本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設備的維護和檢修領域，更具體地說是涉及一種基于改善因子與經(jīng)濟性的電力設備維修策略選擇方法。
背景技術：
：在變電站實際運行過程中，一般會從不同的角度(不同壽期年限、可靠性評估、老化評估和FMECA等)對重要設備制定不同的維修策略，并且這些維修策略都能滿足變電站的安全裕度和可靠性要求，如何從這些維修策略中選擇一個最優(yōu)的策略使變電站在服役期間經(jīng)濟性達到最佳是當前關注的熱點。目前變電站在對設備的維修策略進行經(jīng)濟效益的評估時，一般僅僅局限在直接的經(jīng)濟效益評估，計算原本不需要的預防性維修項目所節(jié)約的費用或者增加某個維修項目帶來的費用增加，而忽略了由于維修項目引起設備可靠性的變化帶來的經(jīng)濟效益，因此，如何建立準確的數(shù)學模型用以估算維修對設備可靠性變化的影響是整個經(jīng)濟效益評估的關鍵。設備維修目的是為了提高設備的利用率和服役時間，降低故障發(fā)生的頻率和停機時間。維修結(jié)束后設備的狀態(tài)會得到一定程度的恢復，一般用改善因子去衡量。目前在進行維修策略研究時，對改善因子的處理一般是忽略或者根據(jù)專家的經(jīng)驗判斷，這種方法雖然簡單、易行，但往往帶來極大的主觀性和不確定性，不同專家給出的改善因子的估計值可能會差異很大。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明提出了一種基于改善因子與經(jīng)濟性的電力設備維修策略選擇方法，該方法能提供一種最有效降低設備維修費用、延長設備使用壽命的電力設備維修策略選擇模型。一種基于改善因子與經(jīng)濟性的電力設備維修策略選擇方法，用于從變電站電力設備的多個維修方案選出最優(yōu)的方案，具體包括以下步驟：(1)把設備現(xiàn)行的維修策略和新制定的維修策略加入對比行列，選現(xiàn)行的維修策略作為基礎方案；對每個維修策略依據(jù)重大改造的時間進行區(qū)間劃分，對于每個方案中電力設備各維修與改造項的改造對象，確定其改善因子k；(2)計算維修策略中每一年的年度預防性維修費用CPM、年度糾正性維修費用CCM和年度電能損失CLP，計算維修策略的經(jīng)濟性指標凈現(xiàn)值NPV和收益投資比B/I；(3)采取同樣的方式計算出其余維修方案每年的成本費用，由各個方案的成本費用得到方案間的經(jīng)濟指標對比，根據(jù)經(jīng)濟性指標，從各方案中選出最優(yōu)的維修策略，即：選擇總投入相對較少，總收益相對較大的維修策略。優(yōu)選地，改善因子k受到設備的工齡和維修費用比的影響，具體表達式為：k=[aCPMCPR]b·i,i=1,2,...]]>其中，年度預防性維修費用CPM,年度設備更換費用CPR,α為調(diào)整系數(shù)且0≤α≤CPR/CPM，該參數(shù)用來調(diào)整維修費用比，使改善因子的取值更加符合實際；i是設備維修次數(shù)；b為時間調(diào)整參數(shù)且0≤b≤1,改善因子k的取值范圍為0≤k≤1，當k＝0時表示最小維修，k＝1表示完全維修。優(yōu)選地，改善因子k用來直觀地評價各個不同維修策略的效果，選擇不同的維修策略會有不同的改善因子；同時，第i次維修前后設備的有效工齡可以表示為：Ti-＝Ti-1-+τi，i＝1，2，3...Ti+＝(1-ki)Ti-，i＝1，2，3...其中，Ti－為第i次維修前設備的有效工齡；Ti+為第i次維修后設備的有效工齡；τi為第i-1維修與第i次維修之間設備的運行時間；即通過k可以得到Ti－與Ti+，而第i次維修的維修費用其中Fi為失效率，F(xiàn)t為維修時間，即將k的值與維修費用的計算聯(lián)系起來。