本文關(guān)鍵詞：基于狀態(tài)監(jiān)測與系統(tǒng)風(fēng)險評估的電力設(shè)備維修及更新策略研究

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【摘要】：在電力系統(tǒng)深刻變革的背景下，傳統(tǒng)的只注重設(shè)備自身的維修模式已經(jīng)不能滿足智能電網(wǎng)高級資產(chǎn)管理對資產(chǎn)全面優(yōu)化的要求。電力設(shè)備維修的根本目的是降低系統(tǒng)風(fēng)險，為用戶提供經(jīng)濟(jì)可靠的電能供應(yīng)。因此維修決策不應(yīng)只決定于設(shè)備本身的狀態(tài)，還應(yīng)考慮設(shè)備失效對系統(tǒng)可靠性的影響。目前的現(xiàn)狀由于缺乏基于狀態(tài)監(jiān)測量的系統(tǒng)風(fēng)險評估模型，維修決策優(yōu)化只能在設(shè)備層和系統(tǒng)層分別進(jìn)行，未能建立統(tǒng)一的優(yōu)化模型，維修資源得不到合理分配。 本論文改進(jìn)了基于狀態(tài)監(jiān)測量的設(shè)備可修復(fù)故障率模型并提出了基于狀態(tài)監(jiān)測量的設(shè)備老化不可用率模型，并在此基礎(chǔ)上，提出了將設(shè)備狀態(tài)和系統(tǒng)風(fēng)險相結(jié)合的統(tǒng)一維修決策思想。不但具備狀態(tài)維修方法利用狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)準(zhǔn)確掌握設(shè)備健康狀況的優(yōu)點(diǎn)，而且還能夠直接評估設(shè)備狀態(tài)變化對系統(tǒng)可靠性的影響，使得可以實(shí)施從設(shè)備層到系統(tǒng)層的全面維修優(yōu)化決策。對各種不同的維修主題進(jìn)行了研究探討，包括待修設(shè)備集選擇、維修日程規(guī)劃、設(shè)備老化更新策略、維修中的經(jīng)濟(jì)性分析、總體維修決策和電力市場機(jī)制下的維修策略。研究對象包括發(fā)電、輸電、變電系統(tǒng)中的不同設(shè)備，針對這些設(shè)備在系統(tǒng)中的不同特點(diǎn)，提出了相應(yīng)的維修策略和計(jì)算方法。 對發(fā)電機(jī)的維修策略進(jìn)行了探討，研究了在電力市場環(huán)境下各發(fā)電廠商與ISO協(xié)調(diào)的機(jī)組維修日程規(guī)劃問題，提出了基于競價的發(fā)電機(jī)組多目標(biāo)優(yōu)化維修策略。針對現(xiàn)有機(jī)組維修時段競價策略有可能導(dǎo)致發(fā)電廠商惡意競價的問題，提出了對維修時段競價過程的約束機(jī)制，規(guī)范了發(fā)電廠商的競價行為。利用NSGA-II算法直接求解發(fā)電機(jī)維修多目標(biāo)優(yōu)化問題，避免了將多目標(biāo)模型轉(zhuǎn)換為單目標(biāo)模型的缺點(diǎn)，并利用求解出的非劣解集建立了確定最終維修方案的投票策略。機(jī)組維修優(yōu)化過程保證了維修方案的經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)的可靠性，和發(fā)電廠商之間競爭的公平性。 對架空線維修決策進(jìn)行了研究，改進(jìn)了基于狀態(tài)監(jiān)測的三參數(shù)指數(shù)故障率模型的評估方法，建立了線路狀態(tài)監(jiān)測量與系統(tǒng)風(fēng)險之間的定量聯(lián)系。解決了定量評估架空線維修效果的問題，提出了架空線維修的可靠性效益指標(biāo)和維修費(fèi)效用指標(biāo)，根據(jù)架空線的維修費(fèi)效用指標(biāo)對線路進(jìn)行排序，使單位費(fèi)用提升可靠性高的線路優(yōu)先得到維修，單位費(fèi)用提升可靠性低的線路后維修，并在每一步維修決策過程中校核維修費(fèi)預(yù)算，以最經(jīng)濟(jì)最可靠的方式來安排架空線維修。 對變壓器老化更新問題進(jìn)行了研究，利用變壓器狀態(tài)監(jiān)測量與變壓器的絕緣年齡之間的數(shù)學(xué)關(guān)系建立了基于狀態(tài)監(jiān)測量的變壓器老化失效不可用率模型，，這樣就可以利用狀態(tài)監(jiān)測量直接定量評估變壓器老化對系統(tǒng)風(fēng)險的影響。基于計(jì)算變壓器老化失效引起的期望損失費(fèi)用和推遲變壓器更新獲得的收益，確定最佳退役年齡。這種方法能夠控制變壓器由于老化對系統(tǒng)造成的風(fēng)險影響，避免在系統(tǒng)中重要位置的老化變壓器過晚退役對系統(tǒng)造成的風(fēng)險和在系統(tǒng)中不重要位置的老化變壓器過早退役造成資產(chǎn)浪費(fèi)。 對斷路器的維修策略進(jìn)行了研究，提出了一種斷路器狀態(tài)評估方法，這種方法利用斷路器操動機(jī)構(gòu)二次側(cè)分合閘線圈中電流、電壓曲線以及輔助開關(guān)的動作時間來評估斷路器的狀態(tài)，并利用非參數(shù)核密度估計(jì)方法計(jì)算出斷路器狀態(tài)的概率分布，更加全面地反映了斷路器的實(shí)際狀態(tài)。利用基于狀態(tài)監(jiān)測量的斷路器狀態(tài)的概率分布，計(jì)算出斷路器狀態(tài)異常的概率，把斷路器的異常概率與斷路器對變電站風(fēng)險的影響相結(jié)合，提出了斷路器維修決策方法，在兼顧斷路器狀態(tài)和變電站風(fēng)險的情況下確定經(jīng)濟(jì)可靠的維修方式。
【關(guān)鍵詞】：狀態(tài)監(jiān)測 系統(tǒng)風(fēng)險評估 故障率模型 維修策略 更新策略
