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中国电网为什么不采用故障抢修模式而采用计划检修模式? 第1页

  

user avatar   wen-dao-67-29 网友的相关建议: 
      

不止是中国电网,全世界的电网都不敢单一采用故障抢修模式。电网是多类输变电设备的集合,再加上发电设备,整个电力系统的检修安排是一项极其复杂的系统工程

下面从理论的角度来捋一捋一下“电网检修”这件事。

设备检修方式的类型和演变历史

从理论上讲,设备管理和检修方式可以分为以下四种:

这四种检修方式具体如下:

  • 事后检修,就是出现故障后进行的反应性检修。 但是这种检修方式的问题在于,等到故障发生才进行检修,可能造成设备的损毁,甚至造成更严重的经济损失,于是有了下一种检修
  • 预防性计划检修,也称为定期检修,与事后检修不同的是,这种检修方式强调防患于未然。这往往是基于经验和统计数据的,根据掌握的设备的平均寿命和故障率情况,按照预定时间或检修周期进行检修。这里提到的设备寿命和故障率,通常是按照下面这个曲线来操作的,通常称为设备故障率浴盆曲线。也就是说,通常在设备刚投入的适应期和快到寿命年限的临终期,故障率较高,而中期比较平稳。 这种检修方式的问题在于,检修的频率难以确定,频率低了,设备故障风险就高;频率高却意外着更高的设备停运时间和更高的人员维护费用,接着便有了状态检修与定期检修相配合。
  • 状态检修,以设备状态为基础,对设备和运行情况进行监测和测量,结合巡视数据、历史可靠性数据、人工智能技术,预测和分析设备状态,以此来安排指导设备的检修。这种方式中,如果指标一切正常,则可以免去不必要的检修;如果设备运行数据异常,甚至可以额外安排必要的检修。状态检修与定期检修的结合,可以有效降低检修频次,同时也让检修的针对性和效应更强。但是,电网是个系统性工程,难以简单的安排,逐步产生了优化检修。
  • 优化检修,是指通过对现有设备的设备状态进行评估,比较权衡上述三种检修方式,最终确定用哪种方式更可靠,也更经济。这也是题主提问中说到的计划检修模式。

接下来就是分析为什么要优化,以及如何优化。

为什么电网的检修是一项系统性工程

最核心的三个关键词——繁杂、耗时、互联。

繁杂:电网需要检修的设备真是不计其数,大到输电线、杆塔、变压器、绝缘设备、继保元件、各种系统……,实在太多,多到数不清,为了便于理解,我后边的讲述就集中于大型关键设备。当然,不同类型的设备,可以交由不同工种的专业人员来维修。但真正头疼的是,电网以及电力系统是一个多环节、多层次的高度互联的整体网络

耗时:电网中的大型、超大型设备极多,大型变压器,以千米为单位的输电线路,甚至是百千米以上的特高压线路,这些设备的检修可不等同于家用电器,尤其是线路及相关系统,它们的检修是以天计的,有的设备检修需要十几、甚至几十天。

互联:电力网络是一个相互关键的整体,换言之,你因检修停运的每个设备,都会有直接关联的本环节或者另一个环节的设备受影响。比如,在下面这个简化的电力系统场景。

这个图中,不考虑线路备用,不考虑输变电不同电压等级,也不考虑用户侧的情况,即使做了如此多的简化,在其中安排设备检修时就面临下面的问题(包括但不限于):

  • 如果线路A-1检修:那么发电机也不能发电机A也就只能休息了,同时也意味着系统减少了A这么多的供电能力。
  • 如果变电站1检修:于变电站1内部,就要衡量是否要切换备用变压器(一个变电站通常有备用变压器),运行方式的变化就要提前安排了。如果没备用,那么要考虑限制A和B的发电量了,发太多,可能变电站撑不住,最终这个系统的供电能力就受变电站1容量的限制了。
  • 如果变电站1和变电站2之间的某条线路检修:看样子一条检修,还有两条备用。但实际上,这个时候就要考虑输电线的承载能力了,原来可能是三条100MVA的,能送300MVA电量,现在一条检修,另外两条最高只能送200MVA,结果还是容量受限了。

在这个例子中,如果要检修,当然影响最小的方式,就是协调好多方。比如线路A-1、变电站1、变电站2、及1与2之间的线路尽可能同时检修,这样产生影响的时间最短。另外,比如A-1和B-1不要同时检修,不然系统就断电了。类似于这样的需要考虑的事情还有很多。

在这么简化的一个系统里,随便一说,就发现,真的是处处关联。而真实的电力系统,可比这复杂的多的多,随手找了一个网上某省主干网的图,这还只是主干网,更复杂的配电网还没包括!!!!

这么复杂的工程,优化是决策人员的必选项!必须先理清所有的设备需要如何安排检修,然后还要在可调节的范围内,尽可能地做最大的优化调整。这不仅关乎成本,更关乎电力系统的可靠性和安全性。

当然在执行层面,电网检修也是根据设备的重要程度、检修耗时等因素,分别安排了年度、月度等不同时间尺度的检修的。

制定检修计划的方法论

前面讲那么多原因,真到实操层面更复杂。

整体上,检修计划的所有调整要能保证或者达成以下目标:

  • 电力系统的稳定性和可靠性。系统的安全可靠运行是基础,在优化过程中,需要考虑容量是否充足,备用是否足够等。
  • 整体的经济性。设备的检修会在电网内部,以及与上下游的发用电环节互相关联,尤其是重要设备,一定会对多方的经济性都造成影响。在调整时,一定要平衡各方和经济利益关系。

对于复杂电网,检修计划的制定是一个复杂的优化问题,也就是数学领域的运筹学的内容,在这里就不展开了,但对于其原理,我之前在下面这个回答中描述过,供参考。

对一个冷门问题,居然敲了这么多字,看到这里,觉得还算专业的,赏个赞以示安慰吧,哈哈!




  

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