基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的配電網(wǎng)檢修決策優(yōu)化分析

鐘永龍 吳慧娟

摘要：當(dāng)今，針對(duì)狀態(tài)檢修決策中存在的各種問(wèn)題和電網(wǎng)運(yùn)行不符情況，國(guó)內(nèi)電網(wǎng)公司和電力企業(yè)提出了一種設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)、電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)以及輸變電設(shè)備檢修決策優(yōu)化模型，是一個(gè)以綜合風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用最小為目標(biāo)，以狀態(tài)檢修、綜合檢修、零點(diǎn)檢修、資源檢修為依托的工作流程。該工作的進(jìn)行，主要是對(duì)設(shè)備狀態(tài)檢修實(shí)際情況的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行充分的考量，以此獲得最為優(yōu)質(zhì)、高效且完善的檢修規(guī)劃，為配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。在這樣的背景下，本文主要闡述基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的配電網(wǎng)檢修決策優(yōu)化分析有關(guān)內(nèi)容，希望能夠提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)檢修;配電網(wǎng);檢修決策;優(yōu)化;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

引言

狀態(tài)檢修作為建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在很大程度上克服了傳統(tǒng)計(jì)劃?rùn)z修檢修不足和檢修過(guò)剩的缺點(diǎn)，取得了良好的效果。目前國(guó)內(nèi)各供電公司正大力推行狀態(tài)檢修示范工程，但是由于狀態(tài)檢修對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性的高要求等因素導(dǎo)致時(shí)下配電網(wǎng)中狀態(tài)檢修的實(shí)施并不完全，出現(xiàn)了不同檢修方式并存的現(xiàn)狀，而且可以預(yù)見(jiàn)狀態(tài)檢修的完全實(shí)施也需要一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

1配電網(wǎng)檢修決策的基本形式分析

我國(guó)部分電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)公司的配電網(wǎng)檢修工作都是通過(guò)狀態(tài)檢修實(shí)現(xiàn)，成功地克服了過(guò)去傳統(tǒng)技術(shù)手段的弱點(diǎn)和缺陷，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化的道路創(chuàng)造了有利條件?，F(xiàn)階段對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行檢修決策時(shí)，主要是根據(jù)設(shè)備自身的情況以及運(yùn)行特征選擇檢修方式，確定檢修時(shí)間并制定檢修內(nèi)容。對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，需要預(yù)測(cè)設(shè)備可能發(fā)生的故障，檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并作出評(píng)價(jià)。同時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)的日常運(yùn)行狀況，從設(shè)備的具體情況出發(fā)，有目的、有計(jì)劃地制定出電力設(shè)備的檢修決策，合理安排電網(wǎng)檢修工作。

2電網(wǎng)檢修風(fēng)險(xiǎn)的含義及表達(dá)

配電網(wǎng)設(shè)備檢修時(shí)退出運(yùn)行完全失去可靠性，導(dǎo)致電網(wǎng)直接損失一部分負(fù)荷，稱為計(jì)劃失負(fù)荷損失RM1;同時(shí)由于檢修退出運(yùn)行的設(shè)備失去可靠性而得不到充分的利用，當(dāng)其他設(shè)備故障時(shí)電網(wǎng)失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)變大，這就是電網(wǎng)檢修造成的另外一種損失，稱為隨機(jī)失負(fù)荷損失RM2。具體表達(dá)式如下：

其中，RM（t）為t時(shí)段的電網(wǎng)檢修風(fēng)險(xiǎn);T為一周期內(nèi)的時(shí)段數(shù);Mt為t時(shí)段檢修模式集合;RM1，m為t時(shí)段檢修模式m下的電網(wǎng)計(jì)劃失負(fù)荷損失;RM2，m為t時(shí)段檢修模式m下電網(wǎng)隨機(jī)失負(fù)荷損失;Ft為t時(shí)段檢修模式m下的故障模式集合;PM1，m為t時(shí)段檢修模式m所引起的計(jì)劃失負(fù)荷量，PM2，m和PM2，0分別為t時(shí)段檢修模式m和無(wú)設(shè)備檢修模式所引起的隨機(jī)失負(fù)荷量;Pf為t時(shí)段故障模式f的發(fā)生概率;NF為故障模式f下的故障設(shè)備集合;NR為故障模式f下的非故障設(shè)備的集合;c1為計(jì)劃失負(fù)荷單位電價(jià);c2為隨機(jī)失負(fù)荷單位電價(jià)。

