電力設備優化檢修周期方法研究

摘 要:降低電力設備檢修費用并提高設備運行可靠性，合理地確定設備的檢修周期是電力企業關注的問題。針對目前設備檢修制度存在的問題，提出一種利用設備相關參數指標確定電力設備常用檢修方式檢修周期的方法，達到了優化設備檢修周期的目的。

關鍵詞:檢修周期參數指標優化

中圖分類號:TM07文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(b)-0061-02

引言

目前我國電力企業所執行的設備檢修制度主要是按照所頒布的規程做定期檢修，主要包括巡視、定檢、交流耐壓試驗和低壓預試這四種檢修方式。其典型特征是設備運行一段時間后，無論有無缺陷或問題都要停下來維修。這種制度隨著電力工業的發展弊端日益明顯[1]。科技發展帶動設備的不斷改進，設備特性與以往有很大不同，如還按照以往同類設備檢修周期進行檢修，帶有極大的盲目性，很可能出現“過修”的情況，這樣即浪費了人力、物力和財力，又會對設備本身造成損害;更重要的是在檢修期間會對供電區域造成停電的影響，降低了電網的可靠性。這樣就需要根據設備運行的具體狀況，合理地調整維修周期，以達到合理適度維修的目的[2]。

對設備維修周期優化方法大致可分為兩類:一類是如文獻[3]以平均維修費用最小為目的來安排檢修周期;一類是如文獻[4]利用平均可用度取值來確定電力設備維修周期，這種方法的計算公式一般為可直接求解的代數式，使得計算大為簡化，并且滿足了需修必修的要求，但是該方法僅僅適用于預試這一種維修方式，所以需要將該方法進一步改進，研究可確定多種維修方式檢修周期的方法。

1 利用平均可用度確定預試周期方法簡介

文獻[4]中提出了一種利用平均可用度制定設備預防性維修周期的方法。它定義設備的平均可用度為:

(1)

式中，ED是設備不可用時間期望值，EL是系統檢出故障時間期望值。

(2)

(3)

其中，為故障率分布密度函數，MTTF為設備平均無故障工作時間，為設備的不可靠度。一般電力設備故障服從指數分布關系，即故障率為恒定，則有以下三式成立:

那么，可得

(4)

根據設備的重要性和對維修的期望預先確定出設備最低可用度值為，代入公式(4)經過泰勒展開便可求出其對應的預防性試驗周期T的范圍。

(5)

定義不可用度，則預防性維修間隔期T應介于以下上、下限之間:

(6)

(7)

2 電力設備多種維修方式周期優化方法

2.1 確定預防性維修周期方法分析

在實際應用中上述方法還有需要改進之處:(1)電力企業的檢修應包括定期檢修、交流耐壓試驗和日常巡檢等多種維修方式，應分別為它們制定合理的周期，而不是單一的一種;(2)上述的方法假定設備出現的故障檢查時必能檢出，但四種維修方式由于本身的工序、針對故障模式及巡視人員認真程度等的不同，能夠發現故障的效果也不同，上面的方法并沒有考慮到這一實際情況;(3)多種維修方式進行優化組合時，還需綜合考慮設備可靠性和經濟性;(4)當多種維修方式組合使用時，當一種維修方式已經采用，會改變設備故障率。

2.2 維修周期優化方法

針對提出的問題，對以上算法可進行以下改進:考慮到電力企業維修方式的多樣性以及各種維修方式對故障的檢出效果，可以引入故障檢出度指標，表示維護方式s檢查出第i種設備第j種故障模式的概率。設s=1，2，3，4，分別代表巡視、低壓預試、交流耐壓試驗和定檢四種維修方式。則對某一種維修方式s，僅考慮該維修方式能有效檢出的相關故障模式的故障率。即:

(8)

