本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)和檢修領(lǐng)域，更具體地說是涉及一種基于改善因子與經(jīng)濟(jì)性的電力設(shè)備維修策略選擇方法。
背景技術(shù)：
：在變電站實(shí)際運(yùn)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(shè)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(jì)性達(dá)到最佳是當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn)。目前變電站在對設(shè)備的維修策略進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的評估時，一般僅僅局限在直接的經(jīng)濟(jì)效益評估，計算原本不需要的預(yù)防性維修項(xiàng)目所節(jié)約的費(fèi)用或者增加某個維修項(xiàng)目帶來的費(fèi)用增加，而忽略了由于維修項(xiàng)目引起設(shè)備可靠性的變化帶來的經(jīng)濟(jì)效益，因此，如何建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型用以估算維修對設(shè)備可靠性變化的影響是整個經(jīng)濟(jì)效益評估的關(guān)鍵。設(shè)備維修目的是為了提高設(shè)備的利用率和服役時間，降低故障發(fā)生的頻率和停機(jī)時間。維修結(jié)束后設(shè)備的狀態(tài)會得到一定程度的恢復(fù)，一般用改善因子去衡量。目前在進(jìn)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(yàn)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提出了一種基于改善因子與經(jīng)濟(jì)性的電力設(shè)備維修策略選擇方法，該方法能提供一種最有效降低設(shè)備維修費(fèi)用、延長設(shè)備使用壽命的電力設(shè)備維修策略選擇模型。一種基于改善因子與經(jīng)濟(jì)性的電力設(shè)備維修策略選擇方法，用于從變電站電力設(shè)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(shè)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(chǔ)方案；對每個維修策略依據(jù)重大改造的時間進(jìn)行區(qū)間劃分，對于每個方案中電力設(shè)備各維修與改造項(xiàng)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(yù)防性維修費(fèi)用CPM、年度糾正性維修費(fèi)用CCM和年度電能損失CLP，計算維修策略的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)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(fèi)用，由各個方案的成本費(fèi)用得到方案間的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比，根據(jù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，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(shè)備的工齡和維修費(fèi)用比的影響，具體表達(dá)式為：k=[aCPMCPR]b·i,i=1,2,...]]>其中，年度預(yù)防性維修費(fèi)用CPM,年度設(shè)備更換費(fèi)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(fèi)用比，使改善因子的取值更加符合實(shí)際；i是設(shè)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(dāng)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(shè)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(shè)備的有效工齡；Ti+為第i次維修后設(shè)備的有效工齡；τi為第i-1維修與第i次維修之間設(shè)備的運(yùn)行時間；即通過k可以得到Ti－與Ti+，而第i次維修的維修費(fèi)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(fèi)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(yù)防性維修費(fèi)用CPM、年度糾正性維修費(fèi)用CCM和年度電能損失CLP以及計算維修策略的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)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(yù)防性維修費(fèi)用計算公式：CPM＝CN+CO+CT年度糾正性維修費(fèi)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(yù)防性維修費(fèi)用；CN為年度日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用；CO為年度大修維護(hù)費(fèi)用；CT為年度重大改造/更換費(fèi)用；CCM為年度糾正性維修費(fèi)用；CCMi為失效模式的糾正性維修費(fèi)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(fèi)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(zhǔn)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(yù)防性維修成本差值的現(xiàn)值。本發(fā)明通過建立經(jīng)濟(jì)性評價模型，從變電站電力設(shè)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(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)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(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)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(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)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(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明從電力設(shè)備維修機(jī)制的情況出發(fā)，針對維修對設(shè)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(shè)備可靠性變化，描述維修后設(shè)備有效工齡的變化。