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摘要：变电站设备的检修工作关系着变电站的正常稳定运行，是实现成本和效益平衡的重要措施，是降低变电站全寿命周期成本（LCC）的主要方法。本文提出了基于LCC的变电站设备检修模糊规划模型，结合实例进行了算例分析。
关键词：LCC；变电站设备；模糊规划
变电站时电力网络中的重要节点，生命周期一般长达30-50年，在全寿命周期成本的计算中，变电站设备的运行成本、检修成本和故障成本占据着重要的地位，为了实现成本和效益的平衡，重点与在于变电站设备的检修，保证变电站的正常稳定运行[1]。近年来，电力行业更加重视对变电检修合理性的研究，尝试从LCC的角度对检修策略进行评价，将变电检修的长远效益作为重点。开展了对变电站设备检修模糊规划的研究工作。
1基于LCC的电气设备检修模糊规划模型
1.1开展模型研究的思路
以检修成本（CM）和故障成本（CF）之和的最小化为主要目标，开展定期检修和状态检修，在基于LCC情况下对电气设备的检修策略进行优化，确定出定期检修下的大修和小修的最科学周期，明确故障率上限。
在定期检修的状态下，实际工作会由于人力物力调配的不同而不同，同时也会受到实际工程习惯的影响，因此不同的检修周期会受到一定的约束，例如在大修周期内要考虑检修的周期间隔，大修周期不小于10年，小修周期不小于5年。在状态检修的状态下，故障率上限受到的约束较小，避免状态检修过于密集[2]。
在以上理论的指导下，设变电站设备的应用时间为N年（N≥20），建立出优化决策模型。
○1定期检修策略
minC=f（T）
10年≤T1≤Tst
5年≤T2≤10年
T1-T2≥5年
其中C为检修成本和故障成本之和，T=（T1，T2）是一个二维的决策向量，T1表示大修周期，T2表示小修周期，Tst表示T1的约束上限，如果设备的使用时间N＞25年，Tst=25，如果设备的使用时间N≤25，Tst=N-1.
○2状态检修策略
其中 为故障率上限，如果设备的故障率达到该上限，必须开展状态检修工作， 和 分别为 的上下界，必须结合实际故障率模糊预测的情况，对上下界进行限定，避免状态检修太过密集。
1.2基于模糊规划的模型求解
以模糊规划问题的求解思路为主要依据，实现优化模型中约束条件的模糊化，求出不同约束条件下的最优解，将紧约束条件下的最优解记为Cb，将松约束条件下的最优解记为Cs，一般情况下后者的可行域大于前者，因此Cb≥Cs。在Cb＞Cs的情况下，取M=2Cb-Cs，m=Cs；当Cb=Cs时，取M=1.2Cb，m=Cs。模型可以变换为；
minC=f（T）
[10,5]≤T1≤[Tst，N-Tst]
[5,5]≤T2≤[10,5]
T1-T2≥[5,5]
在确定目标函数和约束条件后，根据维修决策中的重要程度得出相应的模糊判别。本模型应用LCC的最小化原则，目标函数选择过程中具有较大的权重，结合实际大修周期和小修周期的工程惯例，具有一定的主观性，在不同的检修过程中，目标函数的权重也不同。
2模型的实际应用
以某变电站为例，将优化模型应用于主变的维修策略中，该变电站主变采用SFPSA-120000/220型变压器，变电站中应用两台主变，220kV侧2回进线，主接线为线变组接线方式；110kV侧12回出现，主接线为单母线两分段接线方式；35kV侧30回出现，主接线为单母线四分段接线方式。
2.1可靠性参数预测
结合变压器的历史故障，针对相同使用年限的变压器，取出故障率的平均值，得出故障率与设备使用年限的关系如图1所示。
将故障率的历史数据分为【0，4）、【4,12）、【12，N】几个分段，第三段故障率数据取对数后进行拟合和预测，前两个分段直接进行拟合，最终得出故障率模糊拟合和预测结果。
2.2检修策略优化
由于变压器设备及其使用环境的不同，设备的使用年限也不同，一般将主变LCC的考察周期取为30年，开展定期检修决策和状态检修决策的优化工作[3]。
在定期检修决策下，假设大修的役龄回退因子 =0.5，小修的役龄回退因子 =0.2，以此求出检修周期的最优解，大修周期为22年，小修周期为11年。在考虑全寿命周期情况下，在第11年时开展一次小修工作，在第22年时开展一次大修工作。如果大修周期和小修周期已经确定，同一年在理论上需要进行大修和小修，则只进行大修。在全寿命周期内设备故障率的役龄回退情况如图2所示。
在状态检修策略下，假设役龄回退因子 =0.4，此时求出检修策略的最优解的故障率上限为0.05，全寿命周期内在第21年时开展一次状态检修工作。此时全寿命周期内故障率的役龄回退情况如图3所示。
3结束语
本文在提出基于LCC电气设备维修策略优化模型的基础上，对结合实例进行了算例分析和图形拟合，结果表明，该模型可以制定出合理的全寿命周期检修计划，可以设定出合理的设备检修时间，实现LCC最小化目标，实现成本和效益的平衡，值得推广应用。
参考文献
[1]顾洁,杜渐,秦杰等.基于全寿命周期成本的变电站设备检修模糊规划模型[J].电力系统自动化,2014,12(1):44.
[2]牛冠清.安全效能成本管理在输变电设备检修中的应用研究[J].华北电力大学(北京),2013，13（2）：120.
[3]马仲能.基于电力设备全寿命周期成本最优的检修策略研究[J].电力系统保护与控制,2011,39(16):34.
论文作者:王国臣,白鹏,邵建国
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/21
标签：周期论文; 变电站论文; 故障率论文; 设备论文; 成本论文; 模型论文; 役龄论文; 《电力设备》2016年第2期论文;