計(jì)及計(jì)劃?rùn)z修和強(qiáng)迫停運(yùn)的變壓器備用規(guī)劃

王 曼 王永華

?

計(jì)及計(jì)劃?rùn)z修和強(qiáng)迫停運(yùn)的變壓器備用規(guī)劃

王 曼 王永華

（國(guó)網(wǎng)重慶市電力公司江北供電分公司，重慶 400044）

設(shè)備計(jì)劃?rùn)z修可改善設(shè)備的健康狀態(tài)，有利于提高設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性，然而變電站變壓器檢修可能造成停電損失。本文綜合考慮計(jì)劃?rùn)z修和強(qiáng)迫停運(yùn)，采用序貫蒙特卡洛方法計(jì)算變壓器組可靠性指標(biāo)，以備用變壓器的種類和數(shù)量為決策變量，以變壓器組總費(fèi)用最小為目標(biāo)，建立變壓器組備用規(guī)劃模型，給出變壓器最優(yōu)備用配置方案的枚舉方法。算例對(duì)兩個(gè)不同的區(qū)域分別進(jìn)行變壓器備用規(guī)劃，結(jié)果表明：配置MS可以提高系統(tǒng)的可靠性，在本文給定的可靠性和經(jīng)濟(jì)性參數(shù)下，當(dāng)僅針對(duì)計(jì)劃?rùn)z修導(dǎo)致的停電損失時(shí)，是否需要配置MS的決策受區(qū)域變電站的構(gòu)成類型影響；綜合考慮計(jì)劃?rùn)z修和強(qiáng)迫停運(yùn)下，經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)配置數(shù)量受區(qū)域變電站的構(gòu)成類型影響。

變壓器備用；可靠性評(píng)估；計(jì)劃?rùn)z修；強(qiáng)迫停運(yùn)；蒙特卡洛模擬

對(duì)輸配電設(shè)備進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z修是電網(wǎng)必不可少的一項(xiàng)重要工作，定期對(duì)設(shè)備計(jì)劃?rùn)z修可改善設(shè)備的健康狀態(tài)，有利于提高設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性。然而在分析高壓配網(wǎng)變電站變壓器的備用配置時(shí)，不應(yīng)忽略因變電站變壓器檢修造成的停電損失。本文將把變壓器的計(jì)劃?rùn)z修、一類故障、二類故障和備用模式等統(tǒng)一納入變壓器組可靠性評(píng)估和備用規(guī)劃過程。目前，已有較多的文獻(xiàn)探討了考慮備用的輸配電設(shè)備的可靠性評(píng)估，此類文獻(xiàn)主要體現(xiàn)在高壓直流系統(tǒng)閥和換流變的備用，配電變壓器備用等領(lǐng)域。

文獻(xiàn)[1-3]基于馬爾科夫過程，建立考慮備用的閥組和換流變壓器組的狀態(tài)空間圖，表征了備用元件存在時(shí)設(shè)備組的狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系。文獻(xiàn)[4]考慮到了換流變壓器的主設(shè)備和附屬設(shè)備的不同的失效模式和對(duì)應(yīng)的備用模式，并根據(jù)失效模式劃分子系統(tǒng)，建立每個(gè)子系統(tǒng)的狀態(tài)空間圖。文獻(xiàn)[5]使用備用變壓器的安裝時(shí)間直接代替變壓器的修復(fù)時(shí)間。該方法簡(jiǎn)單清晰，但是難以考慮多種備用設(shè)備的替換過程，且不能準(zhǔn)確計(jì)算系統(tǒng)的頻率指標(biāo)。

鑒于上述問題，本文綜合考慮計(jì)劃?rùn)z修和強(qiáng)迫停運(yùn)，采用序貫蒙特卡洛方法[6-9]計(jì)算變壓器組可靠性指標(biāo)，以備用變壓器的種類和數(shù)量為決策變量，以變壓器組總費(fèi)用最小為目標(biāo)，建立變壓器組備用規(guī)劃模型，給出變壓器最優(yōu)備用配置方案的枚舉方法。

