基于可靠性與經(jīng)濟(jì)性的電力變壓器檢修方案選擇研究

摘要：考慮到電力變壓器發(fā)生故障會(huì)造成大面積停電，所以需要保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，避免帶來(lái)過(guò)大經(jīng)濟(jì)損失?；谶@種認(rèn)識(shí)，本文對(duì)電力變壓器檢修方案選擇問(wèn)題展開(kāi)了分析，從可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面對(duì)設(shè)備綜合健康狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)估，提出了檢修方案優(yōu)選思路。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；檢修方案；可靠性；經(jīng)濟(jì)性

引言：

在城市發(fā)展過(guò)程中，電能供應(yīng)十分重要，需要提供良好設(shè)備支持。而在電力設(shè)備中，變壓器能否正常工作關(guān)系到電能的供應(yīng)，所以需要使設(shè)備運(yùn)行的可靠性得到保證，以便使電網(wǎng)正常運(yùn)行，從而帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。因此針對(duì)電力變壓器設(shè)備，需要基于可靠性和經(jīng)濟(jì)性實(shí)現(xiàn)檢修方案的合理選擇，從而使電力設(shè)備維護(hù)得到加強(qiáng)，為電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)更多效益。

1電力變壓器檢修方案的選擇分析

在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，變壓器需要發(fā)揮變換電壓的作用，確保各層線路能夠穩(wěn)定運(yùn)行。所以在變壓器檢修方面，需要確保設(shè)備運(yùn)行可靠性。目前，變壓器檢修技術(shù)包含狀態(tài)檢修、定期檢修、故障檢修、診斷性檢修等多種，頻繁進(jìn)行設(shè)備檢修將導(dǎo)致設(shè)備檢修成本過(guò)高，未能及時(shí)檢修設(shè)備將導(dǎo)致事故發(fā)生，從而帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)損失。因此在電力變壓器檢修方案選擇方面，需要加強(qiáng)可靠性和經(jīng)濟(jì)性分析，確保設(shè)備維持高效運(yùn)行。針對(duì)電力變壓器，在檢修過(guò)程中需要對(duì)設(shè)備老化程度進(jìn)行分析，從而確定設(shè)備的健康老化值，完成設(shè)備的可靠性評(píng)估。根據(jù)設(shè)備損耗情況和老化原理，對(duì)設(shè)備使用年份等初始健康指標(biāo)進(jìn)行查詢，然后對(duì)設(shè)備使用環(huán)境、檢修記錄等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行搜集，實(shí)現(xiàn)設(shè)備綜合健康指數(shù)的分析計(jì)算，對(duì)設(shè)備故障發(fā)生率進(jìn)行分析[1]。通過(guò)制定檢修方案降低設(shè)備故障率，不僅可以保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，也能帶來(lái)可觀經(jīng)濟(jì)效益。

2基于可靠性與經(jīng)濟(jì)性的電力變壓器檢修方案選擇方法

2.1建立變壓器檢修綜合評(píng)估模型

結(jié)合電力變壓器檢修方案選擇要求，需要完成設(shè)備檢修綜合評(píng)估模型的建立。利用模型，能夠?qū)υO(shè)備綜合健康狀態(tài)進(jìn)行反映。而對(duì)于變壓器來(lái)講，其綜合健康狀態(tài)與絕緣狀態(tài)密切相關(guān)，同時(shí)也與設(shè)備檢修記錄和運(yùn)行環(huán)境有關(guān)，所以需要完成相應(yīng)指標(biāo)的選取，通過(guò)指標(biāo)組合分析確定設(shè)備健康狀態(tài)。從設(shè)備絕緣狀態(tài)指標(biāo)選取來(lái)看，可以完成電氣試驗(yàn)指標(biāo)、油化試驗(yàn)指標(biāo)和油色譜分析指標(biāo)的選取，如繞組介損、微水含量、總烴含量等。而設(shè)備運(yùn)行環(huán)境參數(shù)和檢修記錄可作為修正因子，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備綜合健康指數(shù)的修正，具體包含運(yùn)行年限、負(fù)荷、平均壽命、缺陷記錄、故障記錄、近區(qū)短路和局放情況等。采用模糊隸屬函數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)各種指標(biāo)歸一化處理，通過(guò)模糊融合進(jìn)行權(quán)重信息和隸屬函數(shù)信息加權(quán)計(jì)算，獲得因素評(píng)判矩陣。進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)矩陣信息融合，能夠得到評(píng)判設(shè)備絕緣狀態(tài)的矩陣，完成矩陣與設(shè)備健康指數(shù)關(guān)系的構(gòu)建，建立能夠反映健康指數(shù)與故障率關(guān)系的設(shè)備檢修綜合評(píng)估模型，如式（1）。式中，λ為故障率，l為故障臺(tái)數(shù)，L為設(shè)備總臺(tái)數(shù)，n為變壓器種類，THn為n類變壓器綜合健康指數(shù)。