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM507
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 選題意義及研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-21
• 1.2.1 電力設(shè)備維修技術(shù)的發(fā)展歷程11-13
• 1.2.2 電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與維修策略13-16
• 1.2.3 以可靠性為中心的維修16-18
• 1.2.4 存在的主要問題及對策18-21
• 1.3 本論文的主要工作21-24
• 2 基于競價的發(fā)電機(jī)組多目標(biāo)優(yōu)化維修策略24-42
• 2.1 引言24-25
• 2.2 基本構(gòu)架25-26
• 2.3 發(fā)電機(jī)組維修競價約束機(jī)制26-29
• 2.3.1 現(xiàn)有發(fā)電機(jī)組維修競價策略的缺點(diǎn)26-28
• 2.3.2 改進(jìn)的發(fā)電機(jī)組維修競價約束機(jī)制28-29
• 2.4 發(fā)電機(jī)組維修多目標(biāo)優(yōu)化模型29-31
• 2.5 基于 NSGA-II 的發(fā)電機(jī)組多目標(biāo)優(yōu)化模型求解31-34
• 2.5.1 NSGA-II 算法的主要框架31-32
• 2.5.2 利用 NSGA-II 算法求解發(fā)電機(jī)維修模型的步驟32-34
• 2.6 發(fā)電機(jī)組維修競價投票機(jī)制34-35
• 2.6.1 發(fā)電廠商競價投票權(quán)的分配34
• 2.6.2 維修競價費(fèi)用分割34-35
• 2.7 算例分析35-39
• 2.8 本章小結(jié)39-42
• 3 基于狀態(tài)監(jiān)測與系統(tǒng)風(fēng)險評估的架空線維修策略42-57
• 3.1 引言42-43
• 3.2 基于架空線狀態(tài)監(jiān)測的輸電系統(tǒng)可靠性評估43-49
• 3.2.1 總體框架43-44
• 3.2.2 架空線狀態(tài)評估模型44-46
• 3.2.3 基于架空線狀態(tài)評估指標(biāo)的故障率模型46-47
• 3.2.4 系統(tǒng)可靠性評估模型47-49
• 3.3 基于狀態(tài)監(jiān)測量與系統(tǒng)風(fēng)險的架空線維修策略49-51
• 3.3.1 架空線維修重要度排序49
• 3.3.2 架空線維修策略49-51
• 3.4 算例分析51-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 4 基于狀態(tài)監(jiān)測與系統(tǒng)風(fēng)險評估的變壓器老化更新策略57-71
• 4.1 引言57-58
• 4.2 基于狀態(tài)監(jiān)測的變壓器老化失效不可用率模型58-62
• 4.2.1 基于狀態(tài)監(jiān)測的變壓器絕緣年齡評估58-59
• 4.2.2 基于絕緣年齡的變壓器老化失效不可用率模型59-61
• 4.2.3 計(jì)算變壓器在自然年齡下的不可用率61-62
• 4.3 變壓器老化更新策略62-65
• 4.3.1 變壓器老化失效引起的期望損失費(fèi)用62-64
• 4.3.2 推遲變壓器更新獲得的收益64
• 4.3.3 更新策略64-65
• 4.4 算例分析65-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 5 基于狀態(tài)監(jiān)測與系統(tǒng)風(fēng)險評估的斷路器預(yù)防維修策略71-95
• 5.1 引言71-72
• 5.2 斷路器狀態(tài)量化評估72-78
• 5.2.1 斷路器狀態(tài)監(jiān)測72-74
• 5.2.2 斷路器狀態(tài)監(jiān)測量的歸一化變換74-76
• 5.2.3 斷路器狀態(tài)評估76-78
• 5.2.4 斷路器狀態(tài)指標(biāo)的概率分布78
• 5.3 斷路器在變電站接線中的重要度評估78-81
• 5.3.1 斷路器失效模式和模型79-80
• 5.3.2 考慮斷路器失效的變電站風(fēng)險評估80-81
• 5.3.3 斷路器在變電站中的重要度評估81
• 5.4 斷路器維修決策方法81-86
• 5.4.1 現(xiàn)存風(fēng)險矩陣方法及其問題82-83
• 5.4.2 斷路器維修決策圖83-84
• 5.4.3 決策步驟84-86
• 5.5 算例分析86-94
• 5.5.1 斷路器狀態(tài)評估算例86-91
• 5.5.2 斷路器維修決策算例91-94
• 5.6 本章小結(jié)94-95
• 6 結(jié)論與展望95-99
• 6.1 本論文研究工作的總結(jié)95-96
• 6.2 后續(xù)研究工作的展望96-99
• 致謝99-101
• 參考文獻(xiàn)101-111
• 附錄111-117
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間完成的論文目錄111
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目111-112
• C. IEEE-RTS 測試系統(tǒng)112-117

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 文瑛;;變壓器老化失效率測度及其更新策略研究[J];電工技術(shù);2013年09期

2 高輝;劉良成;張大波;;系統(tǒng)可靠性評估在電力設(shè)備維修策略中的應(yīng)用研究[J];中國電力教育;2013年14期

本文編號：904806