CN101859409A - 基于风险评估的输变电设备状态检修体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于风险评估的输变电设备状态检修体系。该体系由软件支撑模块、设备信息收集模块、设备状态诊断评价模块、设备风险评估分析模块、设备检修策略辅助决策模块、评价与考核模块共六个模块组成，六个模块依次连接、相互依托自下而上构成金字塔型决策流程。本发明对电网的数据信息与设备维护实施了一整套完整体系，在对风险进行定量化计算的情况下为输变电设备制定动态的、及时的、高可靠性而又经济的维修计划，大大减少不必要的维修，降低因维修造成的设备损伤，节约维修与管理成本，提高电网可靠性。

Description

基于风险评估的输变电设备状态检修体系

技术领域

本发明涉及输变电设备状态评价及决策领域，具体是基于风险评估的输变电设备状态检修体系。

背景技术

随着电力***的快速发展，***规模的不断扩大，***内设备数量的快速增长，传统的对输变电设备状态不做评估直接进行“一刀切”式的定期检修模式因为检修时间固定，存在检修不足和检修过剩的弊端。检修不足，应修设备不能进行及时修理，造成输变电设备故障率提高；检修过剩，造成大量人力、物力浪费，过度检修造成设备不可逆损伤使设备寿命减短，不必要的检修加大设备故障风险。据此，固定的检修模式已经越来越不适应电网设备维修和经济运行的发展需要。状态检修是一种动态的、根据设备实时状态的一种检修模式，能够根据设备的投运前基础信息、运行中信息、故障和事故情况、试验(预试)数据、同类设备家族参考信息以及其它相关的信息以及实时在线监测数据诊断设备状况，制定灵活检修方式的一种维修方式，做到设备“应修必修，修必修好”，不仅可以大大地节约维修成本，而且可以减少因不必要的维修造成的设备故障，提高维修速度和维修质量，提高电网供电可靠性和电网运行的经济性。

现阶段，国内电力***用于状态检修工作中的决策***只是把风险评估值作为制定检修计划的参考值，并没有真正把其作为电力***开展状态检修的必要环节；用于电力***中设备的风险评估值并不是依据客观的、有说服力的计算方法计算得出而只是采用经验值。因为缺少风险评估模型和定量的风险评估指标的精确数据，使得风险值依赖于评估者的个人经验，得出的风险评估值因为个人主观因素所占比重大容易因为个人经验造成风险评估失效，造成维修不足或维修冗余。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一套针对输变电设备基于风险的状态检修管理体系，综合衡量设备可靠性和经济性，以提高维修的针对性和科学性，在保障设备可靠性水平不变的前提下降低维修成本，提高***运行的经济性的基于风险评估的输变电设备状态检修体系。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

基于风险评估的输变电设备状态检修体系，由软件支撑模块、设备信息收集模块、设备状态诊断评价模块、设备风险评估分析模块、设备检修策略辅助决策模块、评价与考核模块共六个模块组成，六个模块依次连接、相互依托自下而上构成金字塔型决策流程。

1.软件支撑模块，为基于风险评估的状态检修理论的实现提供现实基础，是用计算机实现基于风险评估的状态检修工作指导实际维修工作的前提。

2.设备信息收集模块为整个***的基础，将接收到的数据信息经过分析、过滤、提取、转换、分类存储，形成所需格式的数据信息，为整个***提供数据源。

3.设备状态诊断评价模块是整个***中两个核心模块的其中一块。其在信息收集模块已收集到信息数据的基础上，通过已建立的设备故障诊断模型及设备状态评价导则对设备实时运行状态进行评价，评价结果作为风险评估基础传到风险评估分析模块。

4.设备风险评估分析模块是整个***中两个核心模块的另一块。该模块在前模块即状态诊断模块基础上，通过设备安全风险模型和风险评估规程对设备风险值进行精细化计算，得出设备风险等级。

5.设备检修策略辅助决策模块。在前面得出的设备状态评价结果和设备风险等级基础上，综合平衡安全性和经济性对输变电状态检修计划进行决策。

6.评价与考核模块对对安全风险评估体系的有效性、风险防范策略的适应性、工作目标实现程度、工作绩效等进行评估，确定风险评估工作取得的成效。

上述软件支撑模块，为基于风险评估的状态检修理论的实现提供现实基础，是用计算机实现基于风险评估的状态检修工作指导实际维修工作的前提。从进行状态评价和风险评估到进行最后决策，整个过程不仅涉及电力***中多个不同的***，而且还牵涉到很多不同的工作部门和人员。无论是数据交互还是工作管理都需要利用现今发展的计算机技术对整个决策工作进行辅助从而达到提高效率和正确率的目标。进行实用化的工程软件，要求软件界面友好，操作简单，符合现场工作人员的操作习惯。软件需要具备良好的稳定性和可扩充性，便于***后续的开发。

