CN110400001B - 一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法 - Google Patents

一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及优化方法领域，更具体地，涉及一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法，在建立电缆***的风险评估模型，计算模型中电线***风险与巡检周期的函数关系，从现有的巡检周期中获取需要的数值和约束条件，计算最优化的巡检周期。电缆***风险评估模型中，电缆故障概率实时反应电缆***的故障情况，电缆各部件风险值随之动态变化。采用本发明专利方案可以根据各部件动态风险值实时计算出对应的最优巡检周期，合理分配运维管理资源，对电缆线路各部件实行差异化巡检，可以大大降低电缆***整体风险值。

Description

一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法
技术领域
本发明涉及优化方法领域，更具体地，涉及一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法。
背景技术
随着电力电缆检测技术发展，局部放电检测、护层电流监测、红外测温等逐步应用于电缆巡检测试工作中，理论上可以通过巡检提前发现电缆运行过程中的隐患或缺陷从而避免故障的发生，但由于目前状态检测技术与人工巡检疏忽等问题限制，实际上只能消除所有缺陷或隐患中部分的缺陷或隐患。假设每次巡检均可消除一定数量的隐患缺陷，巡检次数越多显然可以大大降低电缆故障概率，所以巡检周期或一年内巡检频率也会影响电缆故障发展，通过合理设置巡检周期可以保证电缆***的稳定运行。
但目前电力公司大多采用定期巡检方式开展电力电缆运维工作，巡检周期的制定有较大的人为主观因素。另一方面，随着城市化建设推进，大量电缆线路投运，巡检任务日益增多，定期检修势必会受到人力资源约束，并且电缆设备可靠性较高，定期检修也会造成不必要的资源浪费。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中定期巡检的方式造成不必要的资源浪费，提供一种在相同的人员消耗下，协调分配各部件巡检任务与周期从而降低电缆***风险的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法，包括以下步骤：
步骤一：获取电缆部件的故障率，对电缆线路的重要性进行风险系数取值，计算电缆***的风险值，计算公式如下：
Figure GDA0002192885280000011
其中，R为电缆***的故障风险值；Ri为电缆线路的故障风险值；Rij为电缆部件故障风险值；fij为电缆部件故障率；Ii为风险系数；N为电缆***中电缆线路的数量，M为电缆线路中电缆部件的种类；
步骤二：确定电缆线路部件的巡检周期Tij与电缆***风险值R的数值关系，公式如下：
Figure GDA0002192885280000021
其中，α为巡检消除的缺陷或隐患与所有缺陷或隐患比例系数；β为缺陷发展成故障的比例系数；kij为电缆线路各类部件的隐患增长速度；hij为一年巡检频率,单位为次数；FN为所有故障案例之和；
步骤三：设定电缆部件的路径巡检周期不大于一个月，精细化巡检周期不大于6个月为约束条件；计算该约束条件下，电缆***风险值R为最小值时，最优化的电缆线路部件的巡检周期的值，计算公式如下：
Figure GDA0002192885280000022
其中，α为巡检消除的缺陷或隐患与所有缺陷或隐患比例系数；β为缺陷发展成故障的比例系数；kij为电缆线路各类部件的隐患增长速度；hij为一年巡检频率,单位为次数；FN为所有故障案例之和。
优选的，所述电缆部件分为五个种类，分别为电缆通道、电缆终端、中间接头、电缆本体和接地***；电缆通道的巡检为路径巡检，电缆终端、中间接头、电缆本体和接地***为精细化巡检，即Tij具体为电缆通道巡检Ti1，电缆终端巡检Ti2；中间接头巡检Ti3；电缆本体巡检Ti4；接地***巡检Ti5，步骤三中的约束公式如下：
Ti2≤183；Ti3≤183；Ti4≤183；Ti5≤183；Ti1≤30
其中，一个月定义为30天，6个月定义为183天。
优选的，对所述步骤三中的函数增加工作量约束条件，工作量为时间间隔Y内巡检频率h，将现有的巡检方案工作量视为约束条件中工作量最大限值W0，以精细化巡检为标准工作量，并认为路径巡检4次的工作量等于精细化巡检1次，得到工作量的计算公式如下并计算现有巡检方案的工作量，
Figure GDA0002192885280000023
其中，hi1、hi2、hi3、hi4、hi5分别为电缆通道、电缆终端、中间接头、电缆本体和接地***的巡检频率；Y为一年。
步骤三中的另一个约束条件是
Figure GDA0002192885280000031
优选的，α的取值公式为：
Figure GDA0002192885280000032
其中，n为理论上可通过巡检工作检测到的故障隐患总数；nd为实际上通过巡检消除的故障隐患数量，nud为实际工作中未通过巡检消除的故障数。
优选的，根据现有的巡检方案中的路径巡检周期和精细化巡检周期，将各线路部件故障案例数nij、α值和对应的现有的巡检周期代入步骤二中的公式，可得到βkij的值。
