可靠性评估在电网运行方式及设备检修中的应用论文_刘金代

可靠性评估在电网运行方式及设备检修中的应用论文_刘金代

(国网四川省电力公司广元供电公司 628000)

摘要:由于处于某一设备的检修等级有多种选择,不同检修等级对设备检修时间、设备检修费用以及设备状态的改善程度等因素都会产生不同的影响,从而影响设备检修时间的安排。因此,将检修方式和检修时间同时作为制定检修计划的决策变量。考虑到单一风险指标对最终决策的不全面性,并针对电网运行总风险、设备检修收益单个优化目标对检修后设备的可靠性及检修的经济性的不同影响程度,建立考虑电网运行总风险和设备检修收益联合优化模型,并与以电网运行总风险、设备检修收益为优化目标所得结果进行对比,分析各检修方案对检修的可靠性和经济性的不同影响。

关键词::运行;检修;输电网络

随着电网规模和容量的不断扩大, 电网的安全可靠运行对整个国民经济都已产生重大影响。但由于电网规模日益扩大, 各种事故组合数目成几何级数增长, 必须借助于计算机辅助分析系统给出量化的、可比较的可靠性评估指标。随着计算机性能的提高、通信和控制设施的加强及理论算法的发展, 目前国内外电力系统可靠性研究的范围正在逐步扩大, 从对元件可靠性评估和小型系统的可靠性评估, 开始转向大型电网的综合评估, 并开发了专业化的软件投入实际运用。

一、常见检修方式解析

1、定期检修方式(TBM)。TBM也是我国长期以来采用的输变电设备检修方式,即根据预先计划对设备进行周期性的修理,目标是在设备发生故障前通过计划检修防止设备事故的发生,已有40多年历史。主要标准是《DL/T573电力变压器检修导则》、《DL/T596电气设备预防性试验规程》等。TBM的优点是可以减少设备故障,将潜在的故障消灭在萌芽状态,特别对开关等磨损性设备很有效;缺点是没有根据设备的状态安排设备的检修周期,结果导致状态较好的设备过度检修,状态较差的设备则处于检修不足的状态,检修的经济性考虑不够。

2、以可靠性为中心的检修方式(RCM)。RCM是目前国际上流行的、用以确定在某种使用背景下设备检修需求的方法,包括预防性检修工作的安排以及检修制度的优化等,是一种闭环的检修方式,检修的目标是确保设备的可靠性水平。基本方法是针对不同故障模式的故障后果严重程度不同,采取不同的检修对策,如定期检修、状态监测检修、故障检修等;如果设备存在某些故障模式,无法进行检修,或通过检修得到的设备可靠性与安全性水平满足不了实际使用的要求,则该设备需要进行重新设计。RCM是其他所有先进检修方式的基础,CBM、RBM、PFM等检修方式中都采用了RCM的基本思想。

3、风险管理的检修方式(RBM)。RBM综合设备可靠性水平、故障后果进行风险评估,确定设备的风险值大小,在资源有限的情况下,选择风险较大的设备优先维修,从而实现设备故障风险的降低以及最大化的检修效益。而以往的计划检修方式往往不能做到这一点,盲目的维修决策可能造成风险较小的设备提前维修,或者遗漏风险大的设备,从而导致维修资源的浪费或检修的不足[2-4]。

4、基于状态的检修方式(CBM)。CBM是企业以安全、可靠性、环境、成本为基础,通过设备状态评价、风险评估,检修决策,达到运行安全可靠,检修成本合理的一种检修策略。CBM是设备精益化管理中所采用的一种管理方式,也是近年来国内大力推广的检修方式。

5、可靠性定制管理的检修方式(NBM)。NBM是一种侧重配网用户或以受端供电可靠性为中心的电网的检修,不只注重单个设备的检修,而是根据供电受端的需求,站在电网结构的角度,依据设备可靠性评估、故障模式及检修建模的基础研究,来优化设备检修工作。

二、功能模块及算法介绍

1、研究范围。研究对象是省网220 kV 以上电压等级电网中的发电机组、母线、输电线路及变压器, 变压器包括升压变、联络变和降压变, 计算时变压器和发电机组数据全部归算到相应的高压侧。检修设备包括指定时段内的输电线路和发电机组。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经过软件的计算分析后, 研究范围如下:① 当前运行方式下电网量化可靠性水平;② 日前检修方案下电网量化可靠性水平、不同日前检修方案可靠性水平比较;③ 月度检修方案下电网量化可靠性水平、不同月度检修方案可靠性水平比较;④ 调度员设计检修方案下的电网量化可靠性水平;⑤ 不同运行方式下关键设备集合和薄弱环节。