上述设备信息收集模块，通过***提供的标准数据接口与企业间其他应用***进行接口，使电网中已有的技术监督***、生产MIS***、SCADA***获得的关于输变电设备的设备台账、历史缺陷、家族缺陷收集、汇总设备投运前基础信息、运行中信息、故障和事故情况、试验(预试)数据、同类设备家族参考信息、电网网络拓扑、潮流数据、运行方式、预测负荷曲线以及其它相关的信息，为设备的状态评价和风险评估奠定数据基础。同时信息模块还可进行手工录入工作，满足日常巡检产生的数据及其他数据录入需要。***全部信息通过检索可进行设备台帐、基础信息、历史缺陷、设备故障统计情况、检修策略、评价导则、操作流程等查询，可通过选择变电站或设备单元获取数据；可对设备故障诊断模型、设备安全风险模型、状态评价导则和风险评估规程等进行修订。

上述设备状态诊断评价模块包括状态监测预警模块。设立预警阀值，***运行数据阀值越限发布预警消息。运用基于设备缺陷分级的状态评价方法建立输变电设备的状态评价模型。状态评价方法首先定义设备缺陷指数，然后通过对往年设备缺陷指数与故障数据的反演计算，得到设备故障概率与设备缺陷指数之间的数学关系。除了考虑受设备自身当前的状态的影响之外，同时也把设备自身和外部的因素也考虑在内。以变压器为例，它的运行年限、经受短路的次数以及过负荷的时间，还有运行时的气候条件等原因都将对它可能发生故障的概率产生一定的影响。缺陷分级指数评价方法是一种以设备缺陷为基础，同时又综合考虑设备自身因素和外部环境因素的影响的故障概率估算方法，可以建立设备当前状态与其故障概率之间更加准确的关联关系。对输变电设备进行缺陷分级，实际上是根据各种影响因素确定输变电设备的缺陷指数。对选中的输变电设备按照导则标准进行状态评价，为风险评估做好基础。

上述设备风险评估分析模块，建立安全风险模型，运用概率风险，通过对消缺时间、消缺费用、维修时间、维修费用、设备故障恢复供电时间和供电费用、人身和环境损失等风险指标建立一套符合输变电设备特点的风险评估定量化指标体系，对已经进行状态诊断的设备进行精量化的维修风险评估，得出维修风险值。维修风险值包含设备损失风险、人身环境风险、***损失风险和社会损失风险。通过设备损坏后的维修费用衡量设备损失风险；根据相应的国家标准对人身环境风险进行后果分级；通过自定义的严重度指标，从电压越限、潮流越限、电压失稳和连锁故障四个角度来衡量由于设备故障造成的对***坚强程度的削弱程度判定***损失风险；采用产电比的方法确定设备故障造成的社会损失风险。各风险值最后均以万元为单位的货币形式展现。

上述设备检修策略辅助决策模块，根据风险指标进行多目标决策，确定有缺陷设备维修的先后和时间，根据设备状态指标来确定维修等级和内容。根据用户需求对设备状态、设备风险、维修净收益、维修净收益率赋予相应的权重，得到综合指标，辅助决策模块通过对该指标进行综合比较，提出多种相应的综合降低设备安全总风险和收益最大化的措施，实现安全、效能和成本之间的综合平衡，在保证电网、设备和人身安全并满足环保的要求的前提下，优化资产管理，平衡可靠性及经济性，达到综合平衡最优。

上述评价与考核模块，在安全风险评估工作开展过程中，对安全风险评估体系的有效性、风险防范策略的适应性、工作目标实现程度、工作绩效等进行评估，确定风险评估工作取得的成效，查找工作中存在的问题，提出持续改进的措施和建议。

本发明与现有技术相比有以下优点：

1.数据体系更完善。基于一体化集成数据平台的输变电设备数据管理体系：数据通过风险评估***提供的标准数据接口进行数据采集，可以获取包括电网中已经使用的生产管理***、监督***、SCADA***及在线监测***和手工录入等数据，内容涉及设备规划、设计、制造、投运、运行、维护、检修、试验、同类设备家族数据等信息，全部数据使用统一格式，建立对象ID、职务、权限之间的两两对应关系可以进行以单个设备或以变电站方式查询。

