基于多源數(shù)據(jù)分析的變電站狀態(tài)維護(hù)策略優(yōu)化方法

錢宇騁，朱太云，甄 超，趙常威

(1. 國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院，合肥 230601； 2. 國網(wǎng)安徽省電力有限公司，合肥 230001)

電力行業(yè)的發(fā)展離不開電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)由眾多部件組成，如電力變壓器、斷路器和輸電線等。隨著系統(tǒng)不斷的運(yùn)行，部件可能出現(xiàn)故障及缺陷，這將嚴(yán)重影響電網(wǎng)維護(hù)運(yùn)行中的穩(wěn)定性并將帶來不可預(yù)測(cè)的經(jīng)濟(jì)損失。此外，隨著中國電力行業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)急劇增加，當(dāng)前已達(dá)到千萬億字節(jié)(petabyte，PB)水平。這意味著當(dāng)前電力行業(yè)正進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代[1-4]。因此基于海量數(shù)據(jù)研發(fā)可穩(wěn)定保障電網(wǎng)運(yùn)行的維護(hù)策略勢(shì)在必行。

變電站狀態(tài)的維護(hù)是供電保證與電力安全的基礎(chǔ)工作，但通常情況下都具有較大的不確定性以及不可控性[5-7]，因此對(duì)變電站的維護(hù)提出了更高的要求。當(dāng)前應(yīng)用于變電站電網(wǎng)維護(hù)已有不同的策略，如基于時(shí)間的維護(hù)策略，糾正性維護(hù)策略及基于狀態(tài)的維護(hù)(condition based maintenance，CBM)策略。與前兩者相比，CBM因其能減少故障損失及延長設(shè)備使用壽命從而得到了廣泛的應(yīng)用[8-10]。文獻(xiàn)[11]提出了一種能夠同時(shí)兼顧變電站供電可靠性和設(shè)備全壽命周期成本的設(shè)備檢修決策優(yōu)化方法。文獻(xiàn)[12]提出了一種基于役齡回退分析的彈性周期和狀態(tài)的檢修決策優(yōu)化算法，該算法可以預(yù)測(cè)檢修后的故障率。文獻(xiàn)[13]提出了一種基于檢修風(fēng)險(xiǎn)收益的輸變電設(shè)備檢修優(yōu)先級(jí)排序方法，以解決在檢修資源有限情況下設(shè)備檢修優(yōu)先級(jí)的排序問題。然而上述文獻(xiàn)存在較為明顯的缺點(diǎn)。首先用于決策的樣本信息較少，一些關(guān)鍵的參數(shù)和因素的值往往被經(jīng)驗(yàn)值取代，其次維護(hù)對(duì)象往往是單一組件，在電力系統(tǒng)中不同組件之間的連接可能導(dǎo)致區(qū)域性的故障，對(duì)區(qū)域內(nèi)所有設(shè)備進(jìn)行維護(hù)能減少中斷時(shí)間。

針對(duì)上述問題，現(xiàn)提出一種基于多源數(shù)據(jù)分析的變電站狀態(tài)的CBM策略優(yōu)化方法。首先，分析可用于變電站維護(hù)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；其次，提出系統(tǒng)維護(hù)單元的概念，結(jié)合不同組件之間的互連關(guān)系，將變電站分為不同的維護(hù)單元進(jìn)而對(duì)不同的維護(hù)單元中組件進(jìn)行統(tǒng)一維護(hù)；再次，為定量評(píng)估維護(hù)前后零件的可靠性，分別建立基于健康指數(shù)(health index，HI)和壽命降低因子的失效率計(jì)算模型。為獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，建立基于生命周期成本理論(life cycle cost，LCC)理論的CBM優(yōu)化模型。最后，通過案例驗(yàn)證所提策略的有效性。

1 CBM維護(hù)數(shù)據(jù)1.1 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

為了更好地處理電力系統(tǒng)中日益增長的數(shù)據(jù)，已經(jīng)開發(fā)了許多數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，如信息管理系統(tǒng)(management information system，MIS)、能源管理系統(tǒng)(energy management system，EMS)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)(production management system，PMS)等。每個(gè)系統(tǒng)為不同的應(yīng)用程序存儲(chǔ)不同類型的數(shù)據(jù)。因此，尋找和獲取這些數(shù)據(jù)對(duì)優(yōu)化維護(hù)策略具有重要意義。根據(jù)一些標(biāo)準(zhǔn)和參考文獻(xiàn)[14-16]，現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹一些重要的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。

