基于风险综合评判的设备状态检修决策优化

针对目前在设备状态检修决策中尚未将设备状况与电网运行情况综合考虑的问题,提出一种计及设备故障风险及电网运行风险的输变电设备状态检修决策优化模型,以"综合风险费用最小"为优化目标,以同时检修、互斥检修、检修资源、电网安全等限制条件为约束。在充分考虑设备状态检修前后故障概率变化情况的基础上,采用禁忌搜索算法求解所建立的优化模型,通过风险经济性量化实现设备与电网运行风险的综合评判,得到技术经济综合最优的状态检修决策方案。对华东某地区电网的算例分析表明了所提出的优化模型及算法的有效性。     

变电站状态检修决策模型与求解

在电网状态检修概念引导下,针对设备在拓扑上仅与变电站关联的设备状态检修决策问题,在假设变电站进出线状态一定的前提下,建立变电站状态检修决策模型。在对变电站实施状态检修决策必要性阐述的基础上,提出在设备状态监测、预测基础上的设备状态转移马尔科夫过程,并基于此方程对前瞻时间内设备状态概率进行求解。进而给出变电站因设备状态检修时机而变动的检修风险和故障风险的数学表达。最后以故障风险与检修风险和的最小为目标,考虑满足状态检修的相关约束条件,构建了变电站状态检修决策模型,并基于成熟的遗传算法实现对该模型的求解。通过简单算例,阐明该研究的必要性和有效性。该研究是电网状态检修理论的深入,是实施复杂电网状态检修分解协调决策过程的重要环节之一。     

基于设备在线监测的电网状态检修决策模型

日趋成熟的在线监测技术大幅提升了设备状态的观测频率。在此背景下,需要更加灵活的电网状态检修决策模型以适应高频率、可观测的设备状态变化。目前已有的电网状态检修决策模型主要优化是基于当前设备状态的系统级检修计划,并没有考虑对规划时间内新增状态信息的应对策略。这样无法利用可获得的规划时间内的状态信息,导致检修计划效能受限。因此,提出一种设备在线监测下电网状态检修的决策模型。具体实现方式是在已有模型中加入检修门槛,一旦设备状态在检修计划前越过该门槛,则将原计划提前执行以防止发生故障。同时将检修门槛应用于非待修设备,以应对可能发生的非待修/待修类别转换,由此形成完整的电网状态检修策略。进一步建立优化模型,以电网运行总风险为目标联合优化检修计划和检修门槛。最后通过算例分析表明该方法是可行有效的,对电网设备状态检修具有一定的工程价值。     

基于设备状态评价和电网损失风险的配电网检修计划优化模型

为解决配网检修计划制定重视网架结构和负荷而忽视设备差异及实时状态的问题,提出了一种基于设备状态评价和电网损失风险计算的配电网检修计划优化模型。建立了设备健康指数与未来所分析时间内失效率矩阵的计算方法,并给出了关键参数。基于动态变化失效率和配电网网架拓扑,采用最小路法计算获得了正常运行及检修情况下整个配电网负荷点失效率和负荷点故障时间。建立了考虑正常及检修情况下配网缺供电量、负荷点重要性、设备价值及故障维修成本的故障电网、故障设备损失风险模型、检修电网损失风险模型和检修设备损失风险模型。结果表明:论文所提出的优化模型综合考虑上述风险模型的计算风险决策值,实现了检修计划的优化;同时,利用动态变化失效率代替传统检修计划制定过程中的历史平均失效率,克服了传统状态评价检修方案制定过程中未计及配电设备检修而导致网架结构薄弱所引发的配网缺供电损失风险。利用该模型对南京某配电网实际案例开展的计算获得了配网风险决策值,计算结果表明:设备多、负荷大、检修时间晚等单一风险因素不一定决定了配电网的风险值,该模型确定的检修方案整体费用低于其他方案,满足实际工程的需要。研究结果证明了基于设备状态评价的配电网检修计划优化的可行性,所提方法同样适用于更高电压等级网络的检修计划优化。     

电网一次设备状态检修风险评估方法改进

电网一次设备风险评估结论是状态检修辅助决策中的一个重要依据。传统风险评估方法对电气元件在电网中的位置重要性(系统枢纽变电站、地区重要变电站和一般变电站)进行粗略分类定级,没有基于电网潮流的定量计算分析,也未考虑元件检修对电网造成的损失影响,对电力系统元件检修决策难以定量指导。在弥补传统风险评估方法不足的基础上,提出了基于电网安全分析的电网一次设备风险定量评估方法,该方法主要对元件故障后电网稳定情况、减供负荷值等指标进行分析,根据各指标值对电网不同运行方式下一次设备故障的风险损失进行计算,风险损失以货币形式给出。该方法根据设备运行与检修存在风险的比值结果,指导设备状态检修工作。通过实例计算,结果表明改进算法能够更准确地反映设备在电网中的运行状态,弥补了传统评估方法的不足。     

