電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)維輔助策略的分析研究

詹龍龍 陳朝霞 朱勇

【摘要】文章提出了一種綜合考慮RBM和LCC的電網(wǎng)主設(shè)備運(yùn)行維護(hù)策略輔助決策方法。該方法以電網(wǎng)主要設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果為基礎(chǔ)，綜合考慮影響設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)策略的各種約束，采用LCC方法對設(shè)備壽命進(jìn)行評價(jià)。最后給出了運(yùn)行維護(hù)策略的優(yōu)化方案。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)；設(shè)備運(yùn)行；維護(hù)

一、電網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備的日常保養(yǎng)與維護(hù)的必要性

隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，各種電網(wǎng)設(shè)備不斷涌現(xiàn)，我國能源消耗總量也在不斷增加，電能給日常生活帶來了極大的便利，也帶來了一系列的損失和事故。在生活中，我們經(jīng)常看到一些商業(yè)區(qū)、街區(qū)和住宅區(qū)大面積停電，更嚴(yán)重的是停電、通訊和交通造成的一系列連鎖損失。這些事故的原因主要是電力設(shè)備的維護(hù)和安全管理不到位。為了更好地預(yù)防這些事故的發(fā)生，有必要針對可能發(fā)生的事故進(jìn)行具體的安全檢查和各種演習(xí)。

二、電網(wǎng)主設(shè)備運(yùn)維策略優(yōu)化方法

（一）總體決策邏輯

在決策過程中，需要考慮設(shè)備是否受到強(qiáng)制性條件、設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評估水平、設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)概率以及設(shè)備使用壽命的約束。首先，如果設(shè)備受到強(qiáng)制性條件的限制，它將直接作出決定，選擇技術(shù)改造或修理，并加強(qiáng)檢查和維護(hù)方法。如果設(shè)備不受強(qiáng)制條件的約束，則將設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評估和排序分為3個(gè)風(fēng)險(xiǎn)級別，如不可接受的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域設(shè)備、最小可行（ALARP）的區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備、可接受的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域設(shè)備。如果風(fēng)險(xiǎn)值位于不可接受的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，評估其運(yùn)行年限是否超過設(shè)備壽命周期，如超過則選擇退役。如未超過則選擇檢修；對于風(fēng)險(xiǎn)概率低、風(fēng)險(xiǎn)值位于ALARP區(qū)域的設(shè)備采取定期試驗(yàn)的運(yùn)維方式。對于可接受風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)值的設(shè)備，風(fēng)險(xiǎn)概率較高，檢驗(yàn)的操作和維護(hù)策略得到加強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)概率較低。

（二）影響運(yùn)維策略的要素分析

本文將設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)策略的約束分為強(qiáng)制約束和柔性約束兩類。強(qiáng)制約束更加注重操作和維護(hù)策略的有效性，不太注重設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)策略的成本，因此其操作和維護(hù)策略更加直接和單一。在柔性約束下，制定運(yùn)維策略的靈活性較大，注重成本效益的平衡。強(qiáng)制性約束包括可靠性約束、防事故約束、政治約束（如世界大學(xué)生運(yùn)動會等）、環(huán)境約束（臺風(fēng)、地震等）以及導(dǎo)致設(shè)備損壞和限制設(shè)備維護(hù)的其他因素都是柔性約束。

（三）設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評估與排序

K是比例系數(shù)；C是曲率系數(shù)；Ise是設(shè)備狀態(tài)評估的分?jǐn)?shù)；P是設(shè)備故障概率（0～1之間的值）。在計(jì)算設(shè)備故障影響時(shí)，主要考慮設(shè)備本身的價(jià)值和電網(wǎng)的損失。在風(fēng)險(xiǎn)評級中，使用ALARP原則進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評級。

（四）設(shè)備壽命評價(jià)