1 考慮計(jì)劃?rùn)z修和強(qiáng)迫停運(yùn)的變壓器組備用可靠性評(píng)估

1.1 考慮計(jì)劃?rùn)z修的變壓器元件可靠性模型

根據(jù)《輸變電設(shè)備檢修導(dǎo)則》[10]，結(jié)合實(shí)際工程，綜合考慮變壓器在運(yùn)行中出現(xiàn)的故障類型，建立變壓器全狀態(tài)模型，該模型為變壓器在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的全部狀態(tài)，如圖1所示。

圖1 變壓器全態(tài)模型

計(jì)劃?rùn)z修分為三類：A類檢修是指設(shè)備需要停電進(jìn)行的整體檢查、維修、試驗(yàn)工作；B類檢修是指設(shè)備需要停電進(jìn)行的局部檢查、維修、更換、試驗(yàn)工作；C類檢修是指設(shè)備不需要停電進(jìn)行的檢查、維修、更換、試驗(yàn)工作[11]。

1.2 序貫蒙特卡洛的可靠性評(píng)估方法

變壓器的備用過程包括變壓器發(fā)生故障、備用變壓器的安裝和替換、修復(fù)完成后備用設(shè)備的閑置等，該運(yùn)行過程為時(shí)序過程。由于全年負(fù)荷的變化，不同時(shí)段的故障導(dǎo)致的失負(fù)荷也不同，因此，應(yīng)用時(shí)序蒙特卡洛模擬，可獲得較為準(zhǔn)確的可靠性評(píng)估結(jié)果?？煽啃栽u(píng)估的蒙特卡洛方法的基本理論是，基于元件運(yùn)行與停運(yùn)的概率模型，產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)進(jìn)行隨機(jī)抽樣，模擬系統(tǒng)的失效事件，形成系統(tǒng)的時(shí)序狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程，從而計(jì)算得到系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。

本文考慮變壓器計(jì)劃?rùn)z修的過程以及備用設(shè)備安裝的過程，由于存在計(jì)劃?rùn)z修決策和移動(dòng)變電站（MS）的投運(yùn)決策兩種人工干預(yù)的因素，變壓器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程并非完全隨機(jī)的，因此，應(yīng)用蒙特卡洛模擬法計(jì)算考慮備用的變壓器組可靠性時(shí)，需要按照預(yù)先安排的規(guī)則對(duì)蒙特卡洛模擬過程進(jìn)行修正。

1）系統(tǒng)參數(shù)初始化。包括各變電站的變壓器容量、臺(tái)數(shù)和可轉(zhuǎn)帶負(fù)荷容量、各變電站季度的日負(fù)荷曲線、計(jì)劃?rùn)z修安排的月份、隨機(jī)故障和計(jì)劃?rùn)z修相關(guān)的可靠性參數(shù)；初始時(shí)所有元件處于運(yùn)行 狀態(tài)。

2）生成每個(gè)元件故障前工作時(shí)間，并判斷該元件的停運(yùn)類型（一類故障、二類故障、計(jì)劃?rùn)z修）。

3）若該元件的下一個(gè)模擬狀態(tài)為計(jì)劃?rùn)z修：首先根據(jù)檢修時(shí)段負(fù)載率和負(fù)荷轉(zhuǎn)供情況，判斷檢修是否發(fā)生停電；若要停電，則調(diào)用移動(dòng)變電站（MS）進(jìn)行供電；否則，直接安排檢修。在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)刻，若配置的MS處于不可用狀態(tài)（即MS正在用于其余某個(gè)變電站的故障備用），則該元件的檢修時(shí)刻需要被推遲，直到MS完成其他任務(wù)重新可用時(shí)才開始檢修，并記錄該次計(jì)劃?rùn)z修的停電持續(xù)時(shí)間和失負(fù)荷功率。

4）若元件發(fā)生一類故障，先安裝MS進(jìn)行替換，再進(jìn)行故障修復(fù)，此時(shí)停運(yùn)持續(xù)時(shí)間為MS的安裝時(shí)間；當(dāng)元件發(fā)生二類故障時(shí)，在RT和MS同時(shí)存在的條件下，先安裝MS，停運(yùn)時(shí)間為MS的安裝時(shí)間，其后安裝常規(guī)備用變壓器（RT），并將MS替下，發(fā)生故障的變壓器則被托運(yùn)至工廠進(jìn)行修復(fù)。根據(jù)故障發(fā)生時(shí)段的負(fù)載率和轉(zhuǎn)供情況，記錄該次故障導(dǎo)致的失負(fù)荷量。