該改善因子受設(shè)備工齡和維修成本的影響。設(shè)備在經(jīng)歷維修后，其恢復(fù)的程度與維修費(fèi)用密切相關(guān)，并且隨著維修次數(shù)的增加，設(shè)備的工齡也隨之增長，設(shè)備的恢復(fù)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(shè)備的工齡和維修費(fèi)用比的影響(維修費(fèi)用比為預(yù)防性維修成本與設(shè)備更換費(fèi)用的比值)，具體表達(dá)式為：k=[aCPMCPR]b·i,i=1,2,...---(1)]]>其中，年度預(yù)防性維修費(fèi)用CPM,年度設(shè)備更換費(fèi)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(fèi)用比，使改善因子的取值更加符合實(shí)際；i是設(shè)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(dāng)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(yù)防性維修成本CPM越大，改善因子k越大，設(shè)備恢復(fù)的程度越好；當(dāng)維修次數(shù)i值越大，即設(shè)備的工齡越長時，改善因子k越小，設(shè)備恢復(fù)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(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維修后回復(fù)到的年齡，可以真實(shí)的反應(yīng)設(shè)備的可靠性變化，第i次維修前后設(shè)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(shè)備的有效工齡；Ti+為第i次維修后設(shè)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(shè)備的運(yùn)行時間；當(dāng)τi＝0時，表示維修為最小維修；當(dāng)τi＝1時，表示維修為完全維修。改善因子越大，設(shè)備的恢復(fù)程度越好，預(yù)防性維修使設(shè)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(jì)學(xué)理論，從經(jīng)濟(jì)性的角度對電力設(shè)備的維修方案進(jìn)行了具體的成本分析，構(gòu)建了維修策略的經(jīng)濟(jì)性評價模型。對電力設(shè)備的維修策略作經(jīng)濟(jì)性評價，目的是尋求維護(hù)成本和維護(hù)效果的最優(yōu)。本發(fā)明通過算例驗(yàn)證了該模型的有效性和可行性。維修策略的經(jīng)濟(jì)評價綜合考慮了設(shè)備在服役壽期內(nèi)的各種費(fèi)用，包括：預(yù)防性維修成本、糾正性維修成本(更換、整修或改造的成本費(fèi)用)和電能損失。為了方便研究和計算，做出以下假設(shè)：每年設(shè)備日常運(yùn)行維護(hù)相關(guān)費(fèi)用為常值，按歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)均值計算；每次設(shè)備檢修維護(hù)相關(guān)費(fèi)用為常值，按歷次統(tǒng)計數(shù)據(jù)均值計；因設(shè)備在工作過程中發(fā)生重大事故(如自然災(zāi)害、嚴(yán)重人為因素失誤等)，而產(chǎn)生成本費(fèi)用，不在本模型計算范圍內(nèi)。上述假設(shè)雖然也進(jìn)行了一定程度的簡化，但是基本反映了變電站的實(shí)際情況。整個經(jīng)濟(jì)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(jì)參數(shù)輸入，包括：壽期時長(一般變電站的設(shè)計年限為40年，部分考慮延壽的電站可以設(shè)為60年)、變電站功率、電站成本費(fèi)用的增長率；(2)設(shè)備的基本維修費(fèi)用數(shù)據(jù)，包括：設(shè)備日常運(yùn)行維護(hù)相關(guān)的輸入、大修期間定期維修相關(guān)的費(fèi)用、重大改造(維修項(xiàng)目中的維修工作)相關(guān)的費(fèi)用、糾正性維修相關(guān)的費(fèi)用(部件失效率、維修費(fèi)用和因失效引起的停機(jī)時間)。本方案中選取的經(jīng)濟(jì)性的評價指標(biāo)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(zhǔn)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(zhǔn)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(yù)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(yù)防性維修成本差值的現(xiàn)值。本實(shí)施例以某變電站某電力設(shè)備為研究對象，對其60年壽期的維修策略進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評估，以獲取其經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的維修策略。(1)獲取變電站基礎(chǔ)信息以及該電力設(shè)備的設(shè)備基礎(chǔ)信息，輸入項(xiàng)目通用數(shù)據(jù)。如：表1變電站基礎(chǔ)信息變電站投入運(yùn)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(shí)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(zhǔn)日期2011-5-5大修費(fèi)用(K￥)1150(2)把設(shè)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(chǔ)方案。將基礎(chǔ)方案設(shè)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行區(qū)間劃分。對于每個改造方案中電力設(shè)備各維修與改造項(xiàng)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(yù)防性維修費(fèi)用CPM、糾正性維修費(fèi)用CCM和電能損失CLP，計算維修策略的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)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(fèi)用，由各個方案的成本費(fèi)用得到方案間的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，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(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3