(1)MIS。它存儲(chǔ)每個(gè)組件的基本信息。例如銘牌數(shù)據(jù)，包括名稱、生產(chǎn)廠家、額定電流和額定電壓、運(yùn)行時(shí)間、負(fù)載損耗和空載損耗等。銘牌數(shù)據(jù)將直接影響CBM，此外，銘牌數(shù)據(jù)也是確定組件故障時(shí)間和維護(hù)方式的關(guān)鍵影響因素之一。

(2)EMS。EMS的數(shù)據(jù)反映了設(shè)備和變電站的負(fù)荷水平，這對(duì)CBM調(diào)度有較大影響。EMS數(shù)據(jù)包括有功功率、無功功率、電流和電壓。

(3)PMS。PMS用于記錄電力設(shè)備的管理信息，包括設(shè)備帳戶信息、故障或缺陷的歷史記錄、檢查和預(yù)防性測(cè)試數(shù)據(jù)等。一些潛在的故障，以及異常組件的位置和嚴(yán)重程度，都可以通過PMS數(shù)據(jù)找到。

1.2 其他類型數(shù)據(jù)

除了上面提到的系統(tǒng)，對(duì)維護(hù)策略的優(yōu)化過程還應(yīng)該參考其他類型的數(shù)據(jù)。

(1)LCC。LCC定義為購買、使用、維護(hù)和報(bào)廢組件的所有成本[14]。維護(hù)策略對(duì)LCC的影響很大，尤其是部件的維護(hù)成本和故障成本。LCC是評(píng)估不同CBM策略經(jīng)濟(jì)性的有效經(jīng)濟(jì)分析工具，它被用作許多CBM策略優(yōu)化模型的最優(yōu)目標(biāo)。

(2)變電站的電氣主接線圖。在變電站中，不同類型的組件相互連接。組件的運(yùn)行或中斷狀態(tài)受其自身或其他組件影響。例如，在電力系統(tǒng)中，某個(gè)組件故障可能導(dǎo)致其他組件故障[10]。因此，可以將這些維護(hù)組件安排在一起，以減少平均停運(yùn)維護(hù)時(shí)間，并提高變電站的供電可靠性。

(3)狀態(tài)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。狀態(tài)評(píng)估用于評(píng)價(jià)電力設(shè)備的退化程度和健康水平。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是評(píng)估電力系統(tǒng)中組件故障概率的有效工具。預(yù)期負(fù)荷損失和負(fù)荷削減概率是描述電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)水平的常用標(biāo)準(zhǔn)。狀態(tài)和風(fēng)險(xiǎn)水平是影響CBM調(diào)度的重要因素。例如，當(dāng)多個(gè)部件需要維護(hù)時(shí)，狀況較差或風(fēng)險(xiǎn)較高的部件總是要優(yōu)先維護(hù)。

2 系統(tǒng)維護(hù)單元及方式

2.1 系統(tǒng)維護(hù)單元?jiǎng)澐?/h3>

近年來，為保障電網(wǎng)中輸電系統(tǒng)的安全，單偶發(fā)性原則(N-1原則)已被廣泛的應(yīng)用。N-1原則要求任何單個(gè)組件的故障都不會(huì)導(dǎo)致任何負(fù)載削減。圖 1為具有兩個(gè)功率流路徑的典型變電站配置，每個(gè)路徑由一個(gè)變壓器(T1/T2)，4個(gè)斷路器(DL1、DL2、DL3、DL4)和傳輸線組成，兩條路徑互為備用，以滿足N-1原則。通常對(duì)于單個(gè)組件的維護(hù)將對(duì)變電站的運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響，這將導(dǎo)致變電站的可靠性下降。因此當(dāng)不同路徑的組件需維護(hù)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行有序維護(hù)，以避免變電站中斷。

圖 1 典型的變電站配置Fig.1 A typical substation configuration

由于變壓器、斷路器及傳輸線等不同組件之間的相互連接和相互作用，使得某個(gè)組件停止服務(wù)并進(jìn)行維護(hù)時(shí)將導(dǎo)致其他組件中斷。若T1停止運(yùn)行，則路徑1中的電流中斷并將導(dǎo)致兩個(gè)斷路器DL1和DL2停止運(yùn)行。此時(shí)在維護(hù)時(shí)，若對(duì)DL1和DL2分次進(jìn)行維護(hù)，將會(huì)對(duì)某一條路徑中斷兩次，而若對(duì)兩者同時(shí)維護(hù)時(shí)，中斷時(shí)間將顯著減少。

