基于全寿命周期成本的电力变压器检修决策

基于全寿命周期成本的电力变压器检修决策

张志明

张志明

国网山西省电力公司太原供电公司山西太原030012

摘要：现如今，电力企业在电力变压器检修策略方面多关注于电力变压器是否可靠，常常投入大量的资源对其进行过度维修，导致不必要的浪费。在制定电力变压器检修策略中需要注意电力变压器的可靠性以及经济性，例如对电力变压器的运行状态和寿命进行评估，从而制定合适的检修策略，提高企业工作效率。文章主要分析电力变压器的运行状态和寿命，阐述了对电力变压器周期检修的决策因素。针对当前电力变压器检修普遍存在的问题提出自己的观点，以供参考。以期通过对电力变压器运行状态和寿命评估的相关研究，提高电力变压器使用效率。

关键词：电力变压器；寿命；运行状态；检修

引言

电力变压器在电力系统中担任着电力传输以及能量转换的极其重要的角色。近年来电网与经济得到了飞速发展，同时工业生产与人民生活对供电的可靠性及安全性要求逐渐提高，对变压器的投入费用、正常运行以及故障维护费用也相应增加，致使其在寿命周期内的成本花费大幅上升，这就需要对电力变压器进行基于全寿命周期成本的检修决策研究，在确保变压器安全可靠运行的前提下，确定最优检修决策，耗费最低成本，获得最大经济效益。

1电力变压器运行状态评估

随着高压工程建设不断发展，电压等级也逐渐提高。在电力变压器中，绝缘为其薄弱环节。一旦电力变压器中有某个绝缘环节发生故障，造成的事故将会给相关工程企业造成巨大损失。电力变压器在理想状态内指的是在全寿命周期年以较低的成本条件运行，整个运行风险较低。变压器运行状态评估综合健康指数主要为变压器绝缘健康指数和变压器综合健康指数的确定。

1.1变压器绝缘健康指数

电力变压器设备最为重要的部分为绝缘部分。电力变压器的绝缘材料的使用寿命和绝缘的聚合度以及运行温度等都会受到电力变压器的负荷和水分含量以及运行温度的影响。在我国，目前运行寿命超过20年的电力变压器差别较大，有些电力变压器状态若良好则可继续运行，若状态较差则需要检修或者直接退役。在这时若采取检修或者退役会给相关企业造成巨大的经济损失。

1.2变压器综合健康指数

电力变压器的综合健康状态指数除与其绝缘有关以外，还和电力变压器的运行年限和运行环境相关，还包括检修记录以及变压器附件情况。在综合健康状态指数中，运行年限包括了电力变压器生产到投运的备用和投运以及运行时间；而在运行环境中，则主要分析情况包括电力变压器的安置地点、所在地点的最高环境温度、电力变压器冷却方式等情况；电力变压器的检修记录则包括电力变压器的生产本身缺陷、近期可能短路处、冷却系统整体情况、电力变压器缺陷记录、电力变压器故障记录、电力变压器局放情况等方面。

2全寿命周期成本

2.1定义

全寿命周期成本是从设备、项目的长期经济效益出发，全面考虑设备、项目或系统的规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修改造、更新，直至报废的全过程中，一共所支出的费用总和。LCC分析方法科学的划分了设备在寿命周期内的一切费用项目，又利用统计资料和方法建立费用估算关系式和费用模型，从而可按不同需要相当准确地估算出设备寿命周期费用，供决策和管理之需。其核心内容是对设备、项目或系统的LCC进行分析，并进行决策。

2.2分析步骤

一般来说，LCC分析起源于计划的建立，用于确定分析的目标和范围，在具有足够信息，考虑充分因素的前提下建立LCC模型，进而对模型进行结构分解，并计算模型各部分的费用，形成分析报告。需要的注意的是，保持LCC分析的最近性是非常必要的，所以需要根据信息源的变化及时更新分析结果。此外，要实现全寿命周期成本的准确估计，还必须考虑通货膨胀率、利息率、汇率和税率的影响。

