CN104616090B - 基于风险评估的电缆检修策略方法 - Google Patents

基于风险评估的电缆检修策略方法 Download PDF

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    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply

Abstract

基于风险评估的电缆检修策略方法，具体步骤为：根据电缆线路的检修特点，提出基于风险评估的电缆线路检修策略，同时考虑了电缆线路故障发生的概率性和故障后果的严重性。首先依据实时信息对电缆线路单元进行评价，根据层次分析法计算电缆线路整体健康指数，据此推算出电缆线路故障概率；通过电缆线路自身资产损失风险和运行损失风险确定电缆线路综合风险；最后根据电缆线路综合风险所处风险等级决策电缆线路检修策略；本发明综合在电缆线路状态评估的基础上，进一步对电缆线路进行风险评估，并根据ALARP准则制定了电缆线路检修策略，为电缆线路检修提供了一种新思路。

Description

基于风险评估的电缆检修策略方法
技术领域
本发明属于电力系统设备检修领域，具体涉及基于风险评估的电缆检修策略方法。
背景技术
电缆线路作为配电网的重要元件，直接面向用户供电，电缆线路的检修计划直接关系到供电企业和用户的利益，合理安排电缆线路检修计划意义重大。目前我国电缆线路检修处于定期检修和状态检修并行的阶段，定期检修依据预防性试验规程，容易造成“过剩检修”或者“失修”的情况；状态检修通过定期巡视、检查、试验等方法实测电缆线路状态量的实际情况，根据这些状态量制定电缆线路检修策略，提高了对检修时机把握的准确性。
然而目前电缆线路状态检修执行的导则比较粗糙，采用人工打分的方法根据监测的电缆线路状态量与临界值比较来决定检修策略，直接从数据层跳跃到决策层，且只考虑了电缆线路个体性能，缺乏电缆线路检修对电网运行影响方面的考虑。长期以来，供电企业在制定检修计划只考虑设备故障影响，使得检修决策过于保守。
发明内容
本发明的目的在于提供基于风险评估的电缆检修策略方法，计及电缆线路自身故障产生的资产损失风险和电缆线路故障对系统的运行损失风险，对电缆线路检修与电网运行风险之间的关联性进行了研究，充分挖掘了电缆线路检修技术的潜力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先依据实时信息对电缆线路单元进行评价，根据层次分析法计算电缆线路整体健康指数，据此推算出电缆线路故障概率；通过电缆线路自身资产损失风险和运行损失风险确定电缆线路综合风险；最后根据电缆线路综合风险所处风险等级决策电缆线路检修策略；
为了实现上述目的，本发明所述基于风险评估的电缆检修策略方法的步骤如下：
第一步，状态评估。根据电缆线路原始资料、运行资料、检修资料和其他资料对电缆线路各部件进行状态评估，电缆线路总体状态评估结果通过各项得分乘以权重系数相加得到；
a)电缆线路故障概率计算
电缆线路的故障率和电缆线路的电缆线路健康指数HI相关，两者之间的关系如式(1)所示：
P＝K×e-C×HI (1)
式中P为电缆线路故障概率；HI为电缆线路健康指数，K为比例系数；C为曲率系数。
其中比例系数K和曲率系数C为两个待定量，一般通过式(2)反演法计算求出，不同地区所处环境不同，求出的K和C数值也会有所差异。
式中q为一年内电缆线路故障的条数，N为百分制下电缆线路状态评价的级数，Mi-MN为每一级下电缆线路故障的条数。
b)电缆线路的状态评估过程如下所示。
式中：HI为电缆线路状态综合评判结果得分，即为电缆线路的健康指数(HealthIndex,HI)；Xi为一级指标xi的得分；wi为各一级指标对应的权重；Si为一级指标xi下二级指标的个数；Xij为指标xij的得分；wij为对应指标xij的权重。
第二步，风险评估。包括电缆线路发生故障的概率和故障后果，电缆线路发生的故障概率由电缆线路状态评估结果推算得到；故障后果包括电缆线路自身的资产损失以及电缆线路故障对整个电网产生的运行损失；电缆线路的风险评估结果为两者的乘积；
a)资产损失风险计算
电缆线路资产损失风险综合考虑电缆资产、电缆资产损失程度和电缆故障概率三个方面的影响，三者之间的关系可用式(6)表示：
