在运电力变压器检修周期计算方法

摘要

本发明公开了一种在运电力变压器检修周期计算方法，它充分考虑故障率水平、检修时间间隔对电力变压器剩余寿命成本的影响，确定合理的检修周期，降低设备管理成本。首先建立以设备运行可靠性数据为基础的电力变压器故障率与平均无故障工作时间估算模型；其次根据估算模型计算结果建立综合考虑设备故障率水平、检修时间间隔的在运电力变压器剩余寿命成本模型，并将剩余寿命成本按作业类型分为运行成本、检修成本、故障成本、故障损失、运行期间接成本、废弃成本；最后以剩余寿命成本优化为目标，计算电力变压器检修周期的建议时间间隔。

主权项

1.一种在运电力变压器检修周期计算方法，其特征是：首先建立以设备运行可靠性数据为基础的电力变压器故障率与平均无故障工作时间估算模型；其次根据估算模型计算结果建立综合考虑设备故障率水平、检修时间间隔的在运电力变压器剩余寿命成本模型，并将剩余寿命成本按作业类型分为运行成本、检修成本、故障成本、故障损失、运行期间接成本、废弃成本；最后以剩余寿命成本优化为目标，计算电力变压器检修周期的建议时间间隔；所述故障率与平均无故障工作时间估算模型为：(1)故障率与平均故障修复时间计算根据近似地区同型号变压器近五年的可靠性统计数据对变压器的故障状况进行分析，统计数据包括：各年在运变压器数量、发生故障次数、故障种类和故障修复时间；计算如下：故障率λ₁：平均故障修复时间MTTR：故障修复率μ₁：(2)检修发生率与平均检修时间计算根据近似地区同型号变压器近五年的可靠性统计数据对变压器的检修状况进行分析，统计数据包括：各年在运变压器数量、检修次数、检修类型和检修时间；计算如下：检修发生率λ₂：平均检修时间MTTP：检修修复率μ₂：(3)各状态稳定概率计算将变压器状态划分为：正常运行、故障停运、检修，各状态概率表示如下：正常运行p₀故障停运p₁检修p₂建立转移矩阵T如下：$T=\left[\begin{array}{ccc}1-\underset{i=1}{\overset{2}{\Sigma }}{\lambda }_i& {\lambda }_1& {\lambda }_2\\ {\mu }_1& 1-{\mu }_1& 0\\ {\mu }_2& 0& 1-{\mu }_2\end{array}\right]---\left(7\right)$式中：λ₁表示故障率，λ₂表示检修发生率，μ₁表示故障修复率，μ₂表示检修修复率；考虑到(T^T-I)p^T＝0和Σp_i＝1，计算正常运行、故障停运、检修三种状态的稳定概率如下：$p=\left(\begin{array}{c}{p}_0\\ p_1\\ p_2\end{array}\right)={\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ {\lambda }_1& -{\mu }_1& 0\\ {\lambda }_2& 0& -{\mu }_2\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}1\\ 0\\ 0\end{array}\right]---\left(8\right)$(4)状态频率和状态持续时间计算由上述状态稳定概率，计算进入每个状态的频率；$f_i=p_i\underset{k=1}{\overset{M_d}{\Sigma }}{\lambda }_k=\underset{j=1}{\overset{M_e}{\Sigma }}{p}_j{\lambda }_j---\left(9\right)$式中：M_d表示离开状态i的转移数，M_e表示进入状态i的转移数；计算停留在每个状态的平均持续时间，其在数值上等于离开该状态的转移率总和的倒数；$d_i=\frac{1}{\underset{k=1}{\overset{M_d}{\Sigma }}{\lambda }_k}---\left(\text{10}\right)$最后，计算正常运行状态下频率：$f_0=p_0\underset{k=1}{\overset{2}{\Sigma }}{\lambda }_k---\left(11\right)$并计算运行状态持续时间，即平均无故障工作时间：$\mathrm{MTTF}=\frac{1}{\underset{k=1}{\overset{2}{\Sigma }}{\lambda }_k}---\left(12\right)$所述剩余寿命成本估算模型为：按照设备寿命周期的运行规律，以设备标准运行状态及关键控制点作为全过程管理的重点，依据LCC理论并根据电力变压器的相关费用支出情况构建出相应的剩余寿命成本估算模型，即C_R＝C_O+C_M+C_F+D_F+C_I+C_D   (13)式中：C_O表示运行成本，包括电力变压器在运行过程中因巡视检查和日常维护产生的各项费用；C_M表示检修成本，即在寿命期内按照检修要求定期更换零部件的费用，以及因一般修理和大修所需要的材料费、人工费、交通费；C_F表示故障成本，亦称惩罚成本，主要包括电力变压器在运行过程中因故障产生的抢修费用；D_F表示故障损失，包括电力变压器在运行过程中因故障产生的停供电损失和惩罚性成本；C_I表示运行期间接成本，主要指本级及以上各级单位的管理成本分摊额；C_D表示废弃成本，即设备退役后拆除、运输费用形成的处置成本与资产净值损失减去残值可回收部分后剩余的费用；所述运行成本可表述为：C_O＝R_O+S_O+Q_O+W_O   (14)R_O＝R(r)_O×R(f)_O   (15)S_O＝S(r)_O×S(f)_O   (16)Q_O＝Q(r)_O×Q(f)_O   (17)式中：R(r)_O表示某时间段内与设备运行直接相关的人工工时、R(f)_O表示该时间段内该部门的标准人工费率；S(r)_O表示某时间段内与设备运行直接相关的材料消耗数量、S(f)_O表示该时间段内消耗材料的单价；Q(r)_O表示某时间段内与设备运行直接相关的工器具台班消耗量、Q(f)_O表示该时间段内工器具台班单价；W_O表示该时间段与设备运行直接相关的外包成本；所述检修成本可表述为：$C_M=C_{M0}\times \frac{T_1}{\mathrm{\Delta T}}+W_M---\left(18\right)$C_M0＝R_M+S_M+Q_M   (19)R_M＝MTTP×R(f)_M   (20)S_M＝S(r)_M×S(f)_M   (21)Q_M＝Q(r)_M×Q(f)_M   (22)式中：C_M0表示平均每次检修成本；T₁表示设备剩余寿命；ΔT表示检修时间间隔，即检修周期，其取值范围为(0，MTTF)；MTTP表示平均每次检修的人工工时、R(f)_M表示该部门的标准人工费率；S(r)_M表示平均每次检修的材料消耗数量、S(f)_M表示消耗材料的单价；Q(r)_M表示平均每次检修的工器具台班消耗量、Q(f)_M表示工器具台班单价；W_M表示与设备运行检修相关的外包成本；所述故障成本表述为：$C_F=F\left(\mathrm{\Delta T}\right)\times C_{F0}\times \frac{T_1}{\mathrm{\Delta T}}+W_F---\left(23\right)$C_F0＝R_F+S_F+Q_F   (24)R_F＝MTTR×R(f)_F   (25)S_F＝S(r)_F×S(f)_F   (26)Q_F＝Q(r)_F×Q(f)_F   (27)式中：F(ΔT)为故障发生时间的概率分布函数，即在ΔT时间内发生故障的概率；C_F0表示平均每次故障抢修成本；T₁表示设备剩余寿命；ΔT表示检修时间间隔，即检修周期，其取值范围为(0，MTTF)；MTTR表示平均每次故障修复所需的人工工时、R(f)_F表示该部门的标准人工费率；S(r)_F表示平均每次故障抢修的材料消耗数量、S(f)_F表示消耗材料的单价；Q(r)_F表示平均每次故障抢修的工器具台班消耗量、Q(f)_F表示工器具台班单价；W_F表示与设备故障抢修相关的外包成本；所述故障成本表述为：D_F＝F(ΔT)×a×W×T_F+PC   (28)式中：F(ΔT)为故障发生时间的概率分布函数，即在ΔT时间内发生故障的概率；a为电价；W为设备故障中断供电功率；T_F为设备故障平均中断供电时间；PC为赔偿成本；所述运行期间接成本故障成本表述为：$C_I=[C_{\mathrm{ALL}}-(C_O+C_M+C_F)]\times \frac{V_k}{\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{V}_i}+I_{\mathrm{UP}}---\left(29\right)$式中：C_I表示资产运营与管理的间接成本，C_ALL表示所有资产运行期成本总额，运行间接成本C_O、检修直接成本C_M、故障直接成本C_F之和表示所有资产直接成本总额；V_k表示计算对象的资产原值；表示所属范围内全部资产原值的总和；I_UP表示所有上级单位分摊到本部门的间接成本；所述废弃成本为C_D＝C_X+C_S-Q_S   (30)式中：C_X表示资产退役处置成本；C_S表示退役资产净值；Q_S表示退役资产净值收入；处置成本是对退役报废设备进行拆除、处理和处置所发生的成本，包括相关人工、工器具和运输费用以及环保费用，通常按固定比例乘单台设备的净值收入得到；资产净值是处置固定资产时的净值，即固定资产原值减累计折旧后金额，通过固定资产卡片统计得出单台设备的资产净值；净值收入是处置固定资产取得的收入，作为成本项的负值处理；以剩余寿命成本优化为目标，求解电力变压器检修周期的建议时间间隔，确定经济合理的检修周期，即min C_Rs.t.公式(1)～(30)求解ΔT的建议值。