专利名称：输电设备状态检修的系统性控制方法
技术领域：
本发明属于电工技术领域，涉及设备状态检测与检修规划控制策略方法，是在线 状态检测与检修规划系统自动装置实现的一部分，适用于电力系统输电设备检修安排，是 当前智能电网功能实现的一部分。
背景技术：
输电系统的检修对保证系统可靠运行具有重要作用，是维持输电网安全稳定 运行、保护设备和延长其使用寿命周期的重要手段。电力设备检修经历了事故后维修 (corrective maintenance， CM)、预防性维修(preventive maintenance,PM)及预知性维修 (predictive maintenance, PdM) 发展阶a.事故后检修事故后检修是当设备无法继续维持和完成指定的功能时，退出运行进行维护和维 修的方式，是被动的、不可预知的，需要较大的人力物力和承受较高的停运损失经济费用， 有时还会威胁设备本身及工作人员安全。b.预防性维修预防性检修作为我国当前输电设备检修的主要方式，包括基于使用寿命的维修策 略(age-dependant PM)和定期维修策略(periodic PM)两类。基于使用寿命的维修策略(age-d印endant PM)主要依据是高压电气设备的预防 性试验。但随着用电部门要求的提高，基于使用寿命的维修策略已经越来越不适用，主要表 现在①需要停电进行试验，而许多重要电力设备轻易不能退出运行；②停电后设备状态(如电压、温度等)和运行情况不一致，影响判断准确性；③由于是周期性定期试验，仍可能在2次试验期间发生故障。定期维修策略(periodic PM)是对设备定期进行维护和维修，又称之为计划检修。 但是由于检修计划是提前制定的，不能系统实际运行时系统和设备实际运行状况，所以仍 存在临时性维修频繁、维修不足或维修过剩、盲目维修等缺陷，使得系统检修获得的经济性 和可靠性效益较差。c.设备状态检修设备状态检修(condition-based maintenance—CBM)是指通过获取设备的历史 运行、检修及试验状态和连续监测数据，分析其变化趋势并加以预测、诊断，用于设备寿命 周期管理优化，从而确定检修项目、频度与检修内容。这种检修方式以在线监测数据和离线 检测数据为基础，充分利用设备信息使检修安排更有针对性，提高了设备管理水平和寿命。但是由于输电系统是由多个设备构成的复杂系统，存在网络约束、潮流约束和可 靠性约束等条件约束，没有考虑设备在系统中重要性和系统本身的复杂性，而只从延长单 个设备使用寿命入手，得到优化的设备检修安排计划，往往仍然存在不合理的因素，甚至可 能得到与系统需求相反的检修安排。
如在系统高负荷、高风险运行方式下，按照设备状态检修安排大修，可能使系统情 况更加恶化，造成切负荷概率增加；不检修则设备停运风险增加，设备故障后维修费用增 加。这就需要根据比较安排设备不检修时造成的设备停运、系统停运风险损失以及设备维 修费用增加损失和检修造成的负荷停运损失。
发明内容
本发明提出的输电系统状态检修在设备监测和故障分析诊断的基础上得到设备 状态信息，评估设备运行状态，提高了检修的针对性；同时结合输电系统运行状态信息，综 合分析并评估系统整体运行条件和可靠性水平，从系统角度而不是单个设备角度，研究了 优化整个输电系统的状态检修安排的方法。本发明中使用的方法可减少检修过程的盲目 性，避免检修不足或检修，综合平衡增加设备使用寿命和提高检修周期内的系统可靠性的 目标，从系统整体效益最大的角度安排输电设备检修的时段和类型，提高系统检修安排的 经济性和可靠性。本发明将输电系统状态检修分为输电设备信息采集和系统性状态检修策略制定 两大步骤。输电设备信息采集包括设备状态信息采集和输电系统运行信息采集。