R1＝A×F×P (6)
式中R1为电缆线路资产损失风险，A为电缆线路资产，F为电缆线路资产损失程度，P为电缆线路故障概率。
其中电缆线路资产A综合考虑了电缆线路价值和电缆线路地位两方面的因素；电缆线路资产损失程度F综合考虑了设备损坏、人身安全、供电可靠性和社会影响四方面因素，其表达分别如式(7)和式(8)所示
式中i＝1-2，其中1为价值因素，2为地位因素，Ai为某个资产因素，WAi为某个资产对应的权重系数；k＝1-4，其中1为损坏因素，2为人身安全因素，3为供电可靠性因素，4为社会影响因素，Fk为某个要素损失程度，WFk为某个要素损失程度对应的权重系数；
b)运行损失风险计算
i)线路过载严重程度Sev(L)。线路负载率L和线路过载严重程度Sev(L)之间的函数关系如式(9)所示：
ii)电压越限严重程度SV。电压越限严重程度SV与电压偏移程度Vo的关系如式(10)所示：
iii)变压器过载严重程度Sev(T)。变压器负载率T和变压器过载严重程度Sev(T)之间的函数关系如式(11)所示：
iv)电缆线路运行风险
电缆线路运行风险包括电缆线路故障导致电力系统发生支路潮流过载和节点电压越限的综合风险，反映了电缆线路对系统的影响水平。电缆线路运行风险R2采用式(12)计算。
R2＝P×(WLSev(L)+WVSev(Vo)+WTSev(T)) (12)
式中P为电缆线路故障概率，WL、WV和WT为电缆线缆三种不同运行损失下的权重。
c)电缆线路综合风险评估
电缆综合风险可用式(13)表示：
式中i为不同的风险类型，i＝1为资产损失风险，i＝2为运行风险，WRi为不同风险类型下的权重；
第三步，风险量化：依据“二拉平”原则，结合电网实际情况，将电缆线路风险分为不可忍受区、最低合理可行区和可接受区；
第四步，制定电缆线路检修策略：根据电缆线路所处的风险等级区间，制定电缆线路检修策略。处于不可接受区的电缆线路应尽快安排检修，以降低电网风险；处于最低合理可行的电缆线路适时安排检修；处于可接受区的电缆线路可正常或延后检修。
根据以上四步，在状态评估计算健康指数的基础上，引入风险理论计算所得电缆线路综合风险，应用“二拉平”原则划分电缆线路所处风险等级，并根据电缆线路风险等级制定检修策略，为电缆线路检修策略制定提供了新思路。
本发明的有益效果是：本发明提供基于风险评估的电缆检修策略方法，计及电缆线路自身故障产生的资产损失风险和电缆线路故障对系统的运行损失风险，对电缆线路检修与电网运行风险之间的关联性进行了研究，充分挖掘了电缆线路检修技术的潜力，提高了对检修时机把握的准确性，为电缆线路检修策略制定提供了新思路。
附图说明
图1为基于风险评估的电缆检修策略方法的结构示意图；
图2为电缆线路故障概率推算示意图；
图3为电缆线路部件组成图。
具体实施方式
为了更方便叙述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明所述方法进行详细说明。
如图1所示，基于风险评估的电缆检修策略方法的步骤如下：
第一步，状态评估。依据《10(6)-500kV电缆线路状态评价导则》，根据电缆线路原始资料、运行资料、检修资料和其他资料对电缆线路各部件进行状态评估，电缆线路总体状态评估结果通过各项得分乘以权重系数相加得到；
a)电缆线路故障概率计算
电缆线路的故障率和电缆线路的电缆线路健康指数HI相关，两者之间的关系如式(1)和图2所示：
P＝K×e-C×HI (1)
式中P为电缆线路故障概率；HI为电缆线路健康指数，K为比例系数；C为曲率系数。
其中比例系数K和曲率系数C为两个待定量，一般通过式(2)反演法计算求出，不同地区所处环境不同，求出的K和C数值也会有所差异。
式中q为一年内电缆线路故障的条数，N为百分制下电缆线路状态评价的级数，Mi-MN为每一级下电缆线路故障的条数。
b)电缆线路的状态评估过程如下所示。
式中：HI为电缆线路状态综合评判结果得分，即为电缆线路的健康指数(HealthIndex,HI)；Xi为一级指标xi的得分；wi为各一级指标对应的权重；Si为一级指标xi下二级指标的个数；Xij为指标xij的得分；wij为对应指标xij的权重。