优选的，按照电缆部件的服役时间进行分类，计算不同服役时间下的不同电缆部件的故障率，在所述步骤一的fij的计算公式如下：
Figure GDA0002192885280000033
其中，nij为各电缆部件故障案例数；FN为所有故障案例之和。
优选的，在所述步骤一中，根据电缆线路的服役时间对应服役时间相同的电缆部件，计算电缆线路的风险故障率。
与现有技术相比，有益效果是：电缆***风险评估模型中，电缆故障概率实时反应电缆***的故障情况，电缆各部件风险值随之动态变化。采用本发明专利方案可以根据各部件动态风险值实时计算出对应的最优巡检周期，合理分配运维管理资源，对电缆线路各部件实行差异化巡检，可以大大降低电缆***整体风险值。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例
以某地市21条高压电缆线路为例，一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法，包括以下步骤：
步骤一：建立电缆***的风险评估模型，具体为：建立电缆部件故障率，对电缆线路的重要性进行重要度取值，作为风险系数。
具体的，电缆部件为电缆线路的组成，分为电缆通道、电缆本体、中间接头、终端与接地***，对各类电缆部件按照服役时间进行分类，统计各服役时间下各类电缆部件引起电缆***发生故障的案例数与所有故障数，得到不同的电缆部件故障概率的计算公式为：
Figure GDA0002192885280000041
其中，nij为不同电缆部件引起电缆***发生故障的案例数；FN为所有故障数。即各电缆部件的计算表达式为：
电缆通道
Figure GDA0002192885280000042
电缆终端
Figure GDA0002192885280000043
中间接头
Figure GDA0002192885280000044
电缆本体
Figure GDA0002192885280000045
接地***
Figure GDA0002192885280000046
其中，ng(tg)为在服役时间为tg的电缆通道引起电缆***发生故障的案例数；nk(tk)为在服役时间为tk的电缆通道引起电缆***发生故障的案例数；nl(tl)为在服役时间为tl的电缆通道引起电缆***发生故障的案例数；nm(tm)为在服役时间为tm的电缆通道引起电缆***发生故障的案例数；nn(tn)为在服役时间为tn的电缆通道引起电缆***发生故障的案例数。
具体的，电缆线路的重要性与所述风险系数成正比，电缆线路中不同的电缆部件的风险系数一致。电缆线路重要性划分为若干等级，风险系数对应不同的等级并且在0-1中进行取值，不同等级的风险系数构成等差数列。
本实施例优选为电缆线路的重要性分为四个级别，分别为关键、重要、关注、一般，对应的风险系数分别为1、0.8、0.6、0.4。该分级为现有电网对电缆线路的分级，使得本模型更适应电网的实际应用。
根据上述公式计算或系数定值，得到风险评估模型公式如下：
Rij＝fij×Ii
其中，Rij为电缆部件故障风险值；fij为电缆部件故障率；Ii为风险系数。
进一步，对电缆线路风险评估进行建模，根据电缆线路的服役时间对应同一服役时间的电缆部件的故障率，电缆线路的风险评估模型公式如下：
Figure GDA0002192885280000051
其中，Ri为电缆线路的故障风险值。
更进一步，对电缆***的风险评估进行建模，电缆***的风险评估模型公式如下：
Figure GDA0002192885280000052
其中，R为电缆***的故障风险值。
表1为21条电缆线路的的电缆部件故障率、服役时间、风险系数和最后通过模型计算得出的电缆***风险值。
步骤二：确定电缆部件的巡检周期Tij与电缆***风险值R的数值关系，公式如下：
Figure GDA0002192885280000053
其中，α为巡检消除的缺陷或隐患与所有缺陷或隐患比例系数；β为缺陷发展成故障的比例系数；kij为电缆线路各类部件的隐患增长速度；hij为一年巡检频率,单位为次数；FN为所有故障案例之和；Tij具体为电缆通道巡检Ti1，电缆终端巡检Ti2；中间接头巡检Ti3；电缆本体巡检Ti4；接地***巡检Ti5。
其中，α的取值公式为：
Figure GDA0002192885280000054
其中，n为理论上可通过巡检工作检测到的故障隐患总数；nd为实际上通过巡检消除的故障隐患数量，nud为实际工作中未通过巡检消除的故障数。
其中，βkij的取值方法为根据表2中的现有的巡检方案中的路径巡检周期和精细化巡检周期，将各线路部件故障案例数nij、α值和对应的现有的巡检周期代入步骤二的公式中计算获得。
步骤三，设定电缆线路部件的路径巡检周期不大于一个月，精细化巡检周期不大于6个月为约束条件一，而电缆通道的巡检为路径巡检，电缆终端、中间接头、电缆本体和接地***为精细化巡检，即Ti2≤183；Ti3≤183；Ti4≤183；Ti5≤183；Ti1≤30；
将表2中现有的巡检方案工作量视为约束条件中工作量最大限值W0，以精细化巡检为标准工作量，并认为路径巡检4次的工作量等于精细化巡检1次，计算现有巡检方案的工作量，
Figure GDA0002192885280000061
得到工作量的最大值为382，即
Figure GDA0002192885280000062
为第二个约束条件。