2.输变电设备状态风险可靠性评价的数据模型和定量化计算。综合考虑预防性试验、巡检、历史运行记录等多方面因素建立设备状态风险评价模型，创造性的运用反演计算的方法得到输变电设备故障概率的全面实时指标，实现对设备状态风险的定量化科学评价。做到扣分项有据可依有理可循，避免个人主观因素对判断结果的影响，使状态评价结果更加客观更加具有说服力。结合设备可靠性数据、日常监视/检测/试验等技术监督数据和设备的在线监测数据，对收集到的设备信息进行诊断，确定设备本身的健康/故障状态和发展变化趋势；结合安全、环境、效益和政治地位等方面风险指标建立基于货币指标的设备风险评价模型，最后根据经济成本合理化作出维修决策。

3.基于概率风险评估值的***化分析和科学辅助决策方法：从设备损失风险、人身环境风险、***损失风险和社会损失风险四个方面提出多种相应的综合降低设备安全总风险的措施，达到了安全、效能和成本之间的综合平衡，在保证电网、设备和人身安全并满足环保的要求的前提下，优化资产管理，平衡可靠性及经济性，达到综合平衡最优；定期开展计算分析，动态分析维修行为。基于先进的风险理论进行输变电设备维修的优化，实现保障可靠性不变前提下的维修成本最小化，实现了辅助决策的科学化。用于指导输变电设备选型、状态维修、技改大修、停电检修、运行管理及电网建设等工作。打破了电力***“设备”与“***”各自为战的现状。

本发明对电网的数据信息与设备维护实施了一整套完整流程，避免了电网内不同维护***的重复使用，保证了电网信息管理。通过设备故障诊断模型和运用定量化的计算方法得出设备状态评价导则及设备风险评估的必经环节，为输变电设备制定动态的、及时的、高可靠性而又经济的维修计划，大大减少不必要的维修，降低因维修造成的设备损伤，节约维修与管理成本，提高电网可靠性。

附图说明

图1本发明基于风险评估的输变电设备状态检修体系示意图。

图2本发明基于风险评估的输变电设备状态检修体系的具体构成示意图。

图3本发明状态评价的流程示意图。

图4本发明风险评估***的构成示意图。

图5本发明多目标风险决策准则示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括软件支撑模块、设备信息收集模块、设备状态诊断评价模块、设备风险评估分析模块、设备检修策略辅助决策模块、评价与考核模块。其中软件支撑模块为整个状态检修工作的实现提供一个实用化的辅助手段，是用计算机实现基于风险评估的状态检修工作指导实际维修工作的前提；设备信息收集模块为整个辅助决策***的基础，从数据平台获取整个***的数据，为整个评价与评估工作提供数据源；设备状态诊断评价模块，运用基于设备缺陷分级的状态评价方法建立输变电设备的状态评价模型，对设备状态进行诊断，将结果传给风险评估分析模块；设备风险评估分析模块通过评估风险指标和决策指标与状态诊断结果进行风险计算，定量计算设备风险值；设备检修策略辅助决策模块根据前面已有的状态诊断结果和风险评估值得出维修类型，制定应对措施；评价与考核模块，根据状态检修工作取得的成效最后进行绩效评价与改进。

图2给出了具体的实例中基于风险的输变电设备状态检修体系的构成。

软件支撑模块，为基于风险评估的状态检修理论的实现提供现实基础，是用计算机实现基于设备风险评估的状态检修工作指导实际维修工作的前提。软件支撑模块为设备状态诊断评价、设备风险评估分析和设备检修策略辅助决策等模块搭建统一平台，实现数据支撑和评估决策功能。状态诊断评价和风险评估分析工作不仅涉及到电力***中多个不同的***，而且也涉及到不同的生产和管理部门和人员，需要完备、标准、统一的数据交互接口，提供先进的存储技术，便于程序调用、查询和修改，能够提供信息输入和存储的平台，为状态检修工作提供便捷、高效的计算机实现方法。作为实用化的工程软件，要求软件界面友好，操作简单，符合现场工作人员的操作习惯。软件需要具备良好的稳定性和可扩充性，便于***后续的开发。程序具备良好的可视化功能，能够提供图形、报表等多样的展现方式，实现检修管理的计算机化。