5）根據(jù)各變電站的狀態(tài)轉(zhuǎn)移曲線，計(jì)算各變電站的可靠性指標(biāo)。

概率、頻率和持續(xù)時(shí)間指標(biāo)的計(jì)算式如式（1）—式（3）所示：

式中，f、f和f分別為失效概率、頻率和平均持續(xù)時(shí)間；dk為第個(gè)停運(yùn)狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間；uj為第個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間；dn和up分別為在模擬時(shí)間跨度內(nèi)變電站失效和運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)的次數(shù)[12]。

2 變壓器組備用的規(guī)劃模型

110kV變電站中，無論是因變壓器強(qiáng)迫停運(yùn)還是計(jì)劃?rùn)z修，其停運(yùn)都可能會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷停電且修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)[13]。因此，通過配置備用變壓器可減少停電時(shí)間，提高供電可靠性。

本文將以系統(tǒng)總費(fèi)用最小為目標(biāo)，綜合考慮變壓器的隨機(jī)故障和計(jì)劃?rùn)z修帶來的停電損失，建立備用設(shè)備規(guī)劃模型，以確定每種類型備用變壓器的最優(yōu)數(shù)量。

2.1 變壓器組備用規(guī)劃模型的目標(biāo)函數(shù)

本文以變壓器組的備用種類和數(shù)量為決策變量，以備用設(shè)備投資費(fèi)用、備用設(shè)備運(yùn)維費(fèi)用，變壓器組的強(qiáng)迫停運(yùn)停電損失，以及計(jì)劃?rùn)z修停電損失之和最小為目標(biāo)，建立備用規(guī)劃模型，目標(biāo)函數(shù)為

式中，TOTAL表示系統(tǒng)總費(fèi)用；FLOSS為變壓器強(qiáng)迫故障造成的停電損失費(fèi)用；INV為備用設(shè)備投資費(fèi)用；OP為備用設(shè)備運(yùn)維費(fèi)用；MLOSS為計(jì)劃?rùn)z修造成的停電損失費(fèi)用。

變壓器組強(qiáng)迫故障停電損失費(fèi)用的計(jì)算式如下：

式中，F為強(qiáng)迫故障的單位停電損失；F, j是因第座變電站的變壓器強(qiáng)迫故障造成的該變電站的變壓器組不可用率，該變量衡量了變壓器組能夠正常運(yùn)行的變電容量的期望。需要指出的是，變壓器組為該變電站包含的所有主變壓器組成的集合。C是該變電站額定容量；F, j是第座變電站變壓器強(qiáng)迫故障時(shí)失負(fù)荷功率與該變電站容量的比率，該參數(shù)與變電站容量、負(fù)載率和聯(lián)絡(luò)線建設(shè)情況有關(guān)。F, j可由下式估算，即

備用設(shè)備投資成本的等年值的計(jì)算式如下[14]：

式中，ST為備用設(shè)備的臺(tái)數(shù)；ST為單臺(tái)備用設(shè)備購(gòu)置價(jià)格；為折現(xiàn)率；為備用設(shè)備的使用壽命。

備用設(shè)備的安裝替換任務(wù)需要消耗維修資源，備用運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生損耗，這些過程造成的費(fèi)用統(tǒng)稱為設(shè)備運(yùn)維費(fèi)用。通常，運(yùn)維費(fèi)用可按投資費(fèi)用的一定比例考慮，即

式中，表示備用設(shè)備運(yùn)維成本占投資成本的比例系數(shù)。

式中，MLOSS為計(jì)劃?rùn)z修導(dǎo)致的年停電損失費(fèi)用；M為變電站計(jì)劃停電的單位停電損失；M, j為因第座變電站計(jì)劃?rùn)z修造成的該變電站的變壓器組不可用率；C為單座變電站額定容量；M, j為第座變電站變壓器計(jì)劃?rùn)z修時(shí)失負(fù)荷功率與該變電站容量的比率，M, j與該變電站容量、檢修時(shí)段的負(fù)載率和聯(lián)絡(luò)線建設(shè)情況有關(guān)。