傳統(tǒng)的CBM維護(hù)策略的調(diào)度目標(biāo)側(cè)重于不同組件的維護(hù)順序，忽略了組件之間的互聯(lián)關(guān)系，導(dǎo)致難以獲得最優(yōu)結(jié)果。為解決這個(gè)問題，提出維護(hù)單元的概念，將可同時(shí)維護(hù)的組件(如圖 1中T1、DL1和DL2)包含在同一維護(hù)單元中，而后將變電站劃分為不同的維護(hù)單元，并將維護(hù)單元視為基本單元從而優(yōu)化維護(hù)策略，如圖 1有兩個(gè)基本維護(hù)單元。

圖 2 早期故障期后的失效率Fig.2 Failure rate curve after infant mortality region

2.2 電力設(shè)備維護(hù)方式

消除組件的不同故障或缺陷需要特定的維護(hù)模式。依據(jù)文獻(xiàn)[12-13]，定義了4種維護(hù)模式，分別為A、B、C、D，其中A、B、C為關(guān)機(jī)維護(hù)，D為開機(jī)維護(hù)。

維護(hù)模式A：拆解檢修，即對(duì)設(shè)備進(jìn)行大修，此情況下維護(hù)周期長，維護(hù)成本高。

維護(hù)模式B：局部檢修，對(duì)本體以外的部分子組件進(jìn)行維護(hù)或更換，維護(hù)費(fèi)用低于維護(hù)模式A。其中，維護(hù)B的所有工作包含在維護(hù)A內(nèi)。

維護(hù)模式C：小型維護(hù)，一般為電力設(shè)備的例行監(jiān)測(cè)、維護(hù)及調(diào)試。其中，維護(hù)C的所有工作包含在維護(hù)B內(nèi)。

維護(hù)模式D：一般為簡(jiǎn)單維護(hù)，例如變壓器的帶電清洗，此情況下組件仍可正常運(yùn)行。

通常情況下，失效率和故障概率被廣泛應(yīng)用于確定所需的維護(hù)模式，如模式A用于失效率高的組件，模式B、模式C、模式D用于失效率低的組件，但某些情況下具備一定的局限性，如冷卻系統(tǒng)的故障將導(dǎo)致變壓器處于高失效率水平，此時(shí)無需通過模式A進(jìn)行維護(hù)。

3 失效率

失效率是反映不同維護(hù)方式運(yùn)行狀況和維護(hù)效果的關(guān)鍵參數(shù)。為了定量評(píng)估組件維護(hù)前后的狀態(tài)，分別建立了基于HI和壽命降低因子的失效率計(jì)算模型。

3.1 基于HI的失效率計(jì)算

HI通常用于描述設(shè)備的劣化程度。組件的狀態(tài)可分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)、異常狀態(tài)和嚴(yán)重狀態(tài)[17]。HI越低，表示組件的狀態(tài)越差。

基于HI的失效率計(jì)算公式為

λ=Ke-ISEC

(1)

式(1)中：λ為失效率；K和C分別為比例參數(shù)和曲率參數(shù)，可以在采集到HI數(shù)據(jù)和構(gòu)件失效數(shù)據(jù)后通過反演計(jì)算得到；ISE為組件健康指數(shù)值(該值在0～100)，可通過檢測(cè)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。由式(1)可知，設(shè)備的ISE越高，意味著失效率λ越低，即組件的狀況越好。

3.2 基于壽命降低因子的失效率計(jì)算

電力設(shè)備在其使用期內(nèi)的失效率可以用浴盆曲線表示。浴盆曲線表示設(shè)備失效率與壽命之間的關(guān)系，由3個(gè)主要區(qū)域組成：早期故障期；正常工作區(qū)域；耗損失效期。通常，失效率λ在正常工作區(qū)域中保持恒定或緩慢增加，而在耗損失效期會(huì)急劇增加。兩個(gè)區(qū)域的失效率可以分別用式(2)和式(3)表示。

λnormal=Const≤T

(2)

(3)

式中：Cons為常量參數(shù)；α、β為服從韋伯分布的函數(shù)，其中α為比例參數(shù)，β為狀態(tài)參數(shù)；t為組件的壽命；T為兩個(gè)區(qū)域之間的截止點(diǎn)。

實(shí)際上，很難估計(jì)兩個(gè)區(qū)域之間的截止點(diǎn)T。因此綜合失效率函數(shù)可由式(4)表示，該式中不含參數(shù)T，即