设备信息收集模块包括两部分功能：数据管理和***维护。数据管理主要针对状态检修及风险评估所需数据进行管理和维护。整个体系的数据需求涉及生产MIS***、技术监督***、SCADA/EMS***、电气设备在线监测中心等多个***，同时应具备人工导入数据的功能。抽取的数据包括台帐、运行、修试、缺陷、试验、预试数据、在线监测等数据，在评估***中按变电站为基本单元获取数据。数据通过***提供的标准数据接口进行数据采集，同步实时监测数据、历史试验数据以及设备基础数据。数据标准接口具备可控性，***能够按照用户的需求进行数据库同步(包括同步起始时间、同步频率、同步机制等)。***维护主要完成状态评价和风险评估的导则的更新与维护、***初值设定等功能。

设备状态诊断评价模块如图3所示，设备缺陷与故障之间存在比较紧密的联系。通常情况，故障是缺陷随着时间的推移在内、外因的作用下逐渐发展的必然结果。缺陷指数是用于反映变压器(电抗器)缺陷等级及严重程度的参数，数值越大，表明缺陷越严重，对应的故障率越高。以变压器为例，变压器缺陷等级分为无缺陷、一般缺陷、严重缺陷和危急缺陷四级，各缺陷等级所对应的基本缺陷指数分别为0、1、2和3。然后根据分级的基本因素对缺陷指数进行微调，如果是严重缺陷或危急缺陷，则还要根据分级的附加因素进行进一步的微调。所谓基本因素是确定变压器缺陷等级和缺陷指数的最主要的依据，主要包括例行性试验数据和巡视结果。附加因素则综合考虑了其他因素的综合影响，包含诊断性试验数据、变压器本身的历史数据、环境因素和人员因素。在综合考虑了这些因素的作用之后，最后得出变压器的最终缺陷指数，然后利用已经建好的缺陷指数-故障率模型，估算变压器的故障率，为状态评价和检修提供依据。

设备风险评估分析模块，建立一套符合输变电设备特点的风险评估定量化指标体系对设备故障造成的后果进行详细量化，从设备损失、人身环境损失、***损失和社会损失四个角度进行***而全面的计算。设备自身风险通过设备损坏后的维修费用来衡量，而人身环境风险则根据相应的国家标准，进行后果分级。***风险通过自定义的严重度指标，从电压越限、潮流越限、电压失稳和连锁故障四个角度来衡量由于设备故障造成的对***坚强程度的削弱。设备故障造成的社会风险则采用产电比的方法。

由于用户对风险的偏好和可接受程度不同，风险指标应当作为维修决策的辅助手段。根据风险决策理论，应用风险指标可以对维修的计划和维修的方式给出相应的决策建议。风险作为一个复合指标，无法根据风险指标的大小确定维修的内容。因此在设备检修策略辅助决策模块中根据风险指标进行多目标决策，来确定有缺陷设备维修的先后和时间，根据设备状态指标来确定维修等级和内容。在进行多目标风险决策时用户可以根据自己的需求对设备状态、设备风险、维修净收益、维修净收益率赋予相应的权重，进而得到综合指标，设备检修策略辅助决策模块通过对该指标进行综合比较，给出维修决策的辅助性建议。结合状态评价结果，参考国家相应标准得到最终的维修内容和辅助建议。

Claims (7)

1.基于风险评估的输变电设备状态检修体系，其特征在于，由软件支撑模块、设备信息收集模块、设备状态诊断评价模块、设备风险评估分析模块、设备检修策略辅助决策模块、评价与考核模块共六个模块组成，六个模块依次连接、相互依托自下而上构成金字塔型决策流程；

1)软件支撑模块，为基于风险评估的状态检修理论的实现提供现实基础，是将基于风险评估的状态检修工作用于指导实际维修工作的前提；

2)设备信息收集模块为整个***的基础，将接收到的数据信息经过分析、过滤、提取、转换、分类存储，形成所需格式的数据信息，为整个***提供数据源；

3)设备状态诊断评价模块是整个***两个核心模块的其中一块，其在信息收集模块已收集到信息数据的基础上，通过已建立的设备故障诊断模型及设备状态评价导则对设备实时运行状态进行评价，评价结果作为风险评估基础传到风险评估模块；

4)设备风险评估分析模块是整个***两个核心模块的另一块，该模块在设备状态诊断评价模块基础上，通过设备安全风险模型和风险评估导则对设备风险值进行精细化计算，得出设备风险值和风险等级；