3我國(guó)配電網(wǎng)檢修決策現(xiàn)狀分析

狀態(tài)檢修作為電網(wǎng)企業(yè)最為常見(jiàn)的電力設(shè)備檢修策略，它是建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)、科學(xué)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在很大程度上克服了傳統(tǒng)的計(jì)劃?rùn)z修現(xiàn)象，并針對(duì)其中不足和檢修過(guò)剩的缺陷做了處理，取得了良好、客觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。目前，國(guó)內(nèi)各大供電公司正在積極的推行狀態(tài)檢修示范工作，但是由于狀態(tài)檢修對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理要求非常嚴(yán)格，一旦出現(xiàn)這些環(huán)節(jié)不符的現(xiàn)象，必然導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)檢修工作發(fā)生誤差，給整個(gè)管理開(kāi)展造成威脅。因此，在狀態(tài)檢修工作中必須要高度重視每一個(gè)工作環(huán)節(jié)，從根本上解決檢修工作中存在的難題和不佳的現(xiàn)象，確保管理工作的科學(xué)、及時(shí)開(kāi)展?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外在對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢修的過(guò)程中，往往更為注重狀態(tài)評(píng)估以及檢修決策，其中設(shè)備狀態(tài)評(píng)估包含狀態(tài)檢修、狀態(tài)評(píng)價(jià)以及故障預(yù)測(cè)等多方面，而針對(duì)設(shè)備檢修決策而言，其著手點(diǎn)主要涉及到以下幾方面：首先，由設(shè)備自身層面著手，該層面主要是按照電力設(shè)備運(yùn)行的主要特性以及具體狀態(tài)，對(duì)電力設(shè)備檢修的具體形式、檢修范圍以及檢修時(shí)間予以確認(rèn)。然后由配電網(wǎng)運(yùn)行層面著手，對(duì)電力設(shè)備規(guī)劃予以確認(rèn)，更具目的性與針對(duì)性的對(duì)電力設(shè)備展開(kāi)電網(wǎng)檢修工作，同時(shí)全面執(zhí)行電網(wǎng)檢修規(guī)劃與配電網(wǎng)規(guī)劃。近年來(lái)，在電力市場(chǎng)發(fā)展與革新速度日漸提升的影響下，分布式發(fā)電宣傳及時(shí)間愈發(fā)常見(jiàn)，無(wú)論是輸變電，又或者是配電網(wǎng)，其檢修規(guī)劃也在隨之改變，直至電力市場(chǎng)革新層面早已產(chǎn)生的很大的改變。最后，則是近幾年以來(lái)研究倍受關(guān)注的綜合電網(wǎng)與設(shè)備更具一體化與綜合性的檢查程序，主要是利用某種技術(shù)措施將二者進(jìn)行整合處理，然后再借助更具針對(duì)性與適宜性的措施予以處理或是維護(hù)。

4我國(guó)配電網(wǎng)檢修決策優(yōu)化策略分析

4.1配電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)的檢修

4.1.1設(shè)備狀態(tài)表達(dá)

