计及电力设备时变故障率的电网计划检修周期确定方法技术

本发明专利技术公开了一种计及电力设备时变故障率的电网计划检修周期确定方法，构建电力设备时变故障率模型；根据时变故障率模型；从平均无效度角度建立计划检修周期与系统可靠性之间的函数关系，计算系统可靠性指标；考虑电力设备检修成本、停电成本建立系统总成本与计划检修周期之间的函数关系，利用该函数关系求取系统总成本对计划检修率的灵敏度，利用该灵敏度大小判别电网各设备是否处于最优计划检修周期和优化调整各设备计划检修周期，最终实现电网各设备计划检修周期都达到最优；采用本发明专利技术可发现并解决现有电网计划检修周期安排中部分电力设备存在过检修或欠检修的问题，综合协调电网可靠性和经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力检修技术，具体涉及一种计及电力设备故障率时变条件下基于可靠性成本/效益分析的电网计划检修周期确定方法，属于电力系统可靠性评估和计划检修周期优化领域。
技术介绍
发电机、变压器、输电线路作为发输电组合系统的关键组成设备，其可靠性对整个电网的安全可靠运行至关重要。电力设备在长期运行中受损耗、自身老化和隐藏故障等因素的影响，可靠性水平随着时间的增长具有累积效应，为了规避因电力设备失效概率的攀升导致系统停电风险的增加，需要对电力设备进行定期检修。根据电力设备相关检修导则，发电机组、变压器、输电线路按照检修规模和停用时间划分为A、B、C、D四个检修等级，其中C级检修根据设备的磨损、老化规律，有重点地进行检查、修理和少量零件的更换。现有计划检修研究大多在设备故障率为恒定值的假设下进行检修时段的优化安排，而对故障率非恒定情况下电力设备的计划检修周期少有研究，计划检修周期常以相关检修导则为参考予以确定。然而，检修导则中相同类型和容量的设备在各检修等级下对应的周期都相同，没有考虑设备自身老化磨损规律、运行条件以及运行环境的不同。此外，即使是相同设备，其在系统中位置的不同，对系统可靠性的影响程度也大不一样，对系统可靠性影响较大的设备理应需要相对更多的检修以获得更优的可靠性水平。因而有必要从系统层面，综合考虑设备的主要停运因素开展设备的计划检修周期优化规划研究。
技术实现思路
针对现有电网计划检修周期未考虑设备故障率时变规律和设备类型、位置等对系统可靠性影响的不足，本专利技术的目的是提供一种，本方法能够发`现并解决现有电网计划检修周期安排中部分电力设备过检修或欠检修的问题，综合协调电网可靠性和经济性。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:，具体步骤如下:I)采用状态枚举法枚举电力系统一定故障阶数范围内的系统低阶故障状态，并基于直流潮流最优削负荷模型计算各枚举状态下的系统最小削负荷量；若削负荷量大于0，则记录下该系统状态及对应的削负荷量，否则继续枚举，直到枚举结束，从而最终得到一组系统故障状态(X1, X2,…，Xm)以及对应的削负荷量(LC1, LC2,…，LCm)，其中m为枚举到的系统故障状态数；2)根据电力设备自身老化、外界环境和检修等主要因素对其故障率的影响构建计及计划检修周期的电力设备时变故障率模型；所述电力设备为发电机、变压器和输电线路；该外界环境包括天气和温度；得到电网系统中各电力设备时变故障率模型的参数；并输入各电力设备修复时间、初始计划检修率；3)根据各电力设备的计划检修率、修复时间和故障率函数，计算各电力设备平均无效度，基于平均无效度计算各系统故障状态的概率；再根据可靠性指标计算公式，利用电力设备的平均无效度和第I)步得到的系统故障状态(X1,x2，-,Xffl)以及对应的削负荷量(LC1, LC2,…，LCffl)计算系统可靠性指标，系统可靠性指标包括系统失负荷概率LOLP和系统期望缺供电量EENS ；虽然LOLP与系统停电成本之间没有直接的数学关系，但间接相关。LOLP表示的是系统失去负荷的概率，即系统发生停电现象可能性大小的宏观描述，一般来说，系统LOLP越大，各故障状态导致的停电量越大，则EENS会越高，停电成本就会越大。虽然LOLP没有反映停电的严重度，但LOLP也能反映出一定的系统可靠性水平。计算L0LP、EENS是为了评估系统的可靠性水平。4)根据单位停电成本和系统可靠性指标计算系统停电成本，根据各电力设备单位计划检修成本和故障检修成本结合第3)步的计划检修率和故障率函数得到系统检修成本，系统停电成本和系统检修成本共同构成系统总成本；建立系统总成本与计划检修周期之间的函数关系，利用该函数关系求取系统总成本对计划检修率的灵敏度；5)将灵敏度由大到小排序，如果所有电力设备的灵敏度绝对值都小于预设的门槛值esp，则该灵敏度对应的计划检修周期即为最终确定的计划检修周期；否则调整计划检修周期，直到系统总成本对计划检修率的灵敏度小于预设的门槛值esp，满足该要求的计划检修周期即为最终确定的计划检修周期。 其中第5)步的计划检修周期按下述方法进行调整:设序号为X的电力设备经灵敏度排序后序号变为f，若满足X' Snsrt，且灵敏度I(X)满足I(X) >esp，则令序号为χ的电力设备计划检修率λ (χ) =0.99 λ (χ);若义'≥N-nset,且I (χ)〈-esp,则令λ (χ)=1.01λ (χ)，基于重新确定的电力设备计划检修率得到新的计划检修周期，从而得到系统总成本相对于新的计划检修率灵敏度100，再判断灵敏度100是否小于预设的门槛值esp，如果满足，则调整后的计划检修周期即为最终确定的计划检修周期，否则重复步骤3) _5)，直到灵敏度I (χ)小于预设的门槛值esp。N为系统的电力设备数量，nset为设定序号，代表每次预设进行计划检修周期调大或调小的电力设备数量；esp为灵敏度门槛值；λ (χ)为序号为χ的电力设备计划检修率。进一步地，第3)步系统失负荷概率LOLP和系统期望缺供电量EENS按下述过程求得，设N个电力设备组成的系统,各电力设备状态相互独立,分别为S1, S2, S3,…，SN, Sk=O表示电力设备k处于正常状态，Sk=I表示其处于故障状态，则该系统状态χ的概率可表示为:P(X) =P(S1).P(S2).P(S3)...P(Sn)那么，系统失负荷概率LOLP和系统期望缺供电量EENS计算公式如下；本文档来自技高网...