短期设备状态检修优化决策模型与求解

随着电网规模的不断扩大,输变电设备的检修工作日益得到重视。在电网状态检修背景下,建立了短期设备状态检修优化决策模型。首先,建立了非时齐马尔可夫过程模型用于描述设备的随机停运过程,为便于问题求解,采用阶梯函数逼近设备的时变故障率,而后,依据设备状态转移具有马尔科夫性质,并且结合马尔科夫报酬模型,给出前瞻时间内设备状态概率的求解方法,以及电网检修损失和故障损失的数学表达。最后,以电网检修损失和故障损失二者之和最小为目标,考虑系统状态检修的相关约束条件,构建了短期输变电设备状态检修优化决策模型。通过IEEE-RTS79系统算例验证模型的可行性和有效性。     

电网设备状态检修的时变决策模型

为实现将成熟的设备状态评估技术有效地融入到传统的电网检修计划中,建立了电网设备状态检修时变决策模型,使决策根据设备状态变化进行调整.首先给出时变决策机制的定义和相应的表达,在此基础上推导设备运行风险和系统运行风险,进一步建立了考虑设备多次检修的电网状态检修决策模型,在计及相关检修约束前提下优化电网总运行风险.最后,通过多场景下的算例分析,表明该模型是可行且有效的,有工程应用的潜力.     

电网状态检修概念与理论基础研究

状态检修背景下,为解决电网运行整体与输变电设备个体之间的矛盾和冲突,在已有研究成果基础上,提出电网状态检修的概念,在输变电设备状态检修决策过程中,给出电网故障风险和电网检修风险的定义以及相应的量化表达式。依据设备状态预测,以电网故障风险和电网检修风险的和最小为目标,将设备检修、运行以及电网整体性能在概率引导下相互牵制,形成电网状态检修的数学模型,并给出相应的解决方法。最后,为验证该理论研究的可行性,分别以可靠性测试系统RBTS-BUS6和IEEE-RTS79系统为例,对各种情况进行分析,体现了预期的效果,并期望为电网检修与运行协调决策理论的深入研究提供必要的理论基础。     

计及风险损失的配电设备检修方式选择

针对目前在设备检修方式选择方面未将设备健康指数、检修成本和设备故障损失综合考虑的问题,提出了一种结合设备状态评价结果,计及检修成本和检修后设备风险损失的检修方式选择决策模型。定义设备风险损失为设备故障损失和设备故障概率的乘积,设备故障损失由设备资产损失和电网运行损失两部分组成,并给出了各部分的具体计算公式。分析了检修成本的组成和计算方法以及不同检修方式对设备故障率的影响。最后以检修成本和检修后设备风险损失之和最小为目标,用量化的方法对配网设备检修方式进行选择,并结合算例给出了某状态下两台变压器检修方式的选择过程,结果表明了所提模型的有效性。     

高压电气设备状态检修技术(5) 电网设备的状态检修决策

检修决策是依据设备状态检修导则等技术标准和设备状态评价结果,参考风险评估结论,考虑电网发展、技术更新等要求,综合电网调度、安全监察意见,确定设备检修策略,明确检修类别、检修项目和检修时间等内容。当面对一台设备进行检修决策时,首先需要针对该台设备所有单个状态量情况进行决策,然后才对设备整体情况进行综合决策。当面对一批设备进行检修决策时,检修决策应综合考虑检修资金、检修力量、电网运行方式安排     

基于可靠度的输变电设备检修策略优化

提出基于可靠度的输变电设备状态检修优化决策模型。首先,讨论计及检修策略的设备可靠度表达,并基于此对前瞻时间内设备可用度进行求解,从而在给定设备检修策略的前提下,对电网整体的故障风险和检修风险进行量化,最后,以电网总风险最小为目标,计及状态检修的约束条件,形成电网状态检修的数学模型,并采用遗传算法进行求解,通过IEEERTS79系统算例分析表明模型的可行性、有效性。     

考虑电网总风险和检修收益的设备状态检修计划优化

在状态检修背景下,由于处于某一状态的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。利用风险评估的方法,给出了电网运行总风险和设备检修收益的定义及求解。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。通过算例验证了该方法的合理性。     

