一種適用于狀態檢修的電力設備時變停運模型分析

杜 飛

（江蘇省電力公司檢修分公司,211102）

一種適用于狀態檢修的電力設備時變停運模型分析

杜 飛

（江蘇省電力公司檢修分公司,211102）

本文圍繞電力設備的狀態檢修進行研究，分析時變停運模型的原理及特點，結合其在狀態檢修的應用效果，分析其適用性。

電力設備；狀態檢修；時變停運模型

0 前言

電力系統在長期、持續的運行過程中，其電力設備會發生一定程度的損耗，增加了發生故障的幾率。為了降低電力設備的運行風險，需要進行電力系統的狀態檢修，以保證電網運行的安全。關于設備的檢修時間及檢修方式，需要參考在線監測數據，建立適用于電力設備狀態檢修的模型，其中時變停運模型得到了有效的應用。其對于電力設備運行的風險評估及故障檢修具有重要的應用價值。

1 電力設備時變停運模型研究現狀

時變停運模型主要應用于電力設備運行的可靠性分析當中，其根據設備狀態評估結果，精細化的描述電力設備的運行狀態，分析其中存在的故障，對檢修行為進行指導。隨著在線監測裝置在電力設備運維當中的廣泛應用，采集更多的檢測數據，并將其作為電網狀態檢修的數據基礎。但是在數據層和風險層的銜接方面還存在著明顯的不足，在線監測數據的利用率不高，電力系統風險評估結果的準確性低。而目前電網對于停運行為的建模和分析有待進一步提升，需要更加嚴格的理論依據。在設備狀態評估和風險指標計算等方面，需要以數據層為基礎，建立時變停運模型，加強風險評估，進而對電力設備的狀態檢修進行決策。

馬爾可夫模型是傳統電力設備停運模型，經解析求解，能夠對電力設備老化以及不完全維修進行描述，但是其描述內容不夠全面和準確。在電力設備檢修當中，主要包括故障后檢修和預防性檢修。故障后檢修具有隨機性，其檢修方式和檢修時間存在不確定性。而預防性檢修則是根據電網運行條件、負荷等多重因素進行綜合分析，其檢修方式和檢修時間均確定。電力設備時變停運模型在預防性檢修當中的應用，能夠有效優化檢修方式和檢修時間，提高檢修效果。而在故障后搶修當中，其應用可有效提升故障后搶修的維修率。

2 電力設備三階老化模型

2.1 三階老化馬爾可夫模型

三階老化馬爾可夫模型主要包括三階完全維修模型、三階不完全維修模型、三階最小維修模型等三種類型。三階完全維修模型完全與IEEE模型標準相互對應，對電力設備的運行狀態進行監測，實時進行感知，劃分為正常、注意、異常以及嚴重和等4個等級，根據其監測結果來確定電力設備的運行實況。該模型能夠對元件行為進行精細化描述。注意、異常以及嚴重等狀態代表著電力設備的老化程度，其中嚴重狀態即為故障狀態，而完全狀態維修的目的在于將以上三種狀態恢復至著正常狀態。解析馬爾可夫方程，求解狀態轉移方程，進行后續系統狀態概率的計算，根據元件各狀態概率和可用度指標，參考公式A(t)=P0(t)+P1(t)+P1(t)進行計算。

三階完全維修模型是一種理想模型，在實際應用中并不多見。而不完全維修和最小維修模型較為常用。三階不完全維修模型的應用，在修復故障狀態后，并不完全恢復至正常狀態，部分元件恢復至注意狀態，一般發于元件老化嚴重或劣化的情況下，無法將其完全恢復至正常狀態，根據不完全維修狀態轉移情況，計算元件各狀態概率和可用度指標。而最小維修模型則是將元件保持工作狀態，而對于元件老化情況并無改善，不同故障狀態修復后回到故障前的狀態，其正常和注意狀態的狀態概率降低至0，元件主要將保持在注意狀態與異常狀態的吸收態中，其模型求解過程與三階完全維修模型十分相近。