【技术保护点】
计及电力设备时变故障率的电网计划检修周期确定方法，其特征在于：具体步骤如下：1)采用状态枚举法枚举电力系统一定故障阶数范围内的系统低阶故障状态，并基于直流潮流最优削负荷模型计算各枚举状态下的系统最小削负荷量；若削负荷量大于0，则记录下该系统状态及对应的削负荷量，否则继续枚举，直到枚举结束，从而最终得到一组系统故障状态(X1,X2,…,Xm)以及对应的削负荷量(LC1,LC2,…,LCm)，其中m为枚举到的系统故障状态数；2)根据电力设备自身老化、外界环境和检修等主要因素对其故障率的影响构建计及计划检修周期的电力设备时变故障率模型；所述电力设备为发电机、变压器和输电线路；该外界环境包括天气和温度；得到电网系统中各电力设备时变故障率模型的参数；并输入各电力设备修复时间、初始计划检修率；3)根据各电力设备的计划检修率、修复时间和故障率函数，计算各电力设备平均无效度，基于平均无效度计算各系统故障状态的概率；再根据可靠性指标计算公式，利用电力设备的平均无效度和第1）步得到的系统故障状态(X1,X2,…,Xm)以及对应的削负荷量(LC1,LC2,…,LCm)计算系统可靠性指标，系统可靠性指标包括系统失负荷概率LOLP和系统期望缺供电量EENS；4)根据单位停电成本和系统可靠性指标计算系统停电成本，根据各电力设备单位计划检修成本和故障检修成本结合第3）步的计划检修率和故障率函数得到系统检修成本，系统停电成本和系统检修成本共同构成系统总成本；建立系统总成本与计划检修周期之间的函数关系，利用该函数关系求取系统总成本对计划检修率的灵敏度；5)将灵敏度由大到小排序，如果所有电力设备的灵敏度绝对值都小于预设的门槛值esp，则该灵敏度对应的计划检修周期即为最终确定的计划检修周期；否则调整计划检修周期，直到系统总成本对计划检修率的灵敏度小于预设的门槛值esp，满足该要求的计划检修周期即为最终确定的计划检修周期。...

【技术特征摘要】
1.计及电力设备时变故障率的电网计划检修周期确定方法，其特征在于:具体步骤如下:. 1)采用状态枚举法枚举电力系统一定故障阶数范围内的系统低阶故障状态，并基于直流潮流最优削负荷模型计算各枚举状态下的系统最小削负荷量；若削负荷量大于O，则记录下该系统状态及对应的削负荷量，否则继续枚举，直到枚举结束，从而最终得到一组系统故障状态(X1, X2,…，Xm)以及对应的削负荷量(LC1, LC2,…，LCm)，其中m为枚举到的系统故障状态数； .2)根据电力设备自身老化、外界环境和检修等主要因素对其故障率的影响构建计及计划检修周期的电力设备时变故障率模型；所述电力设备为发电机、变压器和输电线路；该外界环境包括天气和温度；得到电网系统中各电力设备时变故障率模型的参数；并输入各电力设备修复时间、初始计划检修率； . 3)根据各电力设备的计划检修率、修复时间和故障率函数，计算各电力设备平均无效度，基于平均无效度计算各系统故障状态的概率；再根据可靠性指标计算公式，利用电力设备的平均无效度和第I)步得到的系统故障状态(X1, X2，-,Xffl)以及对应的削负荷量(LC1, LC2,…，LCffl)计算系统可靠性指标，系统可靠性指标包括系统失负荷概率LOLP和系统期望缺供电量EENS ； .4)根据单位停电成本和系统可靠性指标计算系统停电成本，根据各电力设备单位计划检修成本和故障检修成本结合第3)步的计划检修率和故障率函数得到系统检修成本，系统停电成本和系统检修成本共同构成系统总成本；建立系统总成本与计划检修周期之间的函数关系，利用该函数关系求取系统总成本对计划检修率的灵敏度； .5)将灵敏度由大到小排序，如果所有电力设备的灵敏度绝对值都小于预设的门槛值esp,则该灵敏度对应的计划检修周期即为最终确定的计划检修周期；否则调整计划检修周期，直到系统总成本对计划检修率的灵敏度小于预设的门槛值esp，满足该要求的计划检修周期即为最终确定的计划检修周期。2.根据权利要求1所述的计及电力设备时变故障率的电网计划检修周期确定方法，其特征在于:其中第5)步的计划检修周期按下述方法进...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵渊，张煦，谢开贵，宿晓岚，钟家华，杨高峰，
申请(专利权)人：重庆大学，国网重庆市电力公司市区供电分公司，
类型：发明
国别省市：