基于风险分析的输变电设备状态检修

摘要

随着电力工业的不断发展，电网规模日益庞大复杂，电力设备数量也随之大幅增加。为有效降低设备故障率，减少维护成本，提高电网的安全运行水平和供电可靠性，电力设备检修体制正从传统计划检修向状态检修方向转变，而信息技术的飞速发展和大数据技术在电力系统中的应用，为实现更智能更科学的状态检修体制提供了发展契机和技术支撑。本文以电网全景实时状态数据为基础，以构建基于风险分析的城市电网输变电设备状态检修辅助决策支持系统为目标，重点围绕系统的总体方案设计、输变电设备故障概率预测方法、输变电设备风险成本计算方法等关键问题开展了系统的研究工作。
　　基于风险分析的输变电设备状态检修辅助决策支持系统旨在通过对输变电设备运行风险成本和检修成本进行评估分析，为运维部门合理科学地制定设备检修计划提供决策依据。本文根据上述应用需求，以基础数据层、风险成本分析功能层和应用展示层等为框架，提出了层次化的系统整体结构设计方案。在此基础上，分析了基础数据层的数据来源、获取方式和基于CIM/XML的数据交换机制；提出了风险成本分析的主要功能和要求；给出了状态检修辅助决策支持系统的呈现内容和方式。
　　故障率计算是输变电设备风险评估分析中面临的难点问题之一。论文在采用Marquardt法形成设备基础故障率曲线的基础上，针对影响设备故障率的主要因素，提出了考虑个体缺陷、设备检修及健康状态评价等因素影响的基础故障率曲线修正方法；基于修正后的故障率曲线，建立了输变电设备的故障概率分析模型，通过算例仿真，验证了所提出方法的有效性。
　　输变电设备故障或检修停运造成的负荷削减损失是风险成本计算中关注的重点。论文分析了影响短期电力负荷变化的主要因素，给出了依据相似日负荷数据实现日负荷预测的数学处理办法。根据最优化理论，考虑负荷重要程度，结合电压功率的等式和不等式约束条件，建立了输变电设备停运条件下的最优负荷削减模型，提出了基于交流潮流的非线性规划方法求解最优负荷削减量的具体实现方法。结合算例，对所提出的负荷预测方法和负荷削减模型进行了验证分析。
　　在上述研究工作的基础上，论文分别从设备和系统层面深入分析了输变电设备带病运行和停运检修的风险损失，通过对直接损失和间接损失中各成本要素的经济性进行量化分析，提出了输变电设备运行风险成本和检修成本的计算方法，并通过算例验证了算法的可行性。
　　论文最后对所做工作和取得的主要研究成果进行了总结，并对下一步的研究方向进行了展望。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 输变电设备检修研究现状

1.3 论文主要工作和章节安排

2 基于风险分析的输变电设备检修决策支持系统总体方案设计

2.1 输变电设备状态检修辅助决策支持系统的基本结构

2.2 输变电设备状态检修辅助决策支持系统的基础数据层

2.3 输变电设备状态检修辅助决策支持系统的功能分析

2.4 输变电设备状态检修辅助决策支持系统的呈现方式

2.5 本章小结

3 输变电设备故障率计算方法研究

3.1 影响输变电设备故障率的主要因素分析

3.2 输变电设备基础故障率计算方法

3.3 输变电设备基础故障率修正方法

3.4 算例分析

3.5 故障概率预测

3.6 本章小结

4 适用于输变电设备风险成本分析的电网负荷预测与负荷削减模型研究

4.1 电网负荷预测基本方法研究

4.2 电网负荷削减模型研究

4.3 本章小结

5 输变电设备运行风险成本和检修成本计算方法研究

5.1 输变电设备故障直接成本计算方法

5.2 输变电设备故障间接损失成本计算方法

5.3 输变电设备检修直接成本计算方法

5.4 输变电设备检修间接成本计算方法

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 下一步研究展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间的科研工作及论文发表情况