一种利用等劣化理论和设备风险的电力设备检修决策方法技术

本发明专利技术涉及一种电力设备检修决策方法，尤其是涉及一种利用等劣化理论和设备风险的电力设备检修决策方法。本发明专利技术将等劣化理论引入电力行业，以充分考虑检修前后设备故障概率的变化，对检修前后设备风险变化进行分析对比，并考虑设备检修成本，来获取最优的检修方案。本发明专利技术从资产管理的角度出发，使设备全生命周期中所需成本降到最低，在设备自身价值和设备给系统带来的经济效益之间，在LCCM和设备检修之间，以及在电力系统的技术与管理之间寻找到了一个平衡点。

A method for power equipment maintenance decision making based on the theory of equivalence and equipment risk

The invention relates to an electric power equipment maintenance decision method, in particular to a method for power equipment maintenance decision making based on the theory of equal deterioration and equipment risk. In the invention, the degradation theory is introduced into the electric power industry, to fully consider the variation of equipment failure probability were analyzed before and after repair, change of the risk of equipment before and after repair, and consider the maintenance cost of equipment maintenance, to obtain the optimal scheme. The invention of asset management from the point of view, so as to minimize the cost of equipment life cycle, between the equipment and equipment to their own value system the economic benefits between LCCM and equipment maintenance, as well as between technology and management of power system to find a balance point.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力设备检修决策方法,尤其是涉及一种利用等劣化理论和设备风险的电力设备检修决策方法。
技术介绍
“资产管理”一词现在被用来描述电力行业最具挑战性的问题之一。资产管理涉及电力设备的投资、操作、检修、更换和最终退役，包括发电、输电、配电设备。资本投入可靠性的降低，妨碍了企业在新设备上的投入，迫使企业不得不检修和运营日益老化的设备。而目前，检修方法基本可以分为2大类：故障后检修和预防性检修。而预防性检修又可以进一步的分为3个类别：定期检修、状态检修(CBM)和以可靠性为中心的检修(RCM)。其中，定期检修通常是一种保守和昂贵的方式，它的检修是以一个固定的时间间隔执行，存在着检修不足和检修过度的问题；状态检修是根据设备本身的状态进行检修安排，以节约成本，但并没有考虑设备检修安排对系统运行可靠性的影响；RCM考虑了设备检修安排对系统运行可靠性的影响,从电力系统层面利用可靠性评估技术对维修活动进行优化，整体策略倾向于提高系统的可靠性，而对于设备发生故障时所造成的严重后果并没有太多的考虑。在CBM和寿命周期成本管理(LCC)的发展过程中，设备风险评估由于能较为全面地考虑各种决策因素和结合各种方法的长处，逐渐受到了研究人员的重视。故而基于风险评估的检修(RBM)受到越来越多人的关注。
技术实现思路
本专利技术主要是针对目前关于设备检修策略的研究中存在着诸如忽略了设备检修对于设备故障率的影响以及设备在全寿命周期中可靠性在不断劣化的趋势等这类问题，将机械工程领域的设备等劣化理论引入到电力设备运行分析中，在此基础上，建立了设备基于风险的检修策略优化模型。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种利用等劣化理论和设备风险的电力设备检修决策方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用二参数威布尔分布分析设备故障率的变化趋势，具体是通过大量的历史数据，拟合得出二参数威布尔分布曲线，得出设备故障率关于时间的变化曲线，具体包括：由二参数威布尔分布可以得出电力设备的失效率函数和可靠度函数分别为则其失效概率密度函数和累积失效概率密度函数分别为则MTBF可以用威布尔分布的均值来表示，得：由等劣化理论可知MTBFi,j＝MTBF1,1×(1-r1)j-1×(1-r2)i-1(6)则将式(5)代入式(6)可得：αi,j＝α1,1×(1-r1)j-1×(1-r2)i-1(7)将式(7)代入式(2)可得各个检修周期的可靠度之间的关系如下式所示：令则Ri,j(t)＝R1,1(t)N(i,j)(9)显然，只需要知道第一个小修周期内的α1，1和β，其余大修小修周期内的可靠度都可按照该式进行求解；再将式(9)代入(4)，可得Fi,j(t)＝1-Ri,j(t)＝1-R1,1(t)N(i,j)(10)从而得出了各个检修周期的累积失效密度与第一个小修周期(即初始状态)的可靠度之间的关系；步骤2，利用等劣化理论和役龄回退因子，分析在某时刻的执行检修时，检修前后设备故障率的变化，具体是：利用等劣化理论，得出各个检修周期的累积失效密度与第一个小修周期(即初始状态)的可靠度之间的关系，从而在已知当前为第几个大修周期的第几个小修周期的情况下，可以求出下一次检修采用大修或小修后，设备的故障率变化曲线；然后根据役龄回退因子，求取得出下一次检修后设备的实际役龄，从而得出下一次检修后设备的故障率，具体是：检修前后的风险为Risk1为检修前风险，Risk2为检修后风险；式中，y∈{0，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用等劣化理论和设备风险的电力设备检修决策方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用二参数威布尔分布分析设备故障率的变化趋势，具体是通过大量的历史数据，拟合得出二参数威布尔分布曲线，得出设备故障率关于时间的变化曲线，具体包括：由二参数威布尔分布可以得出电力设备的失效率函数和可靠度函数分别为λ(t)=βtβ-1αβ---(1)]]>R(t)=e-(tα)β---(2)]]> 则其失效概率密度函数和累积失效概率密度函数分别为f(t)=λ(t)R(t)=βtβ-1αβe-(tα)β---(3)]]>F(t)=∫0tf(τ)dτ=1-R(t)---(4)]]> 则MTBF可以用威布尔分布的均值来表示，得：MTBF=αΓ(1+1β)---(5)]]> 由等劣化理论可知 MTBFi,j＝MTBF1,1×(1‑r1)j‑1×(1‑r2)i‑1   (6) 则将式(5)代入式(6)可得： αi,j＝α1,1×(1‑r1)j‑1×(1‑r2)i‑1   (7) 将式(7)代入式(2)可得各个检修周期的可靠度之间的关系如下式所示：Ri,j(t)=exp[-(tα1,1×(1-r1)j-1×(1-r2)i-1)β]---(8)]]>令则 Ri,j(t)＝R1,1(t)N(i,j)   (9) 显然，只需要知道第一个小修周期内的α1，1和β，其余大修小修周期内的可靠度都可按照该式进行求解；再将式(9)代入(4)，可得Fi,j(t)＝1‑Ri,j(t)＝1‑R1,1(t)N(i,j)   (10)从而得出了各个检修周期的累积失效密度与第一个小修周期(即初始状态)的可靠度之间的关系；步骤2，利用等劣化理论和役龄回退因子，分析在某时刻的执行检修时，检修前后设备故障率的变化，具体是：利用等劣化理论，得出各个检修周期的累积失效密度与第一个小修周期的可靠度之间的关系，从而在已知当前为第几个大修周期的第几个小修周期的情况下，可以求出下一次检修采用大修或小修后，设备的故障率变化曲线；然后根据役龄回退因子，求取得出下一次检修后设备的实际役龄，从而得出下一次检修后设备的故障率，具体是： 检修前后的风险为Risk1=L-R1,1(T1+t)N(i,j)R1,1(T1)N(i,j)×L---(11)]]>Risk2=L-R1,1(T2+t)N(i+y,j×(1-y)+1)R1,1(T2)N(i+y,j×(1-y)+1)×L---(12)]]> Risk1为检修前风险，Risk2为检修后风险；式中，y∈{0，1}，其中y＝1表示检修采取大修，y＝0表示检修采取小修；T1为检修前的实际服役年龄；T2为检修后的实际服役年龄；t为所取的风险考核期；由于设备在经过检修后，其实际服役年龄会减小，但检修效果毕竟有限，不可能将设备完全修复如新，所以式(12)中的T2无法很好的确定，为此，引入役龄回退因子αm来判断设备的实际役龄；役龄回退因子是表征检修对实际役龄减小的程度；大修是对设备整体的修复和维护，取役龄回退因子αm＝0.8；小修表示设备部件、功能块的检修或更换等，取αm＝0.5；故役龄回退因子αm可综合表示为αm＝0.5+0.3×y   (13)则检修后实际役龄可表示为tafter＝tbefore×(1‑αm)   (14)式中，tbefore为检修前时刻设备实际役龄；则式(11)可改写为Risk1＝L‑M1×L   (15) 式中：M1=R1,1(T1+t1+t)N(i,j)R1,1(T1+t1)N(i,j)]]>T1不再是检修前的实际役龄，而是上一次检修后设备的实际役龄；t1表示上一次检修后与本次安排的检修之间的时间间隔；t为所取的风险考核期；同样，式(12)可改写为Risk2＝L‑M2×L   (16) 式中：M2=R1,1((T1+t1)×(1-αm)+t)N(i+y,j×(1-y)+1)R1,1((T1+t1)×(1-αm))N(i+y,j×(1-y)+1)]]>利用式(15)和式(16)即可求出检修前后的设备风险；步骤3，根据检修前后的设备故障率得出检修前后的设备风险，然后根据检修前后的设备风险降低量和检修成本，分析得出最优的检修方案，根据设备在电网中的位置，确定设备故障可能导致的损失；然后根据检修前后设备的故障率分别计算出检修前后的设备风险；最后根据设备风险的降低...