本实施方案电缆线路各部件扣分情况如表1所示。
表1电缆线路部件扣分情况
部件 扣分情况 评估状态 权重
本体 扣32分 注意状态 0.2944
线路终端 扣24分 注意状态 0.2237
附属设施 扣4分 正常状态 0.0327
中间接头 扣32分 注意状态 0.2944
过电压限制器 扣2分 正常状态 0.0981
线路通道 扣8分 正常状态 0.0567
电缆线路权重使用三标度层次分析法确定，表2所示
表2电缆线路各部件权重
综合得分
HI＝100-(32*0.2944+24*0.2237+4*0.0327+32*0.2944+2*0.0981+8*0.0567)＝75
第二步，风险评估。包括电缆线路发生故障的概率和故障后果，电缆线路发生的故障概率由电缆线路状态评估结果推算得到；故障后果包括电缆线路自身的资产损失以及电缆线路故障对整个电网产生的运行损失；电缆线路的风险评估结果为两者的乘积；
a)资产损失风险计算
电缆线路资产损失风险综合考虑电缆资产、电缆资产损失程度和电缆故障概率三个方面的影响，三者之间的关系可用式(6)表示：
R1＝A×F×P (6)
式中R1为电缆线路资产损失风险，A为电缆线路资产，F为电缆线路资产损失程度，P为电缆线路故障概率。
其中电缆线路资产A综合考虑了电缆线路价值和电缆线路地位两方面的因素；电缆线路资产损失程度F综合考虑了设备损坏、人身安全、供电可靠性和社会影响四方面因素，其表达分别如式(7)和式(8)所示
式中i＝1-2，其中1为价值因素，2为地位因素，Ai为某个资产因素，WAi为某个资产对应的权重系数；k＝1-4，其中1为损坏因素，2为人身安全因素，3为供电可靠性因素，4为社会影响因素，Fk为某个要素损失程度，WFk为某个要素损失程度对应的权重系数；
本实施方案电缆线路资产取值和资产损失程度取值如表3和表4所示。
表3电缆线路资产取值
Table 1 Asset value of cable line
电压等级 10kV 110kV 220kV 500kV
资产取值 1 3 6.5 9
表4电缆线路资产损失程度取值
Table 2 Degree of loss of assets value of cable line
资产损失程度 一般损坏 重大损坏 特大损坏
资产损失程度取值 4.2 6.9 9.3
b)运行损失风险计算
i)线路过载严重程度Sev(L)。线路负载率L和线路过载严重程度Sev(L)之间的函数关系如式(9)所示：
ii)电压越限严重程度SV。电压越限严重程度SV与电压偏移程度Vo的关系如式(10)所示：
iii)变压器过载严重程度Sev(T)。变压器负载率T和变压器过载严重程度Sev(T)之间的函数关系如式(11)所示：
iv)电缆线路运行风险
电缆线路运行风险包括电缆线路故障导致电力系统发生支路潮流过载和节点电压越限的综合风险，反映了电缆线路对系统的影响水平。电缆线路运行风险R2采用式(12)计算。
R2＝P×(WLSev(L)+WVSev(Vo)+WTSev(T)) (12)
式中P为电缆线路故障概率，WL、WV和WT为电缆线缆三种不同运行损失下的权重。
c)电缆线路综合风险评估
电缆综合风险可用式(13)表示：
式中i为不同的风险类型，i＝1为资产损失风险，i＝2为运行风险，WRi为不同风险类型下的权重；
本实施方案以中山II线为例，计算电缆线路的故障概率为0.0052；中山II线资产取值为1，资产损失程度取值为6.9，计算得出中山II线资产损失风险为0.00358，运行损失风险为0.00457，综合风险为0.00428。
第三步，风险量化：依据“二拉平”原则，结合电网实际情况，将电缆线路风险分为不可忍受区、最低合理可行区和可接受区；
第四步，制定电缆线路检修策略：根据电缆线路所处的风险等级区间，制定电缆线路检修策略。处于不可接受区的电缆线路应尽快安排检修，以降低电网风险；处于最低合理可行的电缆线路适时安排检修；处于可接受区的电缆线路可正常或延后检修。
本实施方案结果表5所示：
表5电缆线路检修策略
根据以上四步，在状态评估计算健康指数的基础上，引入风险理论计算所得电缆线路综合风险，应用“二拉平”原则划分电缆线路所处风险等级，并根据电缆线路风险等级制定检修策略，为电缆线路检修策略制定提供了新思路。

