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摘要：随着全社会现代化建设进程的加快，人民的用电需求也日益增加。输变电设备作为电力网向用户供能的主要媒介，对系统整体的正常运行起着重要的支撑作用，通过有效的工程技术手段保障输变电设备的正常工作将直接提高电力系统的整体稳定性，因此需要通过故障风险分析作为输变电设备安全经济运行的基础。本文首先介绍了输变电设备故障风险的概念，并进一步介绍了多种风险分析方法，通过递进分析的方式对设备故障风险进行了描述分析、定性分析以及定量分析，最后给出了一些规避输变电设备故障风险的有效措施，为实际的工程需要提供借鉴。
关键词：输配电设备；故障模式；故障风险探讨
1 引言
输变电设备作为电力系统向用户供电的枢纽单位，其安全性与可靠性会直接决定整体电网的稳定性。近年来，我国电力行业的发展已由最初的建设期逐步过渡到了稳定发展上升期，在此阶段内电力企业应在保障输变电设备运行与质量的基础上，通过合理规划的方式努力提高相关设备的经济效益。因此需要综合分析输变电设备在实际运行中的各种工况，尤其对于故障模式下的设备工况要以风险管理的形式对其作出定性、定量的评价，制定风险等级，提出应对计划，完善输变电设备的管理工作，提升电力系统的技术性与经济性。
2. 输变电设备故障风险的概念
风险通常被定义为工作目标与结果之间的不确定性，风险可能造成收益、亏损或者持平等影响。不同行业领域内风险有着不同的形式。针对输变电设备故障风险，一般为设备维持正常运行所需要的费用。
在对输变电设备故障风险的分析研究中，是通过先定性、后定量的方式综合评价输变电设备的工况。定性是首先要确定影响设备正常运转的所有因素，根据其性质分为有利因素或故障因素；定量则是在对诸多影响因素进行定性后，根据设备实际工作中各种因素的影响大小，按照一定的数学关系映射成为具体的数值。最后将该数值作为风险发生概率以及风险等级的评价标准，该方法也可成为半定量化分析。
该方法能有效描述输电设备的故障风险，因此在我国电网公司受到了大规模的应用。但是定量的描述并不能有效反应出设备具体的故障模式以及风险，虽然能做到对风险的预测评估，无法为风险的处理以及相关设备的检修与维护提供建议，不利于输变电设备运维管理模式的改进。因此该半定量化的风险评估方法仍有需要改进之处，需要完善并建立起一套系统的输变电设备故障风险分析预估方法，要求能在对风险进行预测与评估的同时，也要反应出故障的内容以及危害。为此，一种将能反应设备故障因果的结构网络图，能进行故障影响双向分析的领结模型，以及能定量反应故障风险的马尔科夫过程三者通过递进的相结合的故障风险分析方法被提出。该方法针对输电设备故障风险分析的三个层面分别制定了三种不同的研究手段，在能准确有效描述风险的同时也在一定程度上提高了设备的运维管理水平。
3 故障模式下输变电设备故障风险分析
(1)输电设备故障风险的因果分析
在故障模式下对故障风险进行分析是目前的一种主流分析模式。输变电设备故障风险最主要的特征为故障原因及故障影响，描述故障模式之间存在的因果关系的因果网络图能对这两种影响进行有效的扩展分析。因果网络图一般为有向图，图中每个节点代表一种影响设备正常工作的随机变量，节点间的有向线段表示起始节点变量引发终点节点变量的概率。一般在设备故障因果网络图中除了节点之间的直接联系外，还会有节点间的层级联系，通常称为父、子节点。子节点变量一般为具体的故障模式，父节点则可以是某种故障因素或另外的故障模式。因果网络图中能直观的描述输变电设备故障的引发过程，从而确定故障发生的规律，同时通过分析因果图中的节点关系，也可以突出整体系统中故障主要引发部位或因素，为风险的预防与处理提供帮助。
(2)输电设备故障风险双向分析
在建立了因果网络图的基础上，为了对输电设备故障风险进行进一步分析，就需要利用到风险管理领域中的领结模型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆领结模型是一种典型的双向分析模型，双向分析体现到设备故障风险的分析中，就是不仅要对故障模式的剩余影响进行预测评估，同时也要考虑到故障模式的诱因。领结模型在实际应用时，在其中部位置摆放故障模式，然后根据因果网络图，将所有对该故障模式有影响的故障模式或影响因素按因果顺序摆放在模型左侧；同理，在因果网络中与其相管理的事件按网络结构摆放在右侧，从而形成类似领结的结构模型。领结模型是在因果网络基础上对主要故障模式的诱因以及影响的提炼，多个主要故障的领结模型能对输配电设备故障风险进行全面有效的分析。
(3)输电设备故障风险定量分析
以上两种风险分析方法均为定性的分析方法，且只能通过主观判断的方式对故障风险程度进行评估，因此为了更直观、更具体的描述对故障风险进行判断并预测额外的风险，马尔科夫过程被引入到了输变电设备故障风险分析中。马尔科夫过程能很好的分析描述随机性较大、且当前状态受之前状态影响的变量。在领结模型中，一般只会考虑引起故障的单一因素，但是实际设备所发生的故障往往是由多种因素互相作用引起的，此时领结模型已经无法完成对设备故障风险分析的需求，而需要借助于马尔科夫过程。在对半马尔科夫模型进行求解时，需要对关键事件的状态进行数值转换，转换时需要利用到半马尔科夫参数，从而完成拉普拉斯变换。
4.减小故障风险的有效措施
(1)加强对输变电设备的维护工作
运行环境与使用年限是影响电气设备质量的主要因素，特别是对功率较大的电气设备比如说变压器、大型电机等，如果长时间在大功率下工作，会导致设备过热，使得设备内的精密电路或关键器件损坏，严重时还将对与之相关联的设备造成影响、并且当事故发生时很难立即采取措施来控制设备损坏。所以，使用电气自动化设备一定要遵循科学指导，严格按照设备使用说明书来对设备进行操作。对于设备后期的维护与管理，一定要选用认真负责的、经过专业培训的技术人员来操作，任何一个疏忽或是操作失误都有可能对设备造成损害，降低设备可靠性，从而导致输变电设备故障风险发生概率的提高。
(2) 提升输电线路设备质量
虽然输配电设备的故障发生受到多方面因素的影响，但输发生故障的本质原因还是自身质量不过硬，因此需要不断提高线路制造的工艺水平，提高设备耐压耐流特性，同时为了更好地掌握配电线路及设备的运行情况，应使用先进的监测设备以及监测方式，通过线路设备中参数的实时数值来判断线路上是否发生故障，要做到实时监测，准确预测风险。
5 结束语
本文在介绍了输变电设备故障风险概念的基础上，对设备风险分析的步骤以及相关分析方法进行了介绍。总结起来为，首先利用因果网络图对系统进行全面的分析，其次在此基础上提炼出关键事件的领结模型，对关键事件的影响以及诱因进行定量风险，最后将定性分析通过马尔科夫过程转换为定量分析，对故障风险进行精确描述。在对故障风险的分析之外，在实际的工作中还应定期对线路设备进行必要的检查维护，提升线路设备质量，从本质上降低设备故障风险。
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作者简介：叶长富（1966.03--）；性别：男，籍贯：湖北武汉人，学历：本科，毕业中央广播电视大学；现有职称：工程师，研究方向：输配电技术及管理。
论文作者:叶长富
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/11
标签：故障论文; 设备论文; 风险论文; 输变电论文; 领结论文; 因果论文; 模式论文; 《电力设备》2018年第21期论文;