2.2 變壓器組備用規(guī)劃模型的約束條件

結(jié)合工程實(shí)際，變壓器組備用規(guī)劃模型需要考慮的約束條件如下。

1）備用設(shè)備數(shù)量約束

變壓器組中的備用臺(tái)數(shù)需滿足如下約束，即

2）變壓器組可靠性約束

對(duì)于給定的變壓器組系統(tǒng)，如果系統(tǒng)規(guī)劃者對(duì)變壓器組的可靠性有要求，可以設(shè)置可靠性約束，即

3）備用設(shè)備容量約束

備用變壓器的容量應(yīng)不小于所有可以配置備用的單臺(tái)變壓器所帶峰荷的最大值，即

式中，max,n為變壓器的峰值負(fù)荷；ST為備用設(shè)備的額定容量。

3 變壓器組備用規(guī)劃模型的求解算法

本文以電力變壓器備用的類型和數(shù)量為決策變量，建立經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的規(guī)劃模型。利用序貫蒙特卡洛方法計(jì)算所需的可靠性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，具體的算法如下。

步驟2：生成隨機(jī)數(shù)，得到每臺(tái)變壓器的初始正常運(yùn)行持續(xù)時(shí)間。

步驟3：比較所有變壓器狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)刻點(diǎn)，選定最早發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)移的變壓器。

步驟4：判斷該變壓器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移類型，若為強(qiáng)迫停運(yùn)，根據(jù)可用備用類型生成對(duì)應(yīng)的修復(fù)時(shí)間；根據(jù)計(jì)劃?rùn)z修率，每間隔若干年，在元件時(shí)序狀態(tài)轉(zhuǎn)移曲線上安排計(jì)劃?rùn)z修停運(yùn)，并生成計(jì)劃?rùn)z修持續(xù)時(shí)間。

步驟5：按以下情形進(jìn)行分析：

1）當(dāng)故障類型為一類故障，若存在可用MS，則安裝MS，停運(yùn)時(shí)間為MS安裝時(shí)間，否則，停運(yùn)時(shí)間為一類故障的修復(fù)時(shí)間。

2）當(dāng)故障類型為二類故障，故障變壓器不能在變電站內(nèi)修復(fù)，需要運(yùn)回工廠進(jìn)行維修。若RT和MS同時(shí)存在，先安裝MS恢復(fù)供電，再開始安裝RT以替換故障的變壓器，停運(yùn)時(shí)間為MS安裝時(shí)間；若此時(shí)只有可用RT而無MS，則直接使用RT替換，停運(yùn)時(shí)間是RT安裝時(shí)間；若此時(shí)均無可用的RT和MS，停運(yùn)時(shí)間是二類故障的修復(fù)時(shí)間。

3）計(jì)劃?rùn)z修安排在每年的固定的時(shí)段。若對(duì)某臺(tái)變壓器的檢修會(huì)造成失負(fù)荷且在檢修時(shí)段沒有可用的MS，則該變壓器的檢修時(shí)刻需要被推遲，直到系統(tǒng)中MS處于可用狀態(tài)。

步驟6：判定是否到達(dá)預(yù)先設(shè)定的模擬年限，若已到達(dá)，則停止模擬。若未到達(dá)，則返回步驟3。

步驟7：計(jì)算各變電站和變壓器組的可靠性相關(guān)指標(biāo)。

步驟8：根據(jù)式（4）至式（9），計(jì)算該備用方案的各項(xiàng)費(fèi)用，進(jìn)而得到系統(tǒng)總費(fèi)用TOTAL。

步驟9：判斷是否滿足常規(guī)備用變壓器RT,max上限，若滿足，則進(jìn)行下一步；否則，令RT=RT+1并轉(zhuǎn)入步驟2。

步驟10：判斷是否滿足移動(dòng)變電站MS,max上限，若滿足，則計(jì)算結(jié)束并輸出各個(gè)方案下的可靠性指標(biāo)和費(fèi)用計(jì)算結(jié)果；否則，令RT=0，MS=MS+1并轉(zhuǎn)入步驟2。