（1）

2.2構(gòu)建變壓器檢修風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系

根據(jù)變壓器健康指數(shù)和檢修成本，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備檢修風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在健康指數(shù)為[5，10]時(shí)，通過(guò)小修設(shè)備健康恢復(fù)值能夠達(dá)到0。在健康指數(shù)為[50，100]時(shí)，通過(guò)小修設(shè)備健康恢復(fù)值能夠達(dá)到6。在健康指數(shù)為[75，100]時(shí)，需進(jìn)行大修，健康恢復(fù)值能夠達(dá)到25[2]。假設(shè)變壓器為110kV，健康指數(shù)為5，小修費(fèi)用為1萬(wàn)元，健康指數(shù)為50，小修費(fèi)用為10萬(wàn)元，健康指數(shù)為75，大修費(fèi)用固定，為180萬(wàn)元。從風(fēng)險(xiǎn)角度來(lái)看，故障時(shí)間不同將帶來(lái)不同經(jīng)濟(jì)損失，可以將故障分為一般性故障、嚴(yán)重性故障、災(zāi)難性故障，分別需要24h、2-10天和10天以上維修時(shí)間，為簡(jiǎn)化分析過(guò)程可以取值24h、120h、240h。將設(shè)備檢修問(wèn)題轉(zhuǎn)化為風(fēng)險(xiǎn)收益最小化問(wèn)題，可以得到式（2），其中F為最小化函數(shù)，costt為維修成本，Riskt為t時(shí)刻檢修風(fēng)險(xiǎn)值，Riskearn為風(fēng)險(xiǎn)收益。從約束條件來(lái)看，變壓器投運(yùn)五年需要進(jìn)行一次大修，無(wú)故障每十年進(jìn)行一次大修，每年一次小修。如果設(shè)備健康指數(shù)在[5，50]范圍，狀態(tài)較好，可以進(jìn)行小修。在[51，90]范圍需要盡快大修或更換，達(dá)到90以上需要更換。

（2）

2.3制定變壓器檢修方案優(yōu)選策略

在實(shí)現(xiàn)檢修方案優(yōu)選時(shí)，需要采用粒子群優(yōu)化算法，對(duì)檢修模型進(jìn)行初始化，確定種群初始速度和位移，并對(duì)粒子最大迭代數(shù)進(jìn)行設(shè)定。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)適應(yīng)度評(píng)估完成粒子更新，需要在搜索空間中進(jìn)行粒子初始適應(yīng)度值確定，然后進(jìn)行各粒子比較，找到更優(yōu)粒子適應(yīng)度，完成個(gè)體極值位置的記錄。將得到最優(yōu)個(gè)體極值與全局極值比較，如果更優(yōu)實(shí)現(xiàn)當(dāng)前值替換，否則對(duì)全局極值進(jìn)行記錄，從而使粒子速度和位置得到更新。如果能夠得到算法終止決策，可以得到優(yōu)化結(jié)果，否則需要重新返回進(jìn)行適應(yīng)度評(píng)估。在終止決策制定時(shí)，需要根據(jù)進(jìn)程結(jié)束條件，在評(píng)價(jià)值小于給定精度或達(dá)到最大迭代數(shù)時(shí)。最后，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，可以完成設(shè)備檢修方式和時(shí)間選擇。比如在設(shè)備健康指數(shù)在[5，50]范圍內(nèi)時(shí)，可以進(jìn)行小修和大修最佳檢修方式和時(shí)間計(jì)算，然后通過(guò)比較結(jié)果完成檢修方案選擇。在健康指數(shù)處于[51，90]范圍內(nèi)，需要對(duì)大修和更換維修時(shí)間和方式進(jìn)行比較，得到最佳檢修時(shí)間和方式。

結(jié)論：

在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，電力變壓器將起到關(guān)鍵作用，不僅會(huì)影響電網(wǎng)安全運(yùn)行，也會(huì)影響電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。所以在進(jìn)行變壓器檢修時(shí)，需要從可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)角度進(jìn)行最優(yōu)方案的選擇。在實(shí)踐工作中，可以建立設(shè)備綜合健康狀態(tài)評(píng)價(jià)模型，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估完成最佳檢修時(shí)間和方式選擇，繼而使資源得到充分利用。

參考文獻(xiàn)

[1]繆曉梅.談電力變壓器狀態(tài)檢修及故障診斷方法研究[J].職大學(xué)報(bào)，2018（04）：75-77.

[2]侯卓，屠秉慧.剖析電力變壓器檢修技術(shù)和試驗(yàn)策略[J].通信電源技術(shù)，2018，35（06）：242-243.

作者簡(jiǎn)介：黃俊成（1991.07——），男，漢族，湖南衡陽(yáng)，變壓器檢修工程師，職稱：助理工程師，工學(xué)學(xué)士，研究方向：電力變壓器檢修維護(hù)。

（作者單位：新疆特變電工集團(tuán)有限公司衡陽(yáng)電氣分公司）