表 3 不同維護(hù)模式下的η值Table3 The η value of different maintenance mode

表 2 不同模式的停機(jī)時(shí)間Table2 Outage time of different mode

表 1 維護(hù)成本的數(shù)據(jù)Table1 Data of maintenance cost

(4)

Cons、α和β由分量的λ(t)和t估計(jì)，每個(gè)分量的λ(t)和t的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在PMS中。在收集了組件數(shù)據(jù)樣本的λ(t)和t之后，利用最小二乘法對(duì)這3個(gè)參數(shù)進(jìn)行評(píng)估。

通過對(duì)異常情況組件進(jìn)行有效的維護(hù)操作，可以降低失效率，這類似于壽命曲線在失效率曲線圖中前移，如圖 2所示。為定量描述不同維護(hù)模式之間的失效率變化程度，提出了壽命降低因子η(0<η<1)的概念。維護(hù)后的等效壽命teq可通過式(5)計(jì)算，公式為

teq=Tactual(1-ηj)

(5)

式(5)中：Tactual通過式(4)的反演計(jì)算得到，為維護(hù)前的壽命；ηj為維護(hù)模式j(luò)的壽命降低因子。然后，通過將teq代入式(4)來計(jì)算維護(hù)后組件的失效率。

4 維護(hù)策略優(yōu)化模型

一般而言，良好的CBM策略通?；谠O(shè)備和電力系統(tǒng)中不同類型的數(shù)據(jù)，LCC數(shù)據(jù)在用于CBM優(yōu)化模型中可獲得經(jīng)濟(jì)效益，因此基于LCC理論對(duì)CBM策略進(jìn)行優(yōu)化。

4.1 電力設(shè)備的生命周期成本

電力設(shè)備的LCC分為5個(gè)部分，分別是投資成本、運(yùn)行成本、維護(hù)成本、故障成本和報(bào)廢成本。LCC的配置如圖 3所示。

圖 3 電力設(shè)備的LCCFig.3 LCC of power equipment

投資成本包括購買新設(shè)備、安裝等的成本。運(yùn)行成本通常包括能耗成本(僅針對(duì)變壓器)和檢測(cè)費(fèi)用。維護(hù)費(fèi)用來自維護(hù)操作、購買維護(hù)工具以及維護(hù)工程師的薪水。故障成本包括故障組件的維護(hù)成本和電力系統(tǒng)的中斷費(fèi)用。報(bào)廢成本通常包括廢料成本和回收成本。一般情況下，維護(hù)措施對(duì)投資成本、運(yùn)行成本和報(bào)廢成本影響很小，而對(duì)部件進(jìn)行維護(hù)后，不同的維護(hù)模式對(duì)故障成本和維護(hù)成本的影響會(huì)有較大的變化。

在采取有效的維護(hù)措施后，降低了故障成本，同時(shí)增加了維護(hù)成本。因此，在優(yōu)化維護(hù)策略時(shí)，平衡維護(hù)成本與故障成本具有重要意義。將故障成本和維護(hù)成本作為維護(hù)策略優(yōu)化模型的指標(biāo)。

4.2 故障成本及維護(hù)成本

由于意外故障而出現(xiàn)的組件故障會(huì)導(dǎo)致兩種類型的故障成本。

4.2.1 維護(hù)成本RF

維護(hù)成本RF來自故障組件的維護(hù)操作，計(jì)算公式為

(6)

式(6)中：Nt為維護(hù)周期的劃分周期數(shù)；N為變電站中組件的數(shù)量；dt為周期t的長度；D為維護(hù)周期的總長度；F(t)j為周期t中由組件j引起的維護(hù)費(fèi)用。

4.2.2 中斷費(fèi)用RC

故障組件可能會(huì)導(dǎo)致斷電事件。電力中斷的嚴(yán)重程度可以由中斷成本RC來描述，計(jì)算公式為

(7)

式(7)中：Cf為單位中斷成本，元/(MW·h)；S為變電站狀態(tài)的總數(shù)； EENSS(t)為變電站狀態(tài)總數(shù)S在t時(shí)段的EENS，由式(8)估算，即

EENSs=Ps(t)CDsTs

(8)

式(8)中： CDs為狀態(tài)s的負(fù)載削減；Ts為狀態(tài)s的持續(xù)時(shí)間；Ps(t)為s在周期t中的狀態(tài)概率，利用設(shè)備的不可用性通過蒙特卡洛方法進(jìn)行評(píng)估。不可用性的計(jì)算公式為

(9)