優(yōu)選地，計算維修策略中按每年計算年度預防性維修費用CPM、年度糾正性維修費用CCM和年度電能損失CLP以及計算維修策略的經(jīng)濟性指標凈現(xiàn)值(NPV)和收益投資比(B/I)，考慮到貼現(xiàn)率和增值因子的影響，因而采用每年計算的方式:年度預防性維修費用計算公式：CPM＝CN+CO+CT年度糾正性維修費用計算公式：年度電能損失值計算公式：凈現(xiàn)值計算公式：收益投資比計算公式：其中，CPM為年度預防性維修費用；CN為年度日常運行維護費用；CO為年度大修維護費用；CT為年度重大改造/更換費用；CCM為年度糾正性維修費用；CCMi為失效模式的糾正性維修費用；Fij為年度第j階段期間失效模式的失效率(次/小時)；CLP為年度產(chǎn)能損失值；CP為電費單價；Pg為電站功率；Ti為失效模式的i產(chǎn)能損失時間；jf為成本積累的第一年；j1為成本積累的最后一年；Cj為j年的成本；d為貼現(xiàn)率；K為通貨膨脹率加增值因子；tj為成本換算的年度；tNPV為成本換算的基準年；ΔΣCNPV-為糾正性維修成本差值的現(xiàn)值；ΔΣLNPV為產(chǎn)能損失值差值的現(xiàn)；Δ∑PNPV為預防性維修成本差值的現(xiàn)值。本發(fā)明通過建立經(jīng)濟性評價模型，從變電站電力設備的多個不同維修方案選出綜合最優(yōu)的方案。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。圖2為本發(fā)明的流程圖。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明從電力設備維修機制的情況出發(fā)，針對維修對設備可靠性的影響難以估算的難題，引入新的改善因子用來衡量維修引起的設備可靠性變化，描述維修后設備有效工齡的變化。該改善因子受設備工齡和維修成本的影響。設備在經(jīng)歷維修后，其恢復的程度與維修費用密切相關，并且隨著維修次數(shù)的增加，設備的工齡也隨之增長，設備的恢復程度也會受到影響。新引入的改善因子表述如下：記改善因子為k，該因子受到設備的工齡和維修費用比的影響(維修費用比為預防性維修成本與設備更換費用的比值)，具體表達式為：k=[aCPMCPR]b·i,i=1,2,...---(1)]]>其中，年度預防性維修費用CPM,年度設備更換費用CPR,α為調(diào)整系數(shù)且0≤α≤CPR/CPM，該參數(shù)用來調(diào)整維修費用比，使改善因子的取值更加符合實際；i是設備維修次數(shù)；b為時間調(diào)整參數(shù)且0≤b≤1,改善因子k的取值范圍為0≤k≤1，當k＝0時表示最小維修，k＝1表示完全維修。由改善因子的公式(1)可知：預防性維修成本CPM越大，改善因子k越大，設備恢復的程度越好；當維修次數(shù)i值越大，即設備的工齡越長時，改善因子k越小，設備恢復程度越差。本發(fā)明將改善因子用于有效工齡的計算，有效工齡是設備進行預防性維修后回復到的年齡，可以真實的反應設備的可靠性變化，第i次維修前后設備的有效工齡可以表示為：Ti-＝Ti-1++τi，i＝1，2，3...(2)Ti+＝(1-ki)Ti-，i＝1，2，3...(3)其中，Ti-為第i次維修前設備的有效工齡；Ti+為第i次維修后設備的有效工齡；ki為i次維修的改善因子，τi為第i-1維修與第i次維修之間設備的運行時間；當τi＝0時，表示維修為最小維修；當τi＝1時，表示維修為完全維修。改善因子越大，設備的恢復程度越好，預防性維修使設備變得更加“年輕”，有效工齡也就越小。本發(fā)明參考工程經(jīng)濟學理論，從經(jīng)濟性的角度對電力設備的維修方案進行了具體的成本分析，構(gòu)建了維修策略的經(jīng)濟性評價模型。對電力設備的維修策略作經(jīng)濟性評價，目的是尋求維護成本和維護效果的最優(yōu)。本發(fā)明通過算例驗證了該模型的有效性和可行性。維修策略的經(jīng)濟評價綜合考慮了設備在服役壽期內(nèi)的各種費用，包括：預防性維修成本、糾正性維修成本(更換、整修或改造的成本費用)和電能損失。為了方便研究和計算，做出以下假設：每年設備日常運行維護相關費用為常值，按歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)均值計算；每次設備檢修維護相關費用為常值，按歷次統(tǒng)計數(shù)據(jù)均值計；因設備在工作過程中發(fā)生重大事故(如自然災害、嚴重人為因素失誤等)，而產(chǎn)生成本費用，不在本模型計算范圍內(nèi)。