4 算例分析

將本文的備用規(guī)劃模型應(yīng)用到A、B兩個(gè)不同區(qū)域的電網(wǎng)，其中兩個(gè)區(qū)域均包含40座110kV變電站。A區(qū)域變電站規(guī)劃和建設(shè)比較堅(jiān)強(qiáng)，大部分變電站采用雙主變配置，B區(qū)域變電站建設(shè)略微薄弱，一部分變電站采用單主變配置，兩地區(qū)變電站類型的比例見表1。備用設(shè)備使用壽命為30年，貼現(xiàn)率為7%[15]，強(qiáng)迫停運(yùn)單位停電損失費(fèi)用為49元/ kW·h[16]，計(jì)劃?rùn)z修單位停電損失費(fèi)用按照單位電量的產(chǎn)值考慮，為13元/kW·h[17]。備用設(shè)備運(yùn)維費(fèi)用占投資費(fèi)用的比例系數(shù)為1.8%[18]。各變電站峰值負(fù)載率統(tǒng)一考慮為0.75，對(duì)于含兩臺(tái)主變的變電站，強(qiáng)迫故障的失負(fù)荷比率dou為0.208%，而僅含一臺(tái)主變的變電站的失負(fù)荷比率sin為13.7%。變壓器計(jì)劃?rùn)z修率為0.2次/年[19]，單次檢修時(shí)間為24h。計(jì)劃?rùn)z修通常安排在負(fù)荷較低的時(shí)段，本文中計(jì)劃?rùn)z修時(shí)變電站的日峰值負(fù)載率統(tǒng)一考慮為0.58[14]。具體所需要的可靠性及經(jīng)濟(jì)性參數(shù)見表2[20]。

表1 兩地區(qū)110kV的不同類型變電站的數(shù)目

表2 110kV變壓器相關(guān)的可靠性及經(jīng)濟(jì)性參數(shù)

4.1 可靠性計(jì)算結(jié)果

在考慮計(jì)劃?rùn)z修和強(qiáng)迫停運(yùn)（一類故障、二類故障）的多種情況下，不同類型、不同數(shù)量的備用設(shè)備對(duì)變壓器組的可靠性的影響的計(jì)算結(jié)果如下。

1）強(qiáng)迫停運(yùn)的相關(guān)可靠性指標(biāo)

由表3和表4可以得出，區(qū)域A和區(qū)域B系統(tǒng)出現(xiàn)強(qiáng)迫故障時(shí)，隨著備用數(shù)量的增加，變壓器組的不可用率逐漸降低。需要指出的是，表中的變壓器組指系統(tǒng)所有的主變壓器組成的集合，與單個(gè)變電站的變壓器組的范疇不同。在RT數(shù)量一定的情況下，MS數(shù)量由0臺(tái)增加到1臺(tái)時(shí)，變壓器不可用率降低較為明顯，可靠性顯著提高。但是MS數(shù)量從2臺(tái)增加至3臺(tái)時(shí)，變壓器組不可用率幾乎不再發(fā)生變化。

表3 強(qiáng)迫停運(yùn)造成的變壓器組可靠性指標(biāo)-A區(qū)域

表4 強(qiáng)迫停運(yùn)造成的變壓器組可靠性指標(biāo)-B區(qū)域

2）計(jì)劃?rùn)z修造成的系統(tǒng)缺供電量期望

由表5可見，若沒有MS，則兩地區(qū)都會(huì)因計(jì)劃?rùn)z修出現(xiàn)缺供電，但是B區(qū)域計(jì)劃?rùn)z修造成的缺供電量期望要遠(yuǎn)大于A區(qū)域，這是因?yàn)閷?duì)采用單主變配置的變電站計(jì)劃?rùn)z修時(shí)，需要對(duì)供電負(fù)荷停電，而B區(qū)域中配置單臺(tái)變壓器的變電站比例比較高。當(dāng)配有1臺(tái)MS時(shí)，兩區(qū)域不再發(fā)生計(jì)劃?rùn)z修造成的失負(fù)荷。

表5 計(jì)劃?rùn)z修造成的系統(tǒng)缺供電量期望

4.2 備用規(guī)劃結(jié)果及分析

本文對(duì)兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃分析，對(duì)比其不同備用類型以及數(shù)量對(duì)系統(tǒng)總費(fèi)用的影響。RT的最大數(shù)量為4臺(tái)，MS的最大數(shù)量為3臺(tái)。含2臺(tái)RT的費(fèi)用計(jì)算結(jié)果見表6。

