨大的特点,提出一种配电系统设备状态检修策略优化模型,用于支撑配电设备的状态检修决策。首先基于马尔科夫链,建立设备多状态转移模型,模拟设备在运行过程中可能出现的多种劣化状态。然后,在设备多状态转移模型中增加巡检率、维修率等参数,求解状态转移方程,得到各类检修参数对设备故障率的影响。进而考虑设备故障对整个系统的可靠性指标的影响,以检修参数为优化变量,以系统整体经济性最优为目标,建立状态检修参数优化模型,并应用遗传算法求解,得到各类设备的最优检修参数。以RTBS-Bus6配电网为算例,验证该文状态检修参数优化模型的有效性,结果可为配电网设备的巡检间隔、检修方式的制定提供策略参考。     

计及风险损失的配电设备检修方式选择

针对目前在设备检修方式选择方面未将设备健康指数、检修成本和设备故障损失综合考虑的问题,提出了一种结合设备状态评价结果,计及检修成本和检修后设备风险损失的检修方式选择决策模型。定义设备风险损失为设备故障损失和设备故障概率的乘积,设备故障损失由设备资产损失和电网运行损失两部分组成,并给出了各部分的具体计算公式。分析了检修成本的组成和计算方法以及不同检修方式对设备故障率的影响。最后以检修成本和检修后设备风险损失之和最小为目标,用量化的方法对配网设备检修方式进行选择,并结合算例给出了某状态下两台变压器检修方式的选择过程,结果表明了所提模型的有效性。     

电站高压加热器最佳更换周期的研究

高压加热器作为电站的一种主要辅助设备,其运行直接影响机组的出力。高压加热器设备最佳更新周期的研究是以其经济寿命为研究前提,以提高其工作效率,降低其维修成本,使机组安全、可靠、经济地运行为目的,来确定其科学合理的使用年限。文中根据高压加热器的可靠性特点,在分析高压加热器运行规律和故障特征的基础上,利用技术经济学中的年均总费用最小法,通过充分考虑电站高加停运造成的经济损失的前提下,建立高压加热器的最佳更新周期动态数学模型。利用模型对某厂2号机组高压加热器进行了计算和分析,得出其科学合理的使用寿命。模型为电力企业科学及时地更换高压加热器,减少企业不必要的经济损失提供了理论依据,可供发电企业管理者和检修技术人员参考。     

计及劣化状态和随机故障的光伏发电系统视情维修模型以及最优检修策略

针对现有光伏发电系统维修策略研究中通常仅考虑劣化状态导致维修决策不合理等问题,提出了一种计及劣化状态和随机故障的光伏发电系统视情维修模型及最优检修策略。首先,以离散状态下的Markov过程为基础,将随机故障对维修策略的影响引入到光伏发电系统视情维修建模中,建立光伏发电系统计及劣化状态和随机故障状态的视情维修模型,定期检测光伏发电系统的状态。当系统状态超过预防性维修阈值时进行不完全维修;出现随机故障时进行最小维修;达到故障状态时进行更换。然后,以光伏发电系统长期稳定运行的最小总成本率为目标,采用一种改进的黏菌优化算法求取光伏发电系统最佳检测周期和预防性维修阈值。最后,以某光伏发电系统为例,通过对模型参数的灵敏度分析和传统不考虑随机故障维修模型的对比研究,验证了所提模型及策略的有效性和可行性。     

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。     

基于综合成本分析的电网设备检修决策方法

针对处于异常状态的电网设备,为提高检修经济性,提出基于综合成本分析的检修决策方法。该方法综合考虑设备运行中所涉及的固定检修成本、应急检修计划安排附加成本、设备状态恶化附加成本等检修成本,以及资产贬值成本、运行损失成本等故障成本,通过分析不同成本的时变特性,以检修总成本最小确定设备最终检修时间。以某变电站500 kV、250 MVA变压器发生低温过热现象后的检修为例,将该方法与应急检修策略、定期检修策略进行对比,对比结果显示在不违背检修原则的前提下,该方法检修总成本最小,具有明显的经济优势。     

火电厂设备状态检修技术

结合国内电厂实际需求，介绍具有中国特色的火电厂设备实施状态检修的总体策略和关键技术问题的解决方法，通过研究提出RBM分析，RCMⅡ等多种维修方式的分析方法，运用自主开发的RCM软件对电厂主要系统和设备进行了故障分类和维修方式的逻辑分析；对国产300 MW机组合理检修周期分析模型和安全保障技术进行了深入研究，为实现主机优化检修及状态检修奠定了基础；开发的主机、辅机状态分析与监测系统已在太仓、嵩屿、淮阴电厂投入运行，并初显效果。     

基于比例强度模型的继电保护系统风险成本优化评估方法

提出一种基于比例强度模型(Proportional Intensity Model,PIM)的继电保护系统故障风险成本优化评估方法。该方法综合考虑设备历史运行信息和状态监测信息,对设备的运行健康状态进行综合评价,结合检修成本和故障损失成本给出单位时间最小故障风险损失。首先,建立了基于比例强度模型的继电保护系统关键设备故障风险成本优化评估模型;其次,给出了利用设备历史运行数据和状态监测数据对比例强度模型参数进行估计以及计算设备失效率的具体方法;最后,将所提出的优化评估方法用于我国不同地区继电保护本体以及互感器二次回路的风险评估问题。结果表明,所提出的方法能够针对我国南北方不同的运行环境对继电保护系统主要设备的风险成本进行优化评估,为运检工作提供理论依据。     

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。