【技术特征摘要】
1.一种利用等劣化理论和设备风险的电力设备检修决策方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用二参数威布尔分布分析设备故障率的变化趋势，具体是通过大量的历史数据，拟合得出二参数威布尔分布曲线，得出设备故障率关于时间的变化曲线，具体包括：由二参数威布尔分布可以得出电力设备的失效率函数和可靠度函数分别为λ(t)=βtβ-1αβ---(1)]]>R(t)=e-(tα)β---(2)]]>则其失效概率密度函数和累积失效概率密度函数分别为f(t)=λ(t)R(t)=βtβ-1αβe-(tα)β---(3)]]>F(t)=∫0tf(τ)dτ=1-R(t)---(4)]]>则MTBF可以用威布尔分布的均值来表示，得：MTBF=αΓ(1+1β)---(5)]]>由等劣化理论可知MTBFi,j＝MTBF1,1×(1-r1)j-1×(1-r2)i-1(6)则将式(5)代入式(6)可得：αi,j＝α1,1×(1-r1)j-1×(1-r2)i-1(7)将式(7)代入式(2)可得各个检修周期的可靠度之间的关系如下式所示：Ri,j(t)=exp[-(tα1,1&tim...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄欢，赵立进，黄良，曾华荣，毛先胤，杜昊，龚庆武，乔卉，刘栋，李俊雄，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：贵州;52