電網(wǎng)設(shè)備的壽命可分為物理壽命、折舊壽命、技術(shù)壽命和經(jīng)濟(jì)壽命。物理壽命主要體現(xiàn)在設(shè)備被反復(fù)檢修，直到無法恢復(fù)到原來的時(shí)間段。技術(shù)壽命是指從輸入到不滿足技術(shù)要求的過程，強(qiáng)調(diào)技術(shù)進(jìn)步使設(shè)備達(dá)到技術(shù)生命的過程。經(jīng)濟(jì)壽命是指設(shè)備的最低年度成本，平均每年投入成本將在第一年或第二年增加。折舊壽命主要來源于設(shè)備的剩余價(jià)值，即從折舊到零的過程。在制定設(shè)備運(yùn)行維護(hù)策略時(shí)，主要考慮設(shè)備的物理壽命、技術(shù)壽命和經(jīng)濟(jì)壽命。

隨著運(yùn)行年限的增加，電網(wǎng)設(shè)備發(fā)生故障的概率逐漸增大。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行壽命達(dá)到一定階段時(shí)，設(shè)備發(fā)生故障的概率明顯增加，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)的增加。在實(shí)際工作中，可以認(rèn)為，當(dāng)故障概率增加到可以承受的臨界值時(shí)，設(shè)備達(dá)到其技術(shù)壽命。這個(gè)臨界值可以根據(jù)專家的經(jīng)驗(yàn)得到。利用數(shù)據(jù)擬合的方法繪制斷路器的工作壽命與故障概率之間的關(guān)系，可以估計(jì)斷路器的技術(shù)壽命約為21年。

三、電網(wǎng)主設(shè)備運(yùn)維策略優(yōu)化輔助決策系統(tǒng)

（一）系統(tǒng)功能框架

電網(wǎng)主設(shè)備運(yùn)維策略優(yōu)化輔助決策系統(tǒng)包括設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評估模塊、設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)管理模塊、設(shè)備運(yùn)維知識庫模塊、設(shè)備管理系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)維輔助決策模塊。

（二）強(qiáng)制性約束條件下的運(yùn)維策略

在強(qiáng)制性約束條件下，更加注重運(yùn)維策略的實(shí)效性，對策略本身的成本不是十分看重，因而其決策結(jié)果比較直接、單一。本文采用策略表的形式描述強(qiáng)制性約束條件下的運(yùn)維決策。在制定設(shè)備運(yùn)維策略時(shí)，首先，判斷其約束條件是否為強(qiáng)制性的，在強(qiáng)制性約束條件下，判斷設(shè)備的運(yùn)維策略。若設(shè)備不滿足監(jiān)管約束，則需要進(jìn)行技改或增容。若設(shè)備需要進(jìn)行檢修或技改，則根據(jù)設(shè)備最佳運(yùn)行年限判斷其具體的運(yùn)維策略。

（三）柔性約束條件下基于RBM和LCC的運(yùn)維策略

在柔性約束下，制定運(yùn)維策略的靈活性較大，注重成本效益的平衡。對于處于不可接受風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)備，必須根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)理論排除設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)。此時(shí)需要根據(jù)設(shè)備的最佳使用壽命對設(shè)備進(jìn)行大修或修改。對于存在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的設(shè)備，運(yùn)行和維護(hù)策略應(yīng)該基于風(fēng)險(xiǎn)和效益的比較。文中采用的方法是根據(jù)設(shè)備故障的概率，并判斷最佳操作周期和安排設(shè)備的維修策略有高概率的故障（設(shè)備故障概率對應(yīng)設(shè)備的緊急狀態(tài)的狀態(tài)）。對于其他設(shè)備，安排設(shè)備維護(hù)測試。對于風(fēng)險(xiǎn)值在可接受范圍內(nèi)的設(shè)備，如果設(shè)備故障概率較高，則將加強(qiáng)檢驗(yàn)，否則將不進(jìn)行處理。最后，優(yōu)先考慮設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)項(xiàng)目。

四、結(jié)語

本文依據(jù)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評估和LCC管理制定設(shè)備的狀態(tài)檢修策略。該方法綜合考慮影響設(shè)備運(yùn)維策略的多種因素，采用定量的方法評估設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，基于LCC管理評定設(shè)備的最佳運(yùn)行年限，具有很好的科學(xué)性和實(shí)用性。根據(jù)該方法制定的電網(wǎng)主設(shè)備運(yùn)維策略導(dǎo)則在供電局設(shè)備運(yùn)維和管理生產(chǎn)中已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]吐松江·卡日，高文勝，王頌，等.SF_6斷路器缺陷分析與運(yùn)維策略[J].高壓電器，2017，53（05）：164～169.