表6 MS配置數(shù)量對(duì)系統(tǒng)總費(fèi)用的影響-2臺(tái)RT（單位：106元/年）

由表6可見，A地區(qū)的計(jì)劃?rùn)z修帶來的停電損失很少，這是因?yàn)锳地區(qū)大部分變電站配置2臺(tái)變壓器，在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)另外一臺(tái)變壓器會(huì)承擔(dān)全部的負(fù)荷，因此不會(huì)失負(fù)荷；就B地區(qū)而言，MS數(shù)量從0增加到1時(shí)，增加的MS投資成本小于減少的計(jì)劃?rùn)z修停電損失。因此，僅從減小計(jì)劃?rùn)z修停電損失的角度，A地區(qū)無需配置MS，而B地區(qū)需要。

關(guān)于系統(tǒng)的總費(fèi)用，系統(tǒng)的總費(fèi)用隨著MS的數(shù)量的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)。這是因?yàn)椋谧儔浩靼l(fā)生故障時(shí)，投入備用設(shè)備MS，會(huì)縮短故障停運(yùn)時(shí)間，提高可靠性，因此降低了停電損失費(fèi)用。在可靠性評(píng)估的蒙特卡洛算法中，投運(yùn)MS縮短停運(yùn)時(shí)間的這一影響，體現(xiàn)在變壓器的時(shí)序狀態(tài)模擬中。然而，另一方面，MS的配置卻提高了MS的投資和運(yùn)維費(fèi)用。因此，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性是各部分費(fèi)用綜合作用的結(jié)果。對(duì)于區(qū)域A，RT為2臺(tái)的情況下，MS數(shù)量從0增加到1時(shí)，系統(tǒng)總費(fèi)用在降低，但是當(dāng)MS數(shù)量增加到2臺(tái)時(shí)，系統(tǒng)總費(fèi)用在增加。由此可以看出：綜合考慮計(jì)劃?rùn)z修和強(qiáng)迫停運(yùn)下，區(qū)域A安裝1臺(tái)MS時(shí)，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。對(duì)于B地區(qū)而言，在RT為2臺(tái)的情況下，MS增加到2臺(tái)時(shí)，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。

5 結(jié)論

本文綜合考慮計(jì)劃?rùn)z修和強(qiáng)迫停運(yùn)的變壓器組備用規(guī)劃問題。以備用設(shè)備的種類和數(shù)量為決策變量，系統(tǒng)總費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，建立計(jì)及可靠性的備用規(guī)劃模型得到可靠性和經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的規(guī)劃方案。該模型使用序貫蒙特卡洛方法計(jì)算變壓器組可靠性指標(biāo)，并將可靠性指標(biāo)轉(zhuǎn)化為停電損失計(jì)入到規(guī)劃方案的總費(fèi)用。以區(qū)域所有變壓器構(gòu)成的變壓器組為對(duì)象，分別對(duì)不同的兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃。算例結(jié)果表明：

1）僅針對(duì)計(jì)劃?rùn)z修導(dǎo)致的停電損失時(shí)，是否需要配置MS的決策受區(qū)域變電站的構(gòu)成類型影響。在以雙主變的變電站為主的A區(qū)域，安排計(jì)劃?rùn)z修時(shí)不需要配置MS，但是在單主變的變電站較多的B區(qū)域需要配置MS，以彌補(bǔ)計(jì)劃?rùn)z修停電損失。

2）綜合考慮計(jì)劃?rùn)z修和強(qiáng)迫停運(yùn)下，在RT為2臺(tái)的情況下，區(qū)域A安裝1臺(tái)MS時(shí)，系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。對(duì)于B地區(qū)，MS配置2臺(tái)達(dá)到最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性。

[1] 丁明, 畢銳, 李小燕, 等. 基于FD法和模型組合的柔性直流輸電可靠性評(píng)估[C]//中國(guó)高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)第二十三屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編, 合肥, 2007.

[2] 陳煒駿, 周家啟, 劉洋, 等. 特高壓雙12脈波直流換流站系統(tǒng)可靠性評(píng)估[J]. 電氣應(yīng)用, 2007, 26(12): 36-41.

