以可靠性为中心的检修策略

以可靠性为中心的检修策略
余　杰1,2,周　浩1,黄春光2
(1.浙江大学电气工程学院,杭州310027;2.绍兴电力局,绍兴312000)
摘　要:论述了以可靠性为中心的检修策略的原理,该原理考虑了设备的状态和在电网中的重要性。

设备状态可以在不同的标准基础上加以评估,而其在电网中的重要性由描述了设备故障对电网安全和经济效益带来的影响。

通过该检修策略可直接得到哪个设备必须首先进行检修的结论。

关键词:检修策略;状态;重要性;检修计划
中图分类号:TM407文献标识码:A文章编号:100326520(2005)0620027202
Maintenance Strategies B ased on RCM
YU Jie1,2,ZHOU Hao1
(1.College of Elect ric Engineering Zhejiang University,Hangzhou310027,China;
2.Shao xing Elect ric Power Bureau,Shaoxing312000,China)
Abstract:This paper attempts to explore the principle of the RCM(reliability2centered maintenance)strategies, which takes into consideration the condition of electrical equipment and its importance in the power network.The actual condition of electrical equipment can be identified based on various criteria and its importance in the power network due to the effect of equipment faults on power network safety and economic benefits.The RCM strategies can be adopted to find out which equipment must be maintained first.
K ey w ords:maintenance strategy;condition;importance;maintenance program
0　引　言
维修和运行是变电设备两个重要的方面,随着电力系统不断向超高压、大容量及自动化方向的发展,设备维护的要求日益复杂,成本日益增高。

我国变电设备传统的检修方式是定期检修,近年来又兴起了状态检修。

但实践表明,定期检修只依据时间而不依据设备技术状况来界定是否需要检修,会导致过度检修或检修不及时,检修成本高,浪费劳动力;状态检修则注重设备状况,对人员及成本的制约作用考虑不够。

国际上发达国家的经验和发展趋势表明,以可靠性为中心的维修(RCM)已在航空设备及军事装备维修领域得到了应用,效果显著,本文将其引入变电设备的检修管理。

这种检修策略的决策方法充分考虑设备的状态和设备在电网中的重要性,利于合理制定设备的检修维护计划。

1　RCM原理
RCM[1,2]是以最少的资源消耗保持设(装)备固有可靠性和安全性的原则,应用逻辑决断方法确定设(装)备预防性维修要求的过程或方法。

它强调以设备的可靠性、设备的故障后果作为制定维修策略的主要依据,其基本思路是:由设备功能与故障分析明确设备各故障后果,以规范化的逻辑决断程序确定各故障后果的预防性对策,用现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保证安全性和完好性的前提下,以最小维修停机损失和最小维修资源消耗为目标,优化设备的维修策略[3～5]。

2　RCM策略决策步骤
RCM策略决策步骤为:建立设备状态分析模型,分析设备状态;对设备可用率和安全性两个影响重要度评级,分析设备功能、故障模式、故障后果(FFM EA),确定设备在电网的重要性;通过逻辑判断制定维修计划。

2.1　分析设备状态
通过对设备的运行、维修历史数据、缺陷情况的整理和分析,在设备预防性试验规程、各类行业标准的基础上评估设备状态。

2.2　模糊综合评价设备重要性
据可靠性分析[6,7]定义①变电站结构,②间隔单元,③电压等级,④设备类型,⑤设备的可靠率,⑥设备维修成本,⑦停电损失,⑧负荷类型共8个设备的重要性参数,通过评分综合评价设备。

有些参数工程以难以给出精确量化值,故本文将8个参数设为模糊集,建立重要性模糊评价模型,通过综合模糊评判[8,9]得到设备重要度。

2.2.1　建立评判对象的因素集和评判集
含8个因素的因素集U=[u1,u2,…,u i],(i= 1,2,…,8)分别对应8个重要性参数。

·
7
2
·
第31卷第6期
2005年 6月
高　电　压　技　术
High Voltage Engineering
Vol.31No.6
J une　2005
评判集V j (j =1,2,…,5)含5个等级分别对应
于不重要、一般、较重要、重要、很重要。

评分用10分制,不同等级的分值x 和对应的隶属度函数μ(x )见图1。

对于V 1,有隶属度μ1(x )=
1,x ≤2;
2-0.5x ,
2<x ≤4;
图1　隶属度函数
Fig 11　Subjection function
表明隶属“不重要”级的可能性。