系统行状 态检修策略制定包括形成检修策略基础数据库、状态检修系统控制算法求解、校核及输出 检修安排策略。本发明的技术方案是这样实现的该方法分为输电设备信息采集和系统性状态检修策略制定两大步骤，输电设备信 息采集包括设备状态信息采集和输电系统运行信息采集，系统行状态检修策略制定包括形 成检修策略基础数据库、状态检修系统控制算法求解、校核及输出检修安排策略；1)输电设备信息采集设备的状态信息通过巡视指标接口、技术指标接口、运行指标接口、检修指标接 口、扩展指标接口录入设备状态评价系统，提供设备状态信息源，并将其用于设备状态估计 进行设备信息初始处理，设备状态估计使用故障率来量化计算设备检修紧迫性，对检修后 的设备根据检修的类型不同计算设备检修后设备可靠性指标变化量，此外，设备运行日志 系统记录设备运行情况，用于追溯设备状态和改善设备状态估计效果。输电系统运行信息采集通过与EMS系统接口通信，得到输电系统当前的网络拓 扑、潮流方向、负荷波动等信息，提供系统性状态信息数据源；2)系统性状态检修策略制定系统性状态检修策略优化系统将采集处理过的设备状态估计信息和输电系统运 行状态信息通过通讯信道传送到检修策略基础数据库，运行人员对检修策略基础数据库操 作输入、调整检修安排约束，形成检修策略制定的所需基础数据，输电设备状态检修系统控制算法调用检修策略基础数据库，完成以下计算环节 估计或更新设备信息以及系统状态信息；对系统作潮流计算和设备失效的影响电量计算， 选出影响电量最大、最迫切需要安排检修的设备；对各个检修安排时段评估可靠性，按损失 电量风险最小排列各个时段；使用等风险优化方法，将影响电量最大的设备安排在损失电 量风险最小的时段；计算出检修安排收益，并优化形成检修安排策略直到所有待检修设备 检修完毕；
输电设备状态检修系统控制算法运行结束，得到输电系统优化的检修安排策略和 检修时段中系统可靠性指标，并提供给电网运行机构安全校核，将校核通过的检修安排结 果输出，为检测安排决策提供辅助支持。计算检修安排收益的方法如下式CRR (m, k, t) = CRR1 (m, k, t) +CRR2 (m, k，t) - Δ R (m, k, t) -Si (1)k 设备序号m 设备k的检修任务序号t:时间段(天/星期)CRR (k，m, t)表示t时刻开始的设备k的第m次检修带来的累积风险减少量；由 CRR1XRR2和Δ R(m，k，t)三部分组成，其中，CRR1是由检修后故障下降带来的风险削减，CRR2 由检修后设备寿命延长带来的风险削减，AR(m,k,t)则是检修过程中引起的系统风险增加 值，Si是检修花费，CRR1是由检修带来的设备k故障率下降使原来的风险按比例下降的值， CRR2表示由检修后设备寿命延长带来的风险削减。设备失效的影响电量计算就是利用发输电系统的蒙特卡洛Monte Carlo, MC方法 对电力系统进行状态抽样，找出所有需要切负荷的系统状态，提取这些状态中各设备的运 行状态，记录每次切负荷时所有失效设备及其对应的此次切负荷值，直到所有状态评估完 成后，累加统计得到每个输电设备所关联的切负荷量，最终得到各设备的“影响电量”，如下 式
权利要求