基于多状态马尔科夫链的配电设备状态检修策略优化方法研究

针对配电设备种类繁杂、数量巨大的特点,提出一种配电系统设备状态检修策略优化模型,用于支撑配电设备的状态检修决策。首先基于马尔科夫链,建立设备多状态转移模型,模拟设备在运行过程中可能出现的多种劣化状态。然后,在设备多状态转移模型中增加巡检率、维修率等参数,求解状态转移方程,得到各类检修参数对设备故障率的影响。进而考虑设备故障对整个系统的可靠性指标的影响,以检修参数为优化变量,以系统整体经济性最优为目标,建立状态检修参数优化模型,并应用遗传算法求解,得到各类设备的最优检修参数。以RTBS-Bus6配电网为算例,验证该文状态检修参数优化模型的有效性,结果可为配电网设备的巡检间隔、检修方式的制定提供策略参考。     

关联设备时变性能的状态检修决策模型

设备是构成系统的重要要素,在系统(如电力系统)运行过程中,设备的性能变化是随机的,当其变化过程与预期不相符时,既定的检修计划往往无法发挥其有效的作用。对此,该文建立一种考虑既定检修计划随设备性能意外变化而调整的检修决策模式,并在在线监测背景下可以使预定检修计划实时关联设备的全部性能状态。在此基础上,建立关联设备时变性能的状态检修决策模型,给出随预定检修时刻变动的设备风险和系统风险。并以二者之和最小为目标,并计及相关检修约束,完成状态检修决策的建模。最后,通过算例分析说明考虑性能关联检修决策是可行有效的。     

基于风险评估的配电网检修决策优化

提出一种基于风险评估的配电网检修决策优化模型,有效地融合不同的检修方式,并综合考虑设备状态及其发展、各类检修的作用、电网的运行方式等因素。模型计及电网检修风险和电网故障风险,以电网运行风险最小为优化目标,以电网安全约束、检修关系约束和检修资源约束等为约束条件,并采用粒子群优化算法进行求解。RBTS-BUS2系统仿真结果验证了所提模型的合理性和有效性。     

继电保护可靠性及其状态检修方法

状态检修是设备检修模式的发展趋势,可靠性评估是状态检修的基础。首先利用故障树建立了面向状态检修的保护系统可靠性模型;然后针对传统风险计算方法以及当前保护检修只考虑保护本身运行情况,提出了一种计及保护失效自身风险及保护失效系统运行风险的综合费用风险计算方法;最后在可靠性评估与综合风险的基础上,制定保护检修决策方法。利用保护可靠性评估结果决定保护是否检修,利用保护综合风险评估结果决定保护检修顺序。该方法对各种保护检修策略的制定具有一定的指导意义。     

一种适用于发电机组的机会维修模型

发电机组由多种设备有机构成,在机组正常运行中,某一设备发生故障,机组可能并未完全失效,而是过渡到部分出力运行状态,为研究这一现象对机组检修决策的影响,提出一种适用于机组的机会维修模型。该模型以机组为基本单位进行检修决策,在机组某一设备发生故障后,选择其他待检设备实施机会维修,同时,通过量化不同设备间经济关联,给出系统运行成本和系统风险成本的评估方法,并以系统总成本最小为优化目标,对机组机会维修策略进行了研究,实现了机组故障后检修与预防性检修的联合优化。算例分析表明所提模型的可行性和有效性。     

配电自动化二次设备风险评估与检修决策研究

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。     

基于博弈方法的含源配电网状态检修优化

配电网检修是保证供电可靠性和经济性的重要手段。本文以状态检修为背景,首先,通过对设备运行态与检修态的矛盾分析,构建了以检修支出和故障支出为支付函数,以设备层和网层主体为博弈参与者,以检修设备数目、检修方案和检修设备集为博弈手段的配电网检修决策博弈模型,用以解决检修决策中设备状态与配电网整体利益的矛盾,同时以博弈理论给出考虑分布式电源出力波动下的负荷转移方案,将二者统一于两阶段的配电网检修过程中;然后,通过对设备故障率的变化分析,给出了一种动态检修设备集的确定方法,并以此为基础,给出了求解检修博弈模型的启发式算法;最后通过对IEEE 33节点配电系统的仿真分析,验证了本文提出方法的有效性,并对本文方案进行了对比分析和鲁棒性分析。     

电力设备机会维修决策模型

状态检修背景下,针对具有2类故障(突发性故障和劣化故障)的电力设备,深入研究故障间相互关联引起的风险对设备检修决策的影响,将设备突发性故障情景的处理有机融入其中,提出设备机会维修决策的数学模型。该模型从不同类型故障的失效规律出发,建立马尔科夫过程描述设备的状态转移过程。进一步,在机会维修策略引导下,推导了设备风险和系统运行风险的解析表达。最后,以设备风险和系统运行风险二者之和最小为目标,构建设备机会维修决策模型,并基于成熟的遗传算法予以求解。算例分析表明,该模型能够充分反映机会维修对设备性能以及系统运行性能的影响,为优化设备检修策略提供必要的理论基础。