基于風(fēng)險(xiǎn)的狀態(tài)檢修是一個(gè)系統(tǒng)、復(fù)雜的工作內(nèi)容，它不僅要考慮到電網(wǎng)檢修、故障發(fā)生的原因，同時(shí)還要考慮故障發(fā)生的后果以及發(fā)生可能性，也就是對(duì)一切可能引發(fā)故障的問(wèn)題及時(shí)、有效的進(jìn)行處理和優(yōu)化。經(jīng)過(guò)多年的工作實(shí)踐分析，雖然設(shè)備故障的發(fā)生是一個(gè)隨機(jī)性、不定期的問(wèn)題，但是其發(fā)生概率、發(fā)生惡劣程度和配電線路的健康狀態(tài)有著密切的關(guān)系。因此在工作中，要采取合理、科學(xué)的故障概率來(lái)表示設(shè)備的運(yùn)行健康狀態(tài)，并有針對(duì)的提出相應(yīng)的處于和預(yù)防措施。在以往已經(jīng)獲得的研究成果之內(nèi)，多數(shù)情況下都是在電力設(shè)備檢修過(guò)程中對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)展開(kāi)了重點(diǎn)調(diào)查，其運(yùn)行狀態(tài)具有較強(qiáng)的波動(dòng)性，而這種假設(shè)也沒(méi)有對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的后續(xù)發(fā)展給予一定的重視，造成配電網(wǎng)與電力設(shè)備之中的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)存有偏差，所以，科學(xué)的對(duì)接下來(lái)一個(gè)電力設(shè)備檢修周期之內(nèi)運(yùn)行狀態(tài)波動(dòng)進(jìn)行全面的預(yù)測(cè)是極為關(guān)鍵的，其中特別需要對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行充分的考量，因此合理地預(yù)測(cè)未來(lái)一個(gè)檢修周期內(nèi)設(shè)備健康狀態(tài)的變化是十分必要的，尤其是考慮到以下幾個(gè)方面：

首先，電力設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估不是實(shí)時(shí)的，它有一定的評(píng)估周期，一般一年到幾年不等，電力設(shè)備的狀態(tài)評(píng)估是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，需要獲得大量的設(shè)備外觀和內(nèi)部各個(gè)部件的監(jiān)測(cè)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要一段時(shí)間的觀測(cè)積累。其次，配電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間檢修規(guī)劃之間相隔的周期相對(duì)較久，比如三年滾動(dòng)規(guī)劃與年度檢修規(guī)劃，忽視長(zhǎng)時(shí)間檢修周期之中電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的波動(dòng)導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)評(píng)估偏差較高，電力設(shè)備故障發(fā)生概率波動(dòng)通常呈浴盆曲線，當(dāng)電力設(shè)備已經(jīng)步入耗損周期的時(shí)候，那么其故障問(wèn)題發(fā)生概率會(huì)在很短的時(shí)間之內(nèi)不斷提升，此外，某一電力設(shè)備檢修周期之中的波動(dòng)必須給予高度關(guān)注。再次，為了更為合理地安排配電網(wǎng)設(shè)備的檢修計(jì)劃需要在進(jìn)行檢修決策時(shí)考慮設(shè)備的健康狀態(tài)及其發(fā)展趨勢(shì)，使得檢修具有超前性和針對(duì)性。由于本文考慮配電網(wǎng)中同時(shí)存在計(jì)劃?rùn)z修和狀態(tài)檢修，兩種檢修方式，因此，要分別計(jì)算這兩種檢修方式下設(shè)備的故障率及其狀態(tài)變化。為了更為合理地安排配電網(wǎng)設(shè)備的檢修計(jì)劃需要在進(jìn)行檢修決策時(shí)考慮設(shè)備的健康狀態(tài)及其發(fā)展趨勢(shì)，使得檢修具有超前性和針對(duì)性。

4.1.2配電網(wǎng)設(shè)備檢修模型

在檢修計(jì)劃制定前，首先要根據(jù)各設(shè)備狀態(tài)，服役時(shí)間和檢修決策規(guī)則等確定待修設(shè)備及相應(yīng)的檢修等級(jí)，不同的檢修等級(jí)對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)的改善是不同的，本文針對(duì)國(guó)家電網(wǎng)公司采用的，5類檢修等級(jí)和2種檢修方式分別進(jìn)行建模，合理地反映檢修的作用。對(duì)于采用計(jì)劃?rùn)z修方式的設(shè)備，進(jìn)行不同的檢修之后，設(shè)備的健康狀態(tài)發(fā)生改善，表現(xiàn)在等效役齡變小，本文采用等效役齡和役齡回退因子，來(lái)表征檢修的效果。