1.输电设备状态检修的系统性控制方法，该方法分为输电设备信息采集和系统性状态 检修策略制定两大步骤，输电设备信息采集包括设备状态信息采集和输电系统运行信息采 集，系统行状态检修策略制定包括形成检修策略基础数据库、状态检修系统控制算法求解、 校核及输出检修安排策略；1)输电设备信息采集设备的状态信息通过接口采集得到，用于设备状态估计，使用故障率来量化计算设备 检修紧迫性，对检修后的设备根据检修类型的不同衡量设备检修后设备可靠性指标变化 量，此外，设备运行日志系统记录设备运行情况，用于追溯设备状态和改善设备状态估计效: O输电系统运行信息采集通过与EMS系统接口通信，得到输电系统当前的网络拓扑、潮 流方向、负荷波动等信息，提供系统性状态信息数据源；2)系统性状态检修策略制定系统性状态检修策略优化系统将采集处理过的设备状态估计信息和输电系统运行状 态信息通过通讯信道传送到检修策略基础数据库，运行人员对检修策略基础数据库操作输 入、调整检修安排约束，形成检修策略制定的所需基础数据；输电设备状态检修系统控制算法调用检修策略基础数据库，完成以下计算环节估计 或更新设备信息以及系统状态信息；对系统作潮流计算和设备失效的影响电量计算，选出 影响电量最大、最迫切需要安排检修的设备；对各个检修安排时段评估可靠性，按损失电量 风险最小排列各个时段；使用等风险优化方法，将影响电量最大的设备安排在损失电量风 险最小的时段；计算出检修安排收益，并优化形成检修安排策略直到所有待检修设备检修 完毕。本方法不仅考虑检修元件特点、检修时间等因素，而且采用系统状态评估考虑到电网 结构、系统运行状态、检修周期整体优化等系统影响因素；输电设备状态检修系统控制算法运行结束，得到输电系统优化的检修安排策略和检修 时段中系统可靠性指标，并提供给电网运行机构安全校核，将校核通过的检修安排结果输 出，为检测安排决策提供辅助支持。
2.根据权利要求1所述的输电设备状态检修的系统性控制方法，其特征在于，计算检 修安排收益的方法如下式CRR(m，k，t) = CRR1 (m, k, t) +CRR2 (m, k, t) - Δ R (m, k, t) -Si (17)k 设备序号m 设备k的检修任务序号t:时间段(天/星期)CRR (k，m，t)表示t时刻开始的设备k的第m次检修带来的累积风险减少量；由CRR1, CRR2和AR(m，k，t)三部分组成，其中，CRR1是由检修后故障下降带来的风险削减，CRR2由 检修后设备寿命延长带来的风险削减，AROii, k，t)则是检修过程中引起的系统风险增加 值，Si是检修花费，CRR1是由检修带来的设备k故障率下降使原来的风险按比例下降的值， CRR2表示由检修后设备寿命延长带来的风险削减。
3.根据权利要求1所述的输电设备状态检修的系统性控制方法，其特征在于，设备失 效的影响电量计算就是利用发输电系统的蒙特卡洛Monte Carlo, MC方法对电力系统进行 状态抽样，找出所有需要切负荷的系统状态，提取这些状态中各设备的运行状态，记录每次CN 102081765 A权利要求书2/2页切负荷时所有失效设备及其对应的此次切负荷值，直到所有状态评估完成后，累加统计得到每个输电设备所关联的切负荷量，最终得到各设备的“影响电量”，如下式(18)
全文摘要
本发明公开了输电设备状态检修的系统性控制方法，将输电系统状态检修分为输电设备信息采集和系统性状态检修策略制定两大步骤。输电设备信息采集包括设备状态信息采集和输电系统运行信息采集。系统行状态检修策略制定首先形成检修策略基础数据库，采用状态检修系统控制算法求解，并校核及输出得到最优的检修安排策略。本发明中使用的方法可减少检修过程的盲目性，避免检修不足或检修，综合平衡增加设备使用寿命和提高检修周期内的系统可靠性的目标，从系统整体效益最大的角度安排输电设备检修的时段和类型，提高系统检修安排的经济性和可靠性。
文档编号G06Q50/00GK102081765SQ20111002091
公开日2011年6月1日 申请日期2011年1月19日 优先权日2011年1月19日
发明者别朝红, 徐克强, 王建学, 王秀丽, 高卫恒 申请人:西安交通大学