其中，nj為設備j的故障模式數，M為設備種類數，E為維修設備總數，Nij代表設備i的故障模式j的年均發生次數。

考慮到各種維修方式成本問題，通過確定期望不可用度數值的大小予以解決，即維修方式s的成本較高時，期望不可用度取值宜較大。

對于維修的開展對設備故障率的影響，可首先根據不同維修方式的可靠性成本和經濟性成本，按綜合成本從低到高制定維修方式優先權重。引進優先權系數(優先權越大取值越大;優先權最高的方式取1，隨著優先權逐級降低)，則式(6)和式(7)修改為:

(9)

(10)

求出維修方式s維護周期的上、下限值后，可取二者的算術平均并把歸整的結果作為推薦的維修周期，即取:

(11)

3 電力設備維修周期優化實例

3.1 多種維修方式維修周期的確定

這里以電纜為例，根據實際情況確定出各種參數指標，并利用文中提出的新方法來確定它的各種維修方式維修周期。

(1)檢出度的確定。對于電纜巡視檢出度一般較小，低壓預試、交流耐壓試驗和定檢對故障的檢出度則逐步增加。例如對于電纜擊穿這一故障模式，對其巡視的檢出度可定為0.3，低壓預試定為0.6，交流耐壓試驗定為0.8，定檢的檢出度定為1。

(2)期望可用度Ar的確定。對期望可用度的確定應綜合考慮維修成本和維修停運帶來的損失這兩方面。選取Ar(1)＝0.9(巡檢)，Ar(2)＝0.98(低壓預試)，Ar(3)＝0.95(交流預試)，Ar(4)＝0.93(定檢)。

(3)優先權系數ks的確定。對于不同的設備各種維修方式的效果具有差異，相應優先權系數的值也應變化。這里取基準的優先權系數為k=1，并按下式修正確定出不同設備不同維修方式的優先權系數(i表示設備類型)。

(12)

其中，的取值方式如下，如果維修方式j對這些模式的平均檢出度為，則有:

(13)

例如按照上述方法，可得到電纜維修優先權系數低壓預試定為1，交流耐壓試驗定為1.5，定檢維修優先權系數定為1.5。

3.2 各種維修方式周期優化結果及分析

根據相關規程，統計出目前電力企業主要設備各種維修方式的維修周期[6]如下表1所示:

利用文中提出的新方法來確定它的各種維修方式維修周期如下表2所示:

從優化的維修周期結果來看，電纜的定檢周期變為28年，則在電纜壽命周期內不再推薦電纜定檢;低壓預試的周期與現行的維修周期相同;并建議每9年做一次交流耐壓預試。可以看出一方面定檢定檢的次數大為降低，減少了由于定檢而產生的維修費用，并減少了由于電纜斷開而產生的停電時間;另一方面增加的交流耐壓試驗能夠很好的測試出電纜運行時的特性，根據測得的結果做出相應的維修。更有針對性，能滿足實際維修需要，而且綜合考慮了經濟性和可靠性因素，取得了良好的維修效果。

4結語

從以上論述可以看出，本文提出的根據平均可用度定義進而得到的優化電力設備多種維修方式周期的新方法，適用于不同的預防性維修方式周期的制定。符合當前檢修技術的發展趨勢，是一種新穎、準確、簡便、先進確定電網設備檢修周期的方法。

參考文獻

[1]宋建武.淺談電氣設備的狀態維修[J].福建電力與電工，2004，18(3):39～40.

[2]呂一農，邱家駒.以可靠性為中心的維修(RCM)在電力系統中的應用研究[D].杭州:浙江大學，2005

[3]姬東朝.一種新的最小維修優化數學模型的建立[J].航空計算技術，2002，32(3):31～33.

[4]顧偉，褚建新.基于故障統計模型的可修系統維修周期預測法[J].機械強度，2000，22(1):1～3.

[5]顧偉，褚建新.隔模型與維修周期的估算[J].機械強度，200224(3):352～354.

[6]邱仕義.電力設備可靠性維修[M].北京:中國電力出版社，2004.

[7]中華人民共和國電力工業部.電力電纜運行規程.中國電力出版社，1979.