3电力变压器运行故障诊断

由于大型的油浸式电力变压器内部结构存在一定的复杂性，发生故障的概率也相对较高。因此，我国国际电工委员会推荐电力变压器绝缘情况调查采用油中溶解气体分析方法进行判断，了解充油电力变压器具体绝缘状况。因此，二甘醇胺是评估绝缘故障与否的重要依据，通过对电力变压器的二甘醇胺进行故障诊断及预测，可实时评估电力变压器状态，可及时根据评估结果检测出电力变压器内部的潜在故障，从而降低电力变压器发生事故的可能性。

当前我国使用的故障诊断方法主要为神经网络和IEC三比值法等，但这些方法多类似于神经网络方法，在实际运行过程中容易发生拟合不足，因此对故障的诊断准确率存在不确定性，应用效果较差。

常使用的方法主要为：

（1）ICA-SVM方法。主要是对电力变压器的相关故障进行诊断，与传统诊断方法相比，可以节约故障诊断的时间，快速进行故障分类，因此在故障检测的准确度上具有较大的优势。

（2）确定故障发生概率。当电力变压器的色谱数据出现异常波动问题情况时，仍然可以对变压器的故障发生概率进行确定，且能有效诊断故障类型。

（3）云推理。使用云推理的系统对电力变压器短期故障进行预测，与传统方法相比云推理可以基于时间序列进行预测。例如电力变压器在油中溶解气体的相关数据产生异常，数据波动较大时会造成误差偏大，使结果与实际情况差之甚远，由于无法有效的解决非等间隔时间相关序列数据的预测问题。云推理在油中溶解气体数据发生异常波动情况较大时，在预测精度以及稳定性上具有一定程度的优势。

4电力变压器检修策略

通过对电力变压器实地演练的检修策略，在制定策略的过程中综合考虑了电力变压器在运行期间的可靠性和经济性，根据电力变压器的风险评估和全寿命周期成本分析，制定相应的电力变压器检修策略，主要得到以下制定要点。

4.1建立电力变压器风险评估模型

在检修电力变压器的过程中考虑对变压器故障率的影响，在评估过程中将变压器的系统性风险、故障修复风险、人员安全风险以及环境污染风险，根据评估结果综合建立变压器风险评估模型，为变压器的状态检修提供技术的基础支持。

4.2建立电力变压器全寿命的周期成本模型

通过以上对电力变压器的了解，建立了全寿命周期成本模型，在模型中包括初始投资成本、运行成本和检修维护成本以及故障成本等。在此种模型中还考虑了利率及通货膨胀等多种经济因素，明确的得到变压器寿命周期年成本范围。

4.3故障概率

根据电力变压器的状态信息获得其故障概率相关数据，提供变压器在寿命周期内可靠性指标大于最低可靠性要求的前提下，最优化变压器检修的风险收益以及年成本比值，以此作为电力变压器最优检修策略的标准。

结语

综上所述，电力变压器全寿命周期检修决策研究具有重要意义，而要从根本上保障变压器的运行可靠性与经济性，首先就要求以电力变压器的绝缘寿命为重要影响因素。从实际角度出发，对电力变压器做出风险评估获得其故障概率，分析电力变压器全寿命周期成本。通过分析，根据变压器的信息和状态，在保证变压器于寿命周期内可靠性相关指标大于可靠运行要求的前提下，制定了基于风险评估和全寿命周期成本分析的变压器检修策略决策，如故障诊断、多重故障诊断云理论故障预测、建立时间和温度以及水分联合影响的绝缘寿命评估模型、健康指数评估、建立相关决策模型，由此提高电力变压器工作年限和使用效率。

参考文献：

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[3]赵文清，朱永利，姜波，等．基于贝叶斯网络的电力变压器状态评估[J]．高电压技术，2008，34（5）：1032-1039．