4.2配電網(wǎng)檢修決策優(yōu)化模型

關(guān)于電網(wǎng)狀態(tài)檢修的概念分析，但所包含的具體內(nèi)容略有不同，從檢修角度而言電網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)面臨的總風(fēng)險(xiǎn)稱為電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，主要包含電網(wǎng)檢修風(fēng)險(xiǎn)和電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)2個(gè)部分，這2個(gè)部分是相互矛盾的，解決這一矛盾的方法就是協(xié)調(diào)二者的關(guān)系找到一個(gè)平衡點(diǎn)，使得檢修后電網(wǎng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)最小，這個(gè)時(shí)候的檢修方案就可以認(rèn)為是最恰當(dāng)?shù)?，既沒(méi)有因?yàn)闄z修過(guò)度使得電網(wǎng)檢修風(fēng)險(xiǎn)太大，也沒(méi)有因?yàn)闄z修不足使得電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)過(guò)高。這個(gè)平衡點(diǎn)就是最好的檢修決策。根據(jù)上述基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的配電網(wǎng)設(shè)備檢修時(shí)使用的方法，分門別類的建立模型，包括兩種檢修方式以及三類檢修等級(jí)。這樣建模的主要原因是檢修等級(jí)不同，將會(huì)對(duì)改善設(shè)備健康狀態(tài)產(chǎn)生不同的效果。因此，計(jì)劃?rùn)z修方案應(yīng)在待修設(shè)備和其檢修等級(jí)都以明確的前提下進(jìn)行制定。而不同設(shè)備的檢修等級(jí)的確定則取決于不同設(shè)備的服役時(shí)間、實(shí)際狀態(tài)以及檢修決策規(guī)則等相關(guān)因素。在這樣情形下建立的配電網(wǎng)設(shè)備檢修模型，更科學(xué)地表現(xiàn)出檢修的成果，同時(shí)更加有效對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，并明確了檢修的重要作用。結(jié)合配電網(wǎng)設(shè)備檢修模型，通過(guò)計(jì)劃?rùn)z修方法對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行檢修，從而改善設(shè)備的健康狀態(tài)，具體的效果就是降低設(shè)備等效役齡，同時(shí)降低了電網(wǎng)檢修與故障風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)電網(wǎng)安全運(yùn)行。

5結(jié)語(yǔ)

總之，配電網(wǎng)檢修決策中主要包含整個(gè)電網(wǎng)與電力設(shè)備等多方面繁雜且有待優(yōu)化的不足與問(wèn)題，可見(jiàn)，精準(zhǔn)的電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、評(píng)估與故障問(wèn)題預(yù)測(cè)等多項(xiàng)工作對(duì)配電網(wǎng)檢修決策的相關(guān)工作具有關(guān)鍵性的意義與作用。因此，電力企業(yè)應(yīng)該對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段的配電網(wǎng)檢修近況進(jìn)行充分的了解，再根據(jù)實(shí)際情況對(duì)配電網(wǎng)檢修決策進(jìn)行優(yōu)化，由此才可以確保配電網(wǎng)檢修決策的全面性與有效性，進(jìn)而確保電網(wǎng)安全。

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作者介紹：

鐘永龍（1986.08.17-）;男;甘肅武威;漢;大學(xué)本科;工程師;運(yùn)維檢修部運(yùn)檢計(jì)劃專責(zé);電網(wǎng)檢修;國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司張掖供電公司。

吳慧娟（1987.06.02-）;女;甘肅張掖;漢;大學(xué)本科;工程師;電力調(diào)度員;電網(wǎng)調(diào)度及新能源消納;國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司張掖供電公司。