2、网络拓扑分析与潮流计算。采用顶点融合法进行网络拓扑分析,存储和判断网络的结构特性, 在没有人工干预的前提下, 自动存储和修改电网结构。当输电设备发生故障或进行检修时, 电网结构发生变化。当电网分裂、部分网络或者负荷点被孤立时, 各块之间没有电气联系, 这样处理误差较大, 因此在线路断开后最好进行网络拓扑分析及电气数据重构。当电网发生故障时, 如果需要切负荷, 为了减小停电范围, 一般希望在故障点附近切。最短路径搜索给出每个负荷点与故障元件间的最短拓扑(电气)距离, 实现按故障距离加权的最小切负荷策略。高压电网的阻抗比较小, 与交流潮流比较, 直流潮流计算具有计算时间快和收敛性好的优点,平均误差一般在5 %以内, 此处用于电网实时计算, 具有明显的优越性。

3、功校正模型。基于线性规划优化算法的发电再调度措施,考虑了发电机容量限制、发电机调整速度限制及线路载荷限制等安全约束条件, 可调变量为节点电压相角、发电机有功出力及切负荷量等。线性规划的目的是以距离加权有功切负荷量最小, 计算容量缺额或者网络约束必须的切负荷量, 消除线路和断面过载, 并使发电总功率和负荷总需求保持平衡, 找到满足安全约束的最优解。电压相角、发电机有功出力及切负荷量等。线性规划的目的是以距离加权有功切负荷量最小, 计算容量缺额或者网络约束必须的切负荷量, 消除线路和断面过载, 并使发电总功率和负荷总需求保持平衡, 找到满足安全约束的最优解。

三、多类检修方式组合应用

1、对于尚缺少运行经验的电网设备。750kV电网和特高压电网都是近几年建设的,对于该类电网设备目前还缺少实际运行的经验。侧重于安全可靠性的角度,这类设备的检修宜采用TBM的方式,在有一定运行经验的基础上进一步采用CBM的方式,提高设备管理水平。目前已应用的标准文件如《1000千伏交流输变电设备预防性试验规程》等。

2、对于已有大量运行经验的主网设备。110~500kV交直流电网为主干网架,其设备运行已经积累了几十年的运行经验,设备的性能已有比较清楚的了解,因此对于此类设备可侧重于精益化管理,宜采用CBM的方式,不断提升设备管理水平。随着管理水平的提高,可以进一步过渡到PFM的方式,实现设备管理与企业最高管理目标高度一致。目前已应用的标准如《GDW/Q168输变电设备状态检修试验规程》等。

3、对于配电网或者以受端供电可靠性为中心的电网设备。由于配电网设备存在点多面广的特点,设备规模大,检修工作量大与检修人员不足矛盾较为突出。目前,配电网设备主要参考主网的相关规定开展设备检修,部分地区开展了配网设备状态维修、寿命更换等检修策略的研究和尝试,但大部分设备还是采用事故检修方式。对于这类配电网或以受端供电可靠性为中心的电网设备,虽然设备数量庞大但重点设备比较明确。由于已经积累了大量的运行经验,因此具备实施CBM条件。另一方面,由于这类电网设备与用户供电直接相关,设备的故障直接影响用户的用电情况,宜应用侧重用户的NBM方式。综合考虑,这类设备宜从CBM方式过渡到PFM方式,并结合考虑电网结构的NBM方式。

电网设备资产管理中,设备检修是非常重要的一项工作内容,既关系到供电的可靠性也关系到企业的运营成本。该文分析了各种先进检修方式的特点,探讨了适合各类电网的检修方式组合应用方案,突破单一检修方式顾此彼的缺点,实现了检修方式的深度优化。

参考文献:

[1]程林, 郭永基. 可靠性评估中多重故障算法的研究[J] . 清华大学学报(自然科学版), 2015, (3).

[2]陈竟成, 于尔铿, 刘广一. 检修计划的新模型与算法的研究[J] . 电网技术,2015, (11).

[3]刘永梅, 盛万兴. 基于网络拓扑和遗传算法的配电设备检修计划优化模型[J]. 电网技术, 2015, (21).

[4]潘乐真, 鲁国起, 张焰, 等. 基于风险综合评判的设备状态检修决策优化[J]. 电力系统自动化, 2015, (11).

论文作者:刘金代

论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期

论文发表时间:2017/1/16

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