摘要：数量庞大的配电自动化二次设备是维护配电自动化系统安全稳定运行的关键对象，通过对配电自动化二次设备风险点的识别和持续关注建立风险评估流程，根据设备的状态评分推算平均故障概率，从而计算综合风险损失和量化风险值。以风险损失和检修成本之和最小为优化目标，构建检修决策优化模型，综合考虑风险和成本费用两方面后，文中对检修计划给出了科学合理的排序，大幅降低二次设备的检修成本和因不合理检修可能导致的故障风险，实现配电自动化二次设备的精益化运维管理。
关键词：配电自动化二次设备；状态评价；风险评估；检修决策
电力企业的迅速发展和配电自动化应用的普及，对配电自动化运行的安全性、稳定性以及运维管理的水平提出了更高的要求。配电自动化设备的检修方式已逐渐从传统的计划检修向状态检修转变，对配电自动化设备的状态评价是作为配电自动化系统进行风险评估的基础与前提，运维人员通过风险评估能够对配电自动化设备运行中出现的风险以及安全隐患进行预防。由此可见，配电自动化二次设备运行维护中风险评估能够为电力企业配电自动化日常维护、正常运行、技术以及检修提供科学合理的决策依据。配网二次设备的风险评估与状态检修已在许多地区电网展开了相关研究，目前大多是从继电保护方面开展二次设备的风险评估或状态检修研究，缺少对配电自动化二次设备的研究，并且将风险评估与状态检修二者关联起来的研究和应用较少。本文以配电自动化终端设备为切入点，考虑其运行特点及对其状态的影响因素，从设备状态评价出发，采用量化风险值的方法进行风险评估，提出了以风险损失和检修成本最小为优化目标，构建检修决策优化模型，实现了配电自动化二次设备的精益化运维管理。
1配电自动化二次设备风险评估流程
配电网运行设备的风险评估主要包含设备自身风险与故障风险，主要对设备的资产值、资产损失度以及设备发生的风险概率等方面进行评估。针对配电自动化系统运行中潜在的风险，将配电自动化二次设备作为风险研究点，可知二次设备在其使用期限内，运行使用的时间与设备发生故障之间的频率具有一定规律。设备综合风险评估是基于设备的状态评价结果进行的，风险的计算以风险值为指标，是设备故障可能损失的总资产与设备发生故障概率二者的乘积。
2配电自动化设备风险评估模型
配电自动化二次设备主要包括继电保护装置、二次回路、自动装置、就地监控、故障录波和远动装置等，导致设备风险隐患的因素主要有：配电自动化终端关键硬件故障，包含电源插件、CPU插件、遥测插件、遥信插件、遥控插件等故障；二次回路断线故障，包含遥测、遥信、遥控回路故障；终端就地保护装置故障等。根据风险评估的定义，风险值由设备平均故障概率和可能造成的损失来确定，设备风险损失以量化的风险值为指标，不仅要考虑设备发生故障的可能性，也就是设备发生故障的概率，还要考虑设备故障导致的可能损失的资产，进而研究配电自动化二次设备风险的量化评估模型和风险评估方法。可能损失的资产是指综合考虑资产与损失程度得到的潜在损失总量，例如配电终端故障时，不能正常发送遥测量等量测值，导致未能及时监测到某线路重载甚至过载的风险，从而造成配电网运行的故障风险和失负荷风险，因此对二次设备从以下3方面来评估可能损失：（1）配电网可能损失L1。该损失为二次设备故障对配电网运行的影响程度，可由对应故障产生的过负荷或失负荷的重要程度等因素来决定。（2）设备可能损失L2。该损失为二次设备自身的价值损失及故障可能造成的关联自动化设备的价值损失。（3）用户可能损失L3。该损失为影响用户的重要级别及各级别的数量。则某二次设备可能损失值为：
通过上述方法得到故障损失后，根据设备风险损失的定义，可得出设备在时刻t的风险损失量数学表达式为：
式中：R为风险值； 为平均故障概率；L为故障可能损失值；t为某一时刻。由于影响设备状态评价的因素众多，在确定状态级别时需要考虑不用影响因素的权重，各因素的权重对设备状态评价结果起着至关重要的作用。本模型中采用层次分析法给出设备状态影响因素的权重，层次分析法是根据专家和运行人员的经验分析不同类型的设备状态评分影响因素，并对各因素进行两两比较，得出设备重要程度的比较判断值。
考虑到实际设备状态的不同情况，对设备资产具体取值时，需要根据设备类型的重要程度，加入风险量化计算，得到表达式如式：
式中：αi为不同设备重要程度的比值。由式（2）可知，R=1时处于临界状态，R=0．5为安全运行区间中值，由此制定配电自动化二次设备运行风险等级分类。根据配电设备的实际影响范围，可以分为3个等级，其中Ⅲ级属于正常状态。Ⅰ级风险表明设备运行处于危险状态，风险等级最高；Ⅱ级风险表明设备运行处于警戒状态，风险等级较高；Ⅲ级风险表明设备运行于安全范围，风险等级较低。
3配电自动化系统状态检修决策模型
检修的经济性与设备风险损失是相互矛盾的两个方面。降低风险损失需要增加检修成本的投入，若检修不足则会造成设备风险损失的升高。以检修成本和故障风险损失成本之和最小为目标，研究计及风险损失的配网配电自动化设备检修方式选择模型。其中，检修方式的成本包括：直接检修成本和间接检修成本。直接成本指检修活动本身产生的经济费用，主要包括人工成本、材料成本和机械成本，同类设备的直接检修成本基本相同。直接检修成本的计算公式为：
为兼顾检修的经济性和设备风险，使两者之间协调达到最大满意程度，建立的检修决策的目标函数为检修成本与设备可能损失之和的最小值，即：
E=min（C+L）（7）
按照风险值从大到小的序列得出一组检修计划排序，同时结合成本费用进行检修决策的优化。根据电气二次设备的相关检修规程和检验标准进行整理归纳，将设备检修分为A、B、C3个等级，每个等级对应相应的检修策略。
4结语
本文研究了配电自动化二次设备运行的综合风险评估方法，建立了配电自动化二次设备风险评估流程，运用对状态评价和故障概率统计方法得出量化风险指标，结合配电自动化二次设备的检修成本模型和故障风险成本模型，以综合成本最小为目标对检修计划进行决策优化，尽可能地降低配电自动化二次设备的检修成本和因不合理检修可能导致的故障风险，科学安排检修时间和项目，获取经济技术综合最优的状态检修方案，保证配电自动化二次设备安全可靠运行。
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论文作者:龙振超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/1
标签：设备论文; 风险论文; 损失论文; 故障论文; 状态论文; 风险评估论文; 成本论文; 《电力设备》2018年第18期论文;