[3] 李生虎, 馬燕如, 陳鵬, 等. UHVDC系統(tǒng)可靠性分層等值與靈敏度分解[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制, 2014(22): 9-17.

[4] 王遂, 任震, 蔣金良. 混合法在高壓直流輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)估中的應(yīng)用[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2007, 31(12): 42-46.

[5] Xie Kaigui, Hu Bo, Singh C. Reliability evaluation of double 12-Pulse ultra HVDC transmission systems[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2016, 31(1): 210-218.

[6] 吳治均, 李明昆. 基于饋線路徑集合法的并網(wǎng)型微電網(wǎng)可靠性評(píng)估[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(10): 17-22.

[7] 楊子成. 考慮地形影響及尾流效應(yīng)的風(fēng)電場(chǎng)可靠性分析[J]. 電氣技術(shù), 2017, 18(1): 71-76.

[8] 王楊, 謝開貴, 胡博, 等. 基于時(shí)序模擬的離網(wǎng)型微網(wǎng)可靠性分析[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2016, 31(6): 206- 211.

[9] 別朝紅, 李更豐, 謝海鵬. 計(jì)及負(fù)荷與儲(chǔ)能裝置協(xié)調(diào)優(yōu)化的微網(wǎng)可靠性評(píng)估[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2014, 29(2): 64-73.

[10] 中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司. Q/CSG電力設(shè)備檢修規(guī)程[S]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2014.

[11] 杜林, 袁蕾, 熊浩, 等. 電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)可拓層次評(píng)估[J]. 高電壓技術(shù), 2011, 37(4): 897-903.

[12] 彭鵠. 含風(fēng)力發(fā)電的發(fā)輸配電系統(tǒng)可靠性綜合評(píng)估[D]. 重慶: 重慶大學(xué), 2007.

[13] 郭永基. 可靠性工程[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2002.

[14] 何敏. 計(jì)及可靠性的配電變壓器組檢修及備用策略研究[D]. 重慶: 重慶大學(xué), 2016.

[15] Hamoud G A. Use of markov models in assessing spare transformer requirements for distribution stations[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2012, 27(2): 1098-1105.

[16] 周莉梅, 范明天. 城市電網(wǎng)用戶停電損失估算及評(píng)價(jià)方法研究[J]. 中國(guó)電力, 2006, 39(7): 70-73.

[17] 曾慶禹. 特高壓交直流輸電系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2015, 39(2): 341-348.

[18] 洪思遠(yuǎn). 計(jì)及經(jīng)濟(jì)性和可靠性的配電設(shè)備檢修計(jì)劃優(yōu)化研究[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2013.

[19] Billinton R, Yang H. Incorporating maintenance outage effects in substation and switching station reliability studies[C]//Electrical and Computer Engineering, 2005. Canadian Conference on, 2005.

[20] Hamoud G A. Assessment of spare transformer requi- rements for distribution stations[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2011, 26(1): 174-180.

Transformer reserve planning with the consideration of planned maintenance and forced outage of transformers

Wang Man Wang Yonghua

(China State Grid Chongqing Company, Jiangbei Branch, Chongqing 400044)

Planned maintenance for equipment can improve the health state of equipment and enhance the reliability of equipment and systems. However, the maintenance of transformer may cause the outage losses. The Monte Carlo simulation technique is used to calculate the reliability indices, and the planned maintenance and forced outage of transformers are considered into the reliability. In this paper, the spare transformer planning model is established based on the type and quantity of the spare transformer as decision variables and the minimum cost of transformers as an objective function. The enumeration method of optimal configuration of spare transformers is given. Spare transformers configuration in two different systems are researched in case study. The results show that MS configuration can increase system reliability. Under the given parameter of reliability and economy, decision of MS configuration is related to proportion of different types of substations in the system studied if interruption cost of planned maintenance is considered only. Considering interruption cost of planned maintenance and forced outage, optimal configuration number of spare transformers is related to proportion of different types of substations in the system studied.

transformer reserve; reliability evaluation; planned maintenance; forced outage; Monte Carlo Simulation

2017-09-30

王 曼（1992-），女，寧夏銀川市人，碩士研究生，主要從事變電運(yùn)檢工作。