5)设备检修策略辅助决策模块在前面得出的设备状态评价结果和设备风险等级基础上对输变电状态检修计划进行决策；

6)评价与考核模块对安全风险评估体系的有效性、风险防范策略的适应性、工作目标实现程度、工作绩效等进行评估，确定风险评估工作取得的成效。

2.根据权利要求1所述的基于风险评估的输变电设备状态检修体系，其特征在于，所述软件支撑模块，为基于风险评估的状态检修理论的实现提供现实基础，是用计算机实现基于风险评估的状态检修工作指导实际维修工作的前提，从进行状态评价和风险评估到进行最后维修决策，整个过程不仅涉及电力***中多个不同的***，而且还牵涉到很多不同的工作部门和人员，无论是数据交互还是工作管理都需要利用现今发展的计算机技术对整个决策工作进行辅助从而达到提高效率和正确率的目标，进行实用化的工程软件，要求软件界面友好，操作简单，符合现场工作人员的操作习惯，软件需要具备良好的稳定性和可扩充性，便于***后续的开发。

3.根据权利要求1所述的基于风险评估的输变电设备状态检修体系，其特征在于，所述设备信息收集模块，通过***提供的标准数据接口与企业间其他应用***进行接口，使电网中已有的技术监督***、生产MIS***、SCADA***获得的关于输变电设备的设备台账、历史缺陷、家族缺陷收集、汇总设备投运前基础信息、运行中信息、故障和事故情况、预试试验数据、同类设备家族参考信息、电网网络拓扑、潮流数据、运行方式、预测负荷曲线以及其它相关的信息，为设备的状态评价和风险评估奠定数据基础。

4.根据权利要求1所述的基于风险评估的输变电设备状态检修体系，其特征在于，所述设备状态诊断评价模块包括状态监测预警模块，设立预警阀值，***运行数据阀值越限发布预警消息，运用基于设备缺陷分级的状态评价方法建立输变电设备的状态评价模型，状态评价方法首先定义设备缺陷指数，通过对往年设备缺陷指数与故障数据的反演计算，同时考虑设备自身因素和外部影响，得到设备故障概率与设备缺陷指数之间的数学关系，缺陷分级指数评估方法是一种以设备缺陷为基础，同时又综合考虑设备自身因素和外部环境因素的影响的故障概率估算方法，可以建立设备当前状态与其故障概率之间更加准确的关联关系，对输变电设备进行缺陷分级，实际上是根据各种影响因素确定输变电设备的缺陷指数，对选中的输变电设备按照导则标准进行状态评价，为风险评估做好基础。

5.根据权利要求1所述的基于风险评估的输变电设备状态检修体系，其特征在于，所述设备风险评估分析模块，建立安全风险模型，运用概率风险，通过对消缺时间、消缺费用、维修时间、维修费用、设备故障恢复供电时间和供电费用、人身和环境损失等风险指标建立一套符合输变电设备特点的风险评估定量化指标体系，维修风险值包含设备自身风险、人身环境风险、***风险和社会风险，对已经进行状态诊断的设备进行精量化的检修风险评估，得出检修风险值；通过设备损坏后的维修费用衡量设备损失风险；根据相应的国家标准对人身环境风险进行后果分级；通过自定义的严重度指标，从电压越限、潮流越限、电压失稳和连锁故障四个角度来衡量由于设备故障造成的对***坚强程度的削弱程度判定***损失风险；采用产电比的方法确定设备故障造成的社会损失风险。

6.根据权利要求1所述的基于风险评估的输变电设备状态检修体系，其特征在于，所述设备检修策略辅助决策模块，根据风险指标进行多目标决策，确定有缺陷设备维修的先后和时间，根据设备状态指标来确定维修等级和内容，根据用户需求对设备状态、设备风险、维修净收益、维修净收益率赋予相应的权重，得到综合指标，辅助决策模块通过对该指标进行综合比较，提出多种相应的综合降低设备安全总风险和收益最大化的措施，实现安全、效能和成本之间的综合平衡，在保证电网、设备和人身安全并满足环保的要求的前提下，优化资产管理，平衡可靠性及经济性，达到综合平衡最优。

7.根据权利要求1所述的基于风险评估的输变电设备状态检修体系，其特征在于，所述评价与考核模块，在安全风险评估工作开展过程中，对安全风险评估体系的有效性、风险防范策略的适应性、工作目标实现程度、工作绩效等进行评估，确定风险评估工作取得的成效，查找工作中存在的问题，提出持续改进的措施和建议。

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