计算两个约束条件下，电缆***风险值R为最小值时，最优化的电缆线路部件的巡检周期的值，计算公式如下：
Figure GDA0002192885280000063
Ti2≤183；Ti3≤183；Ti4≤183；Ti5≤183；Ti1≤30
Figure GDA0002192885280000064
最后的计算结果如表3所示。
本发明的有益效果：电缆***风险评估模型中，电缆故障概率实时反应电缆***的故障情况，电缆各部件风险值随之动态变化。采用本发明专利方案可以根据各部件动态风险值实时计算出对应的最优巡检周期，合理分配运维管理资源，对电缆线路各部件实行差异化巡检，可以大大降低电缆***整体风险值。
表1当前巡检方案下的电缆***故障概率与风险值
Figure GDA0002192885280000065
Figure GDA0002192885280000071
表2当前电缆***巡检周期与风险值
Figure GDA0002192885280000072
Figure GDA0002192885280000081
表3理论计算的电缆***最优巡检周期与风险值
Figure GDA0002192885280000082
Figure GDA0002192885280000091
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：获取电缆部件的故障率，根据电缆线路的重要性进行风险系数取值，计算电缆***的风险值，计算公式如下：
Figure FDA0002092284090000011
其中，R为电缆***的故障风险值；Ri为电缆线路的故障风险值；Rij为电缆部件故障风险值；fij为电缆部件故障率；Ii为风险系数；N为电缆***中电缆线路的数量，M为电缆线路中电缆部件的种类；
步骤二：确定电缆部件的巡检周期Tij与电缆***风险值R的数值关系，公式如下：
Figure FDA0002092284090000012
其中，α为巡检消除的缺陷或隐患与所有缺陷或隐患比例系数；β为缺陷发展成故障的比例系数；kij为电缆线路各类部件的隐患增长速度；hij为一年巡检频率,单位为次数；FN为所有故障案例之和；
步骤三：设定电缆线路部件的路径巡检周期不大于一个月，精细化巡检周期不大于6个月为约束条件；计算该约束条件下，电缆***风险值R为最小值时，最优化的电缆线路部件的巡检周期的值，计算公式如下：
Figure FDA0002092284090000013
其中，α为巡检消除的缺陷或隐患与所有缺陷或隐患比例系数；β为缺陷发展成故障的比例系数；kij为电缆线路各类部件的隐患增长速度；hij为一年巡检频率,单位为次数；FN为所有故障案例之和。
2.根据权利要求1所述的一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法，其特征在于，所述电缆部件分为五个种类，分别为电缆通道、电缆终端、中间接头、电缆本体和接地***；电缆通道的巡检为路径巡检，电缆终端、中间接头、电缆本体和接地***均为精细化巡检。
3.根据权利要求2所述的一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法，其特征在于，对所述步骤三中的函数增加工作量约束条件，工作量为时间间隔Y内巡检频率h；将现有的巡检方案工作量视为约束条件中工作量最大限值W0，以精细化巡检为标准工作量，并认为路径巡检4次的工作量等于精细化巡检1次，得到工作量的计算公式如下并计算现有巡检方案的工作量，
Figure FDA0002092284090000021
其中，hi1、hi2、hi3、hi4、hi5分别为电缆通道、电缆终端、中间接头、电缆本体和接地***的巡检频率；Ti1为电缆通道巡检，电缆终端巡检Ti2为电缆终端巡检；Ti3为中间接头巡检；Ti4为电缆本体巡检；Ti5为接地***巡检。
4.根据权利要求2所述的一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法，其特征在于，α的取值公式为：
Figure FDA0002092284090000022
其中，n为理论上可通过巡检工作检测到的故障隐患总数；nd为实际上通过巡检消除的故障隐患数量，nud为实际工作中未通过巡检消除的故障数。
5.根据权利要求4所述的一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法，其特征在于，根据现有的巡检方案中的路径巡检周期和精细化巡检周期，将各电缆部件故障案例数nij、α值和对应的现有的巡检周期代入步骤二中的公式，可得到βkij的值。
6.根据权利要求2所述的一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法，其特征在于，按照电缆部件的服役时间进行分类，计算不同服役时间下的不同电缆部件的故障率，所述步骤一的fij的计算公式如下：
Figure FDA0002092284090000023
其中，nij为各电缆部件故障案例数；FN为所有故障案例之和。
7.根据权利要求6所述的一种基于风险评估的高压电缆巡检周期优化方法，其特征在于，在所述步骤一中，根据电缆线路的服役时间对应服役时间相同的电缆部件，计算电缆线路的风险故障率。
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