上述假設雖然也進行了一定程度的簡化，但是基本反映了變電站的實際情況。整個經(jīng)濟性評價模型需要以下輸入數(shù)據(jù)：(1)變電站的基本情況與基本經(jīng)濟參數(shù)輸入，包括：壽期時長(一般變電站的設計年限為40年，部分考慮延壽的電站可以設為60年)、變電站功率、電站成本費用的增長率；(2)設備的基本維修費用數(shù)據(jù)，包括：設備日常運行維護相關的輸入、大修期間定期維修相關的費用、重大改造(維修項目中的維修工作)相關的費用、糾正性維修相關的費用(部件失效率、維修費用和因失效引起的停機時間)。本方案中選取的經(jīng)濟性的評價指標包括：凈現(xiàn)值(NPV)、收益投資比(B/I)。各年度CPM、CCM、電能損失值(LP)換算成基準年(分析起始年)的凈現(xiàn)值，其計算公式為：NPV=Σjfj1Cj×[1+K1+d](tj-tNPV)---(4)]]>其中，NPV為成本的凈現(xiàn)值；jf為成本積累的第一年；j1為成本積累的最后一年；Cj為j年的成本(包括CPM、CCM、CLP)；d為貼現(xiàn)率；K為通貨膨脹率加增值因子；tj為成本換算的年度；tNPV為成本換算的基準年。收益投資比(B/I)是指總收益現(xiàn)值與總投資現(xiàn)值的比值，即維修策略與變電站現(xiàn)狀下的糾正性維修成本和電能損失減少量之和與預防性維修成本增加量的比值:B/I=ΔΣCNPV+ΔΣLNPVΔΣPNPV---(5)]]>其中，Δ∑CNPV-為糾正性維修成本差值的現(xiàn)值；Δ∑LNPV為產(chǎn)能損失值差值的現(xiàn)；Δ∑PNPV為預防性維修成本差值的現(xiàn)值。本實施例以某變電站某電力設備為研究對象，對其60年壽期的維修策略進行經(jīng)濟性評估，以獲取其經(jīng)濟性最優(yōu)的維修策略。(1)獲取變電站基礎信息以及該電力設備的設備基礎信息，輸入項目通用數(shù)據(jù)。如：表1變電站基礎信息變電站投入運行時間1994-2-1分析開始時間2011-5-5分析結(jié)束時間2054-2-1實際輸出功率(MWe)984貼現(xiàn)率(％每年)9.08通貨膨脹率(％每年)5.04增值因子(％每年)5電價(元/度)0.42NPV計算基準日期2011-5-5大修費用(K￥)1150(2)把設備現(xiàn)行的維修策略和新制定的維修策略加入對比行列，選現(xiàn)行的維修策略作為基礎方案。將基礎方案設為1A，其余兩種方案分別為1B和1C。其中維修方案1A——變電站現(xiàn)行的維修方案，現(xiàn)行的日常管理和大修管理計劃。維修方案1B——增加維修策略，更換部件。在2017年(D117次大修)，對主變壓器進行維修；在2024年(D123次大修)，更換零部件；在2033年(D129次大修)，對主變壓器進行維修，因此把維修方案劃分為4個時間段(即：區(qū)間1：2011-5-5～2015-3-24、區(qū)間2：2015-3-25～2024-4-20、區(qū)間3：2024-4-21～2033-4-20和區(qū)間4：2033-4-21～2054-2-1)。維修方案1C——更換主變壓器。在2024年(D123次大修)，更換主變壓器。(3)對每個維修策略依據(jù)重大改造的時間進行區(qū)間劃分。對于每個改造方案中電力設備各維修與改造項的改造對象，確定其改善因子，改善因子由公式k確定。(4)計算維修策略中每一年的預防性維修費用CPM、糾正性維修費用CCM和電能損失CLP，計算維修策略的經(jīng)濟性指標凈現(xiàn)值NPV和收益投資比B/I。(5)采取同樣的方式計算出其余維修方案每年的成本費用，由各個方案的成本費用得到方案間的經(jīng)濟指標對比。根據(jù)經(jīng)濟性指標，從各方案中選出最優(yōu)的維修策略。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3