对V 2则μ2(x )=
0.5x -1,2<x ≤4;3-0.5x ,
4<x ≤6;
同理可得V 3、V 4、V 5的隶属度函数。

2.2.2　模糊关系矩阵
对每个单元因素u i
先求取对应于评分值的5个隶属度组成的评判向量r i =[r i 1,r i 2
r i 3,r i 4,r i 5],如此可得各重要性因素的模糊评价向量
r 1,r 2,…,r 8,再综合构成模糊关系矩阵:
R =
r 11r 12r 13r 14r 15
r 21r 22r 23r 24r 25
……
r 81r 82r 83r 84r 85。

2.2.3　模糊综合评价
综合评价按各因素对危害度的贡献大小进行。

以权重向量A 为单因素u i 在总评价中影响程度大小的度量,A =[a 1a 2a 3a 4a 5a 6a 7a 8],满足归一化条件a 1+a 2+a 3+a 4+a 5+a 6+a 7+a 8=1。

权重可按一定算法确定,也可估计得到。

模糊综合评价向量B 由A 和R 得到
B =A ×R =[b 1b 2b 3b 4b 5]
最后,按最大隶属原则,选取最大的b j 值所对应的等级V j 作为综合评判结果。

2.3　检修策略逻辑决断
图2为结合“设备状态C ”和“设备在电网中重要性I ”两个评价准则的模型。

“两准则”的参数值可用一C 2I 直角坐标系统表示,通过该坐标系统可
得所有需检设备的排列顺序(见图3)。

I 越大则设备在电网中的重要程度越高,C 越小则设备状态越好。

图3中黑点为变电设备;d 为需维修/替换设备的次序;β为设备等级排序中设备重要性或设备状态的权系数。

状态特征值C w 、C e 和重要性特征值
I C 、I T 均来自设备主管和技术人员的经验值即用户
特种数据。

I C 和I T 分设备的重要性为3个区域:
Ⅰ区为事后检修策略,这种维护方式多用于安全性、可靠性要求一般,并允许随时修理的设备;Ⅱ区为状态检修策略,多用于在电网中较重要且有手段能对其状态连续在线监控的设备;
Ⅲ区为定期检修策略,多用于安全性要求较高,一旦故障后果严重,且无法及时把握状态的设备。

C w 、C e 为设备需常规检修抑或更换的判据:
C >C e :必须更换;
C w <C <C e :采用常规的检修;C <C w :不需检修。

设备到X 轴的距离表示设备检修的优先级顺序,d 值越大,设备检修优先级越高。

d =
C 2
+I 2
|sin (arctan (C/I )+β
)|。

图2　检修策略逻辑决断模型
Fig 12　Logic diagnosis model of maintenance strategies
图3　C 和I 的坐标表示
Fig 13　Coordinate of C and I
3　结　语
实施以可靠性为中心的检修是检修发展的必然
趋势。

美国电力研究院(EPRI )维修诊断中心(M &D )通过各种先进的测量技术和分析软件广泛在线监测和故障分析电站、电网的设备,了解其运行状况和健康水平,据此制定设备的维护和检修计划,其经验表明,RCM 可将设备大修周期从3～5a 延长至6～8a ,甚至10a ,节省大量的检修费用,延长设备的使用寿命,投资回报率达250%～1100%,同时可减少设备停电时间,提高供电效率50%以上,确保供电可靠性,提早发现事故隐患,避免突发故障
造成的损失。

(下转第58页)
DBD 由许多微放电通道组成,A P GD 与之不
同,在每半个周期内只有1个放电电流脉冲,因而比
DBD 更稳定。

但在大气压下产生稳定的辉光放电以便应用于工业生产则还需做大量工作。

不同U m 时的i 和U g 与U 的关系曲线见图11。

未放电时(见图11a )的关系与DBD 未放电时基本相同,i 和U 的关系为一椭圆,U g 和U 的关系为一直线。

放电时的情况见图11b。

图11　APG D 仿真分析
Fig 111　Analysis and simulation of the APG D
3　结　语
DBD 和A P GD 的分析和仿真模拟表明,随着
输入电压频率f 的变化,DBD 微放电脉冲的幅值将
增大,而气隙上的电压U g 、介质上的电压U d 和外加电压U 的关系保持不变。

参考
文
献
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(收稿日期　2004208202)
刘　勇　1975年生,博士生,从事电力电子技术及其工业应用研究。

E 2mail :
liuyong20015@
何湘宁　1961年生,博士,教授,博导,IEEE Fellow ,IEEE 高级会员,从事电
力电子技术及其工业应用研究和工程设计工作。

电话:(0571)87952416
(上接第28页)
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2001.
(收稿日期　2005204212)
余　杰　1970年生,工程师,浙江工业大学毕业,从事高电压设备检修维护及
信息系统开发。

电话:(0575)8392327;E 2mail :banjo @
周　浩　1963年生,副教授,研究高电压技术、故障诊断及应用。