另外，在當前的電力設備狀態檢修的時變停運模型研究當中，綜合考慮了以上三種模型，分析其狀態轉移。根據a1+a2+a3=μ2、b1+b2=μ1(a1，a2，a3，b1，b2≥0)計算狀態轉移速率（a1：故障狀態a向正常狀態的轉移速率，完全維修模型所占比例；a2：故障狀態a向注意狀態的轉移速率，不完全維修模型所占比例；a3：故障狀態a向異常狀態的轉移速率，最小維修模型所占比例；b1：故障狀態b向正常狀態的轉移速率，完全/不完全維修模型所占比例；b2：故障狀態b向注意狀態的轉移速率，最小維修模型所占比例），根據a和b的取值來進行三種模型的合理組合，保證最佳的狀態檢修效果。

2.2 確定性計劃檢修下電力設備三階老化模型

在以上三種模型中，并未將確定性計劃檢修考慮其中。建立確定性計劃檢修下電力設備三階老化模型，將確定性事件加入其中，元件的可用度表達會相應發生變化。該模型多應用于電力設備的大型檢修當中，其檢修方式和檢修時間也相對固定，將檢修后，電力設備基本恢復至正常那個狀態。計劃檢修前未發生故障的概率為Pcase1=1-H（M），計劃檢修前發生故障的概率為Pcase2=H（M），根據元件各狀態概率和可用度指標，參考公式ASchedule2(t)=1-Hcut(t)+A(t)·wfirst(t)進行計算。

3 結論

在電力系統狀態檢修當中，尋找使用性時變停運模型，在完全維修、不完全維修、最小維修以及綜合維修等多種下形式，同時結合確定性的計劃檢修，準確進行件可用度的表達，其對于電力設備的檢修提供了重要的參考，進而做出風險評估和檢修決策，進而保障電力系統安全、平穩的運行。

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[4]冉啟傳,舒文華. 淺談狀態檢修在電力系統中的應用[J]. 中國高新技術企業,2015,03:53-54.

表四： 效益對比數據

由于鍋爐熱利用效率提升，相同煤燃燒產生的熱值利用更高，向空氣中排放的廢氣和熱量也就相對在減少，由于煤炭中含有C、S、N等元素，燃燒后會放出CO2、SO2、CO、NO等影響大氣的氣體，尤其是SO2在空氣中在一定條件下形成對工農業生產以及生活造成嚴重危害的酸雨，對環境影響嚴重，減少排放量，這對環境保護，減少對環境的污染也取得比較重要的作用。

4 總結及展望

從上述數據分析，此次實施鍋爐墻體改造是比較成功的。鍋爐進行局部改造不影響鍋爐整體安全性能，由專業的施工單位進行改造，改造質量得到保障，最終實現節能降耗目的。這種局部改進的做法，可推廣使用。

節能不僅是企業應盡的社會責任，也是企業降低成本，增加效益提升企業競爭力的必然選擇。21世紀是能源緊缺社會，誰掌握了能源優勢，誰就有主動權。企業為了生存和發展，只有從點滴做起，不斷通過技術革新，運用新工藝，新技術，才有獲得繼續發展壯大的源泉。

保護環境也一直是企業承擔的社會責任，符合現在全社會呼吁保護地球、保護環境大趨勢。企業進行節能減排不僅能促進其自身發展還有效降低對環境的污染，對全社會的持續發展有重大的意義和必要性。

參考文獻

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An analysis of time varying outage model of power equipment for condition based maintenance

Du Fei
（Jiangsu electric power company maintenance branch,211102）

In this paper,the state maintenance of power equipment is studied,the principle and characteristics of the time varying outage model are analyzed,and the applicability of the model is analyzed.

power equipment;condition based maintenance;time varying outage model