式(9)中：MTTR為平均修復(fù)時(shí)間，變壓器和斷路器的MTTR估計(jì)為175.2h和87.6h；U(t)j為周期t中組件j的不可用性。

4.2.3 維護(hù)成本RM

維護(hù)活動(dòng)涉及修理或更換異?；蚶匣考?，這需要大量的費(fèi)用來購買新部件、專用維護(hù)工具并支付維護(hù)工程師的薪水。不同維護(hù)方式之間的費(fèi)用通常是通過對(duì)維護(hù)費(fèi)用的歷史記錄來計(jì)算的。

4.3 總費(fèi)用及維護(hù)模型流程

故障成本與維護(hù)成本之和定義為總成本AF，公式為

AF=RF+RC+RM

(10)

在此基礎(chǔ)上，通過選擇最優(yōu)的維護(hù)策略，建立CBM優(yōu)化模型的目標(biāo)，維護(hù)策略流程如圖 4所示。

圖 4 維護(hù)策略優(yōu)化流程Fig.4 The procedure of maintenance strategy optimization

由圖 4可知，維護(hù)策略流程具體步驟如下。

(1)根據(jù)電氣主接線圖及各部件的互連關(guān)系，將變電站劃分為不同的維護(hù)單元。

(2)異常組件的維護(hù)方式取決于故障或缺陷的位置和嚴(yán)重程度。在此基礎(chǔ)上，提出了替代維護(hù)策略。

(3)由HI和壽命降低因子計(jì)算組件的失效率。

(4)計(jì)算不同備用維護(hù)策略成本，并選取總成本最小的最優(yōu)維護(hù)策略。

5 案例分析

5.1 案例介紹

圖5 為220kV變電站的電氣主接線圖。該變電站有3個(gè)并聯(lián)的電流路徑，每個(gè)路徑由1個(gè)變壓器和3個(gè)不同電壓等級(jí)的斷路器組成。電力從220kV一側(cè)傳輸?shù)?10kV和10kV一側(cè)。變壓器T1的類型為SFPSZ7-120000/220，T2和T3的類型為SFSZ10-180000/220。3個(gè)220kV斷路器(HDL1，HDL2和HDL3)的類型為GL314，3個(gè)110kV斷路器(MDL1，MDL2和MDL3)的類型為LTB145D1/B，3個(gè)10kV斷路器(LDL1，LDL2和LDL3)的類型為10-VPR-32C(D)。將斷路器用于連接總線和變壓器。所有正常條件分量的ISE為100。為簡(jiǎn)化計(jì)算，假定線路和總線的失效率為1。

圖 5 變電站電氣主接線圖Fig.5 The electric main wiring diagram of the substation

表 1 顯示了不同維護(hù)方式的維護(hù)成本和修復(fù)成本。這些成本是根據(jù)維護(hù)操作的歷史記錄估算的。不同維護(hù)方式的平均停機(jī)時(shí)間如表 2所示。不同維護(hù)方式的壽命降低因子如表 3所示。單位中斷成本為12200元/(MW·h)，采用國內(nèi)生產(chǎn)總值法(GDP)進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)變電站的配置以及變壓器和斷路器的互聯(lián)關(guān)系，將變電站分為3個(gè)維護(hù)單元，如圖 5所示。每個(gè)單元都是一條路徑，其中包括1個(gè)變壓器和3個(gè)斷路器。

在日常檢查中，維護(hù)工程師在一個(gè)變壓器和兩個(gè)斷路器中發(fā)現(xiàn)了一些缺陷，所有這些組件都需要維護(hù)。檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的信息以及這些組件的狀態(tài)如表 4所示。根據(jù)缺陷的位置和嚴(yán)重程度，應(yīng)通過維護(hù)模式B維護(hù)T2和MDL2。HDL1應(yīng)采用維護(hù)模式A進(jìn)行維護(hù)，因?yàn)榛A(chǔ)沉降將會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)備產(chǎn)生影響。

表 4 組件的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和測(cè)試數(shù)據(jù)Table4 Inspection data and test data of the components

基于此，根據(jù)樣本數(shù)據(jù)和第3節(jié)的方法，分別估算了變壓器和斷路器的參數(shù)K、C、Cons、α和β，結(jié)果如表 5所示?；贖I和年齡降低因子的失效率計(jì)算結(jié)果，如表 6所示。

