电力设备预防性维修策略的优化温亮

电力设备预防性维修策略的优化温亮

温亮李雪

（松花江水利发电有限公司丰满发电厂水工部吉林省吉林市132108）

摘要：电力设备的可靠性对于保障社会生产和人们的日常生活起着极其重要的作用。电力设备在运行过程中受水解、氧化、热解等多种因素的影响，不可避免地会出现老化，当老化到一定程度时就会出现故障。

关键词：预防性维修；电力设备;状态维修；

电力设备的实际运行条件各有差异，一刀切地按期进行预防性试验或检修不利于及时发现及处理设备的缺陷。状态检测则能及时了解设备的真实状况。

1概述

设备的预防性维修指对设备进行检查和测试，并在发现异常或隐患时予以消除，以防止故障甚至事故的发生，使设备保持在规定的运行状态所做的各项维修活动。预防性维修包括定期维修、定期更换、状态维修等多种方式。我国，设备定期维修是很多电力企业多年来广泛采用的基本设备管理方法，其主要特征是以单纯的时间周期为基础，依据规程、规范或制度等编制设备的维修计划。也就是说，不论设备是否已存在问题或缺陷，只要“到期”就“必修”。这种方法的盲目性显而易见：既没有合理考虑维修的经济性，也没有计及同类但不同的设备的状态和可靠性差异，从而导致维修过剩或者维修不足。维修过剩不仅浪费资源，降低企业的劳动生产率和设备利用率，甚至还可能造成一些好的设备因不当维修而损坏，反而增加设备的隐患和故障率，进而影响供电的可靠性。另一方面，维修不足会导致设备的可靠性降低，故障率增加，从而造成经济损失。以通过状态监视和隐患监测来预测设备状态发展趋势为主要特征的状态维修代表了设备维修的发展方向。如果状态维修策略选择适当则能在相当程度上避免维修过剩或维修不足问题，从而提高设备的使用寿命，因此受到了国际学术界和工程界的普遍重视。状态维修方法能否得以实际应用，关键在于是否能够正确评估设备的当前运行状态、比较准确的预测其发展趋势和适当确定最佳的维修时机。就电力设备而言，由于受电力系统运行环境等多方面因素的影响，状态维修具有技术要求高、维修过程复杂、前期投入和准备工作量大等特点，尚不完全具备全面实施的条件。总体上讲，国内外在状态维修方面的研究工作主要从经济性和可靠性两个角度开展。建立了状态维修费用与故障后损失和维修时间之间的函数关系，当状态维修费用与故障后的损失之和最小即经济损失最小时所对应的维修时间即为最佳维修时间。考虑了状态监测费用，并以状态维修费用、故障后维修费用及停运损失、状态监测费用之和最小为目标，来确定最佳监测时间。将设备的可靠度函数表示为指数函数，在给定所要求设备可靠度的情况下，可以求得所需的设备维修周期。显然，单从经济性或可靠性的角度来确定状态维修计划都有一定局限，如果能够兼顾可靠性和经济性则无疑更为合理。在此背景下，针对(大型)复杂电力设备，研究了兼顾可靠性和经济性的最优状态维修策略。由于(大型)复杂设备通常由多种元部件组成，这样一般就无法直接得到整个设备的可靠度，但可以通过故障树分析方法求取。很明显，设备的可靠度和运行的经济性与状态维修次数及维修时间密切相关。首先采用故障树分析法求取设备未经维修时的原始可靠度函数，然后定量分析状态维修次数对设备可靠度的影响。最后考虑状态维修的经济性问题，其中包括两个方面的内容，即因状态维修提高了设备的可靠度从而减少的故障损失和状态维修的成本，显然两者之差即为状态维修所获得的收益。该收益为状态维修次数、状态维修时间和设备可靠度的函数。通过求解使该收益最大化的数学优化问题，即可得到最优状态维修次数和维修时间。

2模型表达

2.1基本假设，假设设备连续运行在有限的时间区间[0，T]内，中间无停歇，并采用以下的控制策略：设备在第i个预防性维修周期内出现故障进行小修，当运行时间达到预防性维修周期ti时，对设备进行预防性维修。小修是Barlow、Hunter在20世纪60年代提出的概念。小修只会使设备功能得以恢复，但不会改变设备维修后的故障率。同时，假设设备进行小修的维修时间相对于运行时间很小，可忽略不计。预防性维修的优化策略应满足预防性维修次数最少、维修成本最低的要求。为此，优化任务分2个阶段完成。阶段1确定在[0,T]时间段内最小的预防性维修次数；阶段2确定各预防性维修的具体开始时间。

2.2预防性维修次数的确定,假设设备的平均故障时间符合概率密度为f(t)的分布形式，对应的可靠度函数表示为R(t)，故障率λ(t)定义为

约束条件限定了开展一次预防性维修所需的最少作业时间，其中T1为预防性维修的维修时间下限，Tu为预防性维修的维修时间上限，均为已知量。

3结论

3.1电力设备有限时间区间的预防性维修优化模型克服了无限时间区间分析方法的不足，可以辅助生产作业计划的制订，具有很强的可操作性。

3.2合工程应用。

3.3运用役龄回退因子的概念对预防性维修的效果进行了表达，并建立了不完备维修情况下设备残余役龄演变的递推关系式，揭示了预防性维修活动与设备故障之间的动态变化规律。

3.4模型可作进一步的扩展，考虑维修作业时间后可构建更为复杂的优化模型。同时，模型可与电力设备维护调度系统相结合，为该系统提供决策信息支持和策略支持。

参考文献；

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[3]韩明阳，李秀敏．基于可靠度约束的预防性维修策略的优化研究．2015.

[4]张玲，周建国．电气设备实施状态维修决策方法的探讨。2014.

[5]张明芳，刘凌云，电力设备预防性维修策略的优化.2016.