电力设备运行与维护的经济规律研究

摘要

电力设备的运行与维护，是确保电力系统安全、可靠、经济运行的基础，也是电力企业生产管理的核心任务。适宜的维护策略可以提高设备运行效率，延长设备寿命，提升企业的经济与社会效益，促进节能减排;反之，不当的检修策略则有可能造成经济与安全的巨大损失。探索电力设备运行与维护的经济规律，在设备运维管理中实现经济性目标与可靠性目标的融合，是值得学术界和工程界关注的焦点问题之一。
　　随着测量、通讯、计算机技术的进步，以监测数据为依据的设备维护策略逐步得到推广和应用。尤其是大数据理念逐渐被电力系统接受并推广应用，不但使得电力设备运维数据、资产管理数据日益丰富，也改变了原来设备运维与设备管理分属不同部门造成的数据孤岛现象。在这一背景下，从设备个体行为看，电力设备故障率评估变得更加精确，有利于维护策略的制定;从电网整体运行角度看，更易于开展设备与电力系统的关系评价;从经济性评价来看，资产管理数据与设备运维数据的有机结合，使设备运维成本的精细化计算成为可能。因此，有必要在设备故障概率评估模型研究的基础上，以设备全寿命周期过程管理和设备检修策略制定为线索，开展电力设备运行与维护的经济规律研究。本文取得的主要成果如下:
　　(1)提出一种综合考虑可修复因素与不可修复因素的故障概率评估模型。在对现有研究成果进行归纳与总结的基础上，基于向量自回归方法，给出了计及设备内外部状态与环境因素，以及检修策略共同作用下的设备故障概率评估模型。其焦点体现在:区分电力设备自身老化与运行环境对故障概率的影响，区分可修复因素与不可修复因素对故障概率的影响，可用于设备劣化过程不同特征期的界定，能够较准确地描述各特征期内故障概率分布表达，以及检修策略对故障概率的影响。该研究实现了以设备内外部综合量测信息为依据的设备状态评估，是制定电力设备检修策略和评价检修策略效果的前提与基础。
　　(2)提出基于剩余寿命成本优化的电力设备检测周期计算方法。首先，给出电力设备全寿命周期各阶段成本的测算依据，并逐项细化，使设备运维成本估算更具可操作性。随后，建立全状态概率模型，对电力设备寿命周期中可能出现的各种状态及发生概率进行描述。最后，设备状态的监测与检测是实施状态检修的前提和基础，过长的检测周期可能无法及时发现设备隐患，过短的检测周期则会增加设备维护成本，本文在电力设备可靠性分析的基础上，提出基于剩余寿命成本优化的设备检测周期计算方法。该研究论证了设备寿命、成本、运维策略之间的辩证关系，充分体现全寿命周期管理理念，有助于降低设备运维成本，提高企业经济效益。
　　(3)提出一种电力设备检修策略的评价方法。从设备个体与电力系统整体运行的角度，以设备风险为依据，通过设备检修净收益和净收益率指标，实现对设备检修方案的经济性评价。通过多目标协调优化，实现兼顾设备风险与经济性的检修方案评价，为设备运维决策提供了依据。
　　(4)在电力行业大力推进资产全寿命周期管理的背景下，基于企业对电力设备运维管理的需求，设计和开发了电力设备全寿命周期管理辅助支持系统。该系统提供可视化、易操作的界面，承接电网企业财务管控系统、ERP系统的业务数据，实现对电力设备的全寿命周期管理，核心功能包括设备选型管理、运行与维护管理、技改与退役管理三个功能模块。该系统已在济宁等地的供电企业使用，为电力设备运维管理提供了辅助决策支持。通过在多个地区电网的应用，验证了该系统的正确性和有效性。

目录

声明

摘要

1．1 本文研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 设备故障特性

1．2．2 设备检修技术

1．2．3 设备寿命管理

1．2．4 电力设备风险评估

1．3 目前存在的问题

1．4 本文主要工作和创新成果

2．1 引言

2．2 向量自回归法

2．3 设备故障概率评估模型

2．3．1 不可修复故障因素

2．3．2 可修复故障因素

2．3．3 故障概率评估模型

2．4 故障特征期分界点选取

2．5 维护策略对故障概率的影响

2．6 算例及分析

2．6．1 样本数据

2．6．2 不可修复因素

2．6．3 可修复因素

2．6．4 故障概率评估模型

2．6．5 故障特征期划分

2．6．6 模型拟合度评价

2．7 本章小结

3．1 引言

3．2 电力设备全寿命周期成本体系

3．2．1 投入期成本

3．2．2 运行期成本

3．2．3 退役期成本

3．3 电力设备全状态概率模型

3．3．1 经典状态图概率模型

3．3．2 状态图概率模型的改进

3．3．3 改进状态图概率模型求解

3．3．4 算例及分析

3．4 电力设备检测周期计算

3．4．1 电力设备可靠性分析

3．4．2 电力设备剩余寿命成本估算模型

3．4．3 设备检测周期计算模型

3．4．4 算例及分析

3．5 本章小结

4．1 引言

4．2 电网风险评估

4．2．1 直接损失风险

4．2．2 社会损失风险

4．2．3 人身环境损失风险

4．2．4 系统损失风险

4．2．5 总风险计算

4．3 电力设备检修策略评价

4．3．1 检修策略的经济性评价指标

4．3．2 设备检修次序

4．3．3 设备检修时机

4．4 算例及其分析

4．4．1 基本情况

4．4．2 电网状态信息

4．4．3 设备个体风险计算

4．4．4 电网风险计算

4．4．5 设备检修决策

4．5 本章小结

5．1 引言

5．2 系统设计

5．2．1 设计思路

5．2．2 评价指标

5．3 核心功能

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表与录用的学术论文和科研奖励

攻读博士学位期间参加的科研工作