表 5 參數(shù)計(jì)算結(jié)果Table5 The parameters calculation result

表 6 失效率計(jì)算結(jié)果Table6 Calculation result of failure rate

5.2 維護(hù)策略

維護(hù)部門要求在15d內(nèi)消除所有部件的缺陷。為了降低變電站的風(fēng)險(xiǎn)，負(fù)荷調(diào)度部門降低了變電站的負(fù)荷水平。這15d平均有功功率估計(jì)為215MW，滿足變電站的N-1原則。為進(jìn)一步說明所提策略的先進(jìn)性，此處選擇文獻(xiàn)[12-13]作為比較對(duì)象。基于此，設(shè)計(jì)了5種維護(hù)策略，如表 7 所示。

表 7 5種可選策略Table7 Five alternative strategy

策略 1 和策略2為所提策略優(yōu)化結(jié)果，為了保證變電站的供電能力，兩個(gè)檢修單元應(yīng)有序檢修，而不能同時(shí)檢修。第3種和第4種策略分別對(duì)應(yīng)了文獻(xiàn)[12]和文獻(xiàn)[13]，它們不考慮維護(hù)單元，按順序?qū)@些組件進(jìn)行維護(hù)，因此修復(fù)時(shí)間較長。策略5 僅作為比較參考，該策略選擇同時(shí)維護(hù)3個(gè)組件，維護(hù)停機(jī)時(shí)間僅為5d。

5.3 維護(hù)策略的選擇

采用第3節(jié)的方法計(jì)算了每個(gè)維護(hù)周期內(nèi)3種不同時(shí)期的成本，并最終估算出每種策略的總成本。策略1計(jì)算結(jié)果如表 8所示。

表 8 策略1的計(jì)算結(jié)果Table8 Calculation results of strategy 1

同理，可得其余策略的總成本，計(jì)算結(jié)果如表 9所示。策略1 在5種策略中總成本最小，為最優(yōu)策略。

表 9 其他4種策略的運(yùn)算結(jié)果Table9 Calculation results of other 4 strategies

從表 9 的計(jì)算結(jié)果可以看出，由于確定了異常部件的維護(hù)方式，所以各備選策略的維護(hù)成本相同。但是，策略1和策略2的中斷成本明顯小于其他策略。在策略3和策略4中，分別對(duì)T2和MDL2進(jìn)行維護(hù)，增加了變電站的維護(hù)時(shí)間和潛在風(fēng)險(xiǎn)。因此，組件一起維護(hù)可以明顯降低中斷成本。另外，策略5的計(jì)算結(jié)果表明，同時(shí)進(jìn)行所有設(shè)備的維護(hù)是不合理的。策略5的中斷成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其余策略，原因是變電站有功功率超出T3的輸電能力。因此，應(yīng)有序地維護(hù)不同維護(hù)單元中的組件。

策略1與策略2的區(qū)別在于異常組件的維護(hù)優(yōu)先級(jí)。計(jì)算結(jié)果表明，策略1優(yōu)于策略2，因?yàn)槠湫迯?fù)成本和中斷成本較低。通過對(duì)原因的進(jìn)一步分析，維護(hù)2個(gè)單元的可靠性低于維護(hù)1個(gè)單元。優(yōu)先安排T2和DL2的維護(hù)行動(dòng)，可以更好地提高可靠性，降低組件和變電站的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在優(yōu)化維護(hù)策略時(shí)，應(yīng)優(yōu)先維護(hù)失效率較高的部件，以達(dá)到總成本更低的目的。

6 結(jié)論

針對(duì)當(dāng)前傳統(tǒng)的基于狀態(tài)的電力設(shè)備維護(hù)策略在維護(hù)策略不足等問題，提出了一種基于多源數(shù)據(jù)分析的變電站狀態(tài)的CBM策略優(yōu)化方法。引入了維護(hù)單元的概念，通過變電站電氣主接線圖和不同組件之間的關(guān)聯(lián)可將變電站劃分為不同的維護(hù)單元，而后引入了基于健康指數(shù)(HI)和壽命降低因子的失效率計(jì)算模型，最后建立了LCC理論的CBM優(yōu)化模型并進(jìn)行了針對(duì)性實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論。

(1)維護(hù)單元概念的引入可以達(dá)到對(duì)該組件內(nèi)組件進(jìn)行統(tǒng)一維護(hù)而變電站整體影響較小。

(2)基于失效率計(jì)算模型能有效地利用更多的數(shù)據(jù)來估算模型中參數(shù)從而達(dá)到更高的精準(zhǔn)度。

(3)基于LCC理論模型建立的CBM優(yōu)化策略能有效地減少變電站的維護(hù)時(shí)間，降低維護(hù)成本，并提高變電站的供電可靠性。