Claims (1)

1.基于风险评估的电缆检修策略方法，其特征是：
第一步，状态评估
依据《10(6)-500kV电缆线路状态评价导则》，根据电缆线路原始资料、运行资料、检修资料和其他资料对电缆线路各部件进行状态评估，电缆线路总体状态评估结果通过各项得分乘以权重系数相加得到；
a)电缆线路故障概率计算
电缆线路的故障率和电缆线路的电缆线路健康指数HI相关，两者之间的关系如式(1)所示：
P＝K×e-C×HI (1)
式中P为电缆线路故障概率；HI为电缆线路健康指数，K为比例系数；C为曲率系数；
其中比例系数K和曲率系数C为两个待定量，通过式(2)反演法计算求出，不同地区所处环境不同，求出的K和C数值也会有所差异；
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式中q为一年内电缆线路故障的条数，N为百分制下电缆线路状态评价的级数，Mi-MN为每一级下电缆线路故障的条数；
b)电缆线路的状态评估过程如下所示；
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式中：HI为电缆线路状态综合评判结果得分，即为电缆线路的健康指数(HealthIndex,HI)；Xi为一级指标xi的得分；wi为各一级指标对应的权重；Si为一级指标xi下二级指标的个数；Xij为指标xij的得分；wij为对应指标xij的权重；
第二步，风险评估
包括电缆线路发生故障的概率和故障后果，电缆线路发生的故障概率由电缆线路状态评估结果推算得到；故障后果包括电缆线路自身的资产损失以及电缆线路故障对整个电网产生的运行损失；电缆线路的风险评估结果为两者的乘积；
a)资产损失风险计算
电缆线路资产损失风险综合考虑电缆资产、电缆资产损失程度和电缆故障概率三个方面的影响，三者之间的关系可用式(6)表示：
R1＝A×F×P (6)
式中R1为电缆线路资产损失风险，A为电缆线路资产，F为电缆线路资产损失程度，P为电缆线路故障概率；
其中电缆线路资产A综合考虑了电缆线路价值和电缆线路地位两方面的因素；电缆线路资产损失程度F综合考虑了设备损坏、人身安全、供电可靠性和社会影响四方面因素，其表达分别如式(7)和式(8)所示
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式中k＝1-2，其中1为价值因素，2为地位因素，Ai为某个资产因素，WAi为某个资产对应的权重系数；k＝1-4，其中1为损坏因素，2为人身安全因素，3为供电可靠性因素，4为社会影响因素，Fk为某个要素损失程度，WFk为某个要素损失程度对应的权重系数；
b)运行损失风险计算
i)线路过载严重程度Sev(L)；线路负载率L和线路过载严重程度Sev(L)之间的函数关系如式(9)所示：
<mrow> <mi>S</mi> <mi>e</mi> <mi>v</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>L</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mn>17.2</mn> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>L</mi> <mo>&gt;</mo> <mn>1.3</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>10</mn> <mo>*</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <mi>e</mi> <mrow> <mn>2</mn> <mo>*</mo> <mi>L</mi> <mo>-</mo> <mn>1.6</mn> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mn>0.8</mn> <mo>&lt;</mo> <mi>L</mi> <mo>&amp;le;</mo> <mn>1.3</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mn>0</mn> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>L</mi> <mo>&amp;le;</mo> <mn>0.8</mn> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>9</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
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iv)电缆线路运行风险
电缆线路运行风险包括电缆线路故障导致电力系统发生支路潮流过载和节点电压越限的综合风险，反映了电缆线路对系统的影响水平；电缆线路运行风险R2采用式(12)计算；
R2＝P×(WLSev(L)+WVSev(Vo)+WTSev(T)) (12)
式中P为电缆线路故障概率，WL、WV和WT为电缆线缆三种不同运行损失下的权重；
c)电缆线路综合风险评估
电缆综合风险可用式(13)表示：
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式中i为不同的风险类型，i＝1为资产损失风险，i＝2为运行风险，WRi为不同风险类型下的权重；
第三步，风险量化
依据“二拉平”原则，结合电网实际情况，将电缆线路风险分为不可忍受区、最低合理可行区和可接受区；
第四步，制定电缆线路检修策略
根据电缆线路所处的风险等级区间，制定电缆线路检修策略；处于不可接受区的电缆线路应尽快安排检修，以降低电网风险；处于最低合理可行的电缆线路适时安排检修；处于可接受区的电缆线路可正常或延后检修。
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