CN106779317A - 一种电网设备质量评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电网设备质量评估方法，包括以下步骤：（1）依托设备故障、缺陷等运行数据分析投运年限、投运批次、不同严重程度缺陷、设备台数差异对质量评价的影响；（2）综合考虑投运年限、不同缺陷严重等级和设备台数差异等因素的影响，构建缺陷率、故障率评价模型；（3）考虑设备的实际运行寿命的情况，构建设备寿命评价模型；（4）根据设备缺陷率、故障率、寿命评价指数的映射规则，实现对设备质量评价进行打分。本发明将设备缺陷、故障以及寿命评价模型与电网设备质量评价模型通过映射规则结合起来，能够从多个角度考虑设备的质量情况，为设备招标提供参考。

Description

一种电网设备质量评估方法
技术领域
本发明属于电力设备评价领域，尤其涉及一种对电网设备质量进行评价的方法。
背景技术
随着电网企业对工程按期完工送电、设备运行可靠、电网安全稳定、用电应急等方面要求的提高，企业对电力设备选型和供应商选择的难度进一步加大，如何做好设备准入工作，是电网企业面临的重要课题。另一方面，随着电网信息化建设的开展，积累了大量设备运行数据(设备运行缺陷、事故障碍、检修数据，等等)，为研究工作的深入开展和成果实用化奠定了数据基础。
目前，经过多年的信息化建设，电网企业在管理决策中已经逐步形成了以数据为依据的习惯，但是在进行复杂决策时，仍然缺乏模型支撑，过多依赖于人为主观判断。例如省公司、地市局各级业务部门在设备管理决策时缺乏有效的设备绩效量化评估工具支撑，决策凭据模糊化、主观化，不利于提高决策的科学性和客观性，不利于提高管理的精益化水平。
设备质量问题是导致设备故障发生的主要因素，通过对设备缺陷及故障发生情况的评价可以反映某个省厂家或某种类型的设备质量水平。在现有的电网设备质量评估方法中，直接通过计算缺陷率及故障率的方式对设备的缺陷及故障发生情况进行评价的方式，未能完全考虑影响设备缺陷及故障发生的其他因素，评价方式较为粗放。然而在实际的应用中，对改变现在较为粗放的质量评估方式，促进提高设备采购管理精益化具有重要意义。本申请正是针对该问题而提出的一种电网设备质量评估方法，对设备招标提供参考。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电网设备质量评估方法，本发明将电网设备质量评价理论与现有的设备绩效评价模型结合起来，通过对设备绩效评价模型的全面分解，抽取设备绩效评价模型中与设备质量相关的重要指标，以此为基础，对设备质量展开全面评价。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种电网设备质量评估方法，包括以下步骤：
(1)依托设备故障、缺陷等运行数据分析投运年限、投运批次、不同严重程度缺陷、设备台数差异对质量评价的影响；
(2)综合考虑投运年限、投运批次、不同缺陷严重等级和设备台数差异等因素的影响，构建缺陷率、故障率评价模型；
(3)考虑设备的实际运行寿命的情况，构建设备寿命评价模型；
(4)根据设备缺陷率、故障率和寿命评价模型最终计算出来的设备缺陷率评价指数、设备故障率评价指数、设备寿命评价指数的映射规则，最终实现对设备质量评价进行打分。
而且，所述步骤(1)中分析投运年限对缺陷率影响时，是采用线性回归拟合的方法来分析平均缺陷率与投运年限间的关系。设某省电网主变压器平均缺陷率随投运年限的变化规律如下：
y(n)＝λα·n+b
其中y(n)为投运年限为n的平均缺陷率，n＝0表示设备投运第一年，λα为缺陷率增长率，b为设备投运当年，即第0年的平均缺陷率。
而且，所述步骤(1)中，将设备缺陷按照严重程度分为不同的等级：紧急故障、重大故障、一般故障，为保证最终评价结果的公平性，在处理不同严重等级的缺陷时，可以根据电力公司以往事故经验将事故事件划分等级，根据事故等级赋予设备缺陷不同权重的方法，以表达其后果严重性的影响，如赋予其他缺陷和一般缺陷权重紧急缺陷权重，重大缺陷权重。根据不同预警级别下损失，可以将其权重分别确定为：9∶3∶1。
而且，所述步骤(2)中的设备台数差异的调整方法包括以下步骤：
①计算某批次不同严重等级的缺陷率评价指数；
②计算某批次的缺陷率评价指数；
③计算厂家的缺陷率评价指数；
按照步骤②的方式计算该厂家不同投运批次的缺陷率评价指数，并进行折算，最后加权平均得到该厂家的缺陷率评价指数；
而且，所述步骤(2)中研究不同数量的设备其缺陷率对总体缺陷率反映程度时，利用置信度消除不同数量的设备缺陷率对总体缺陷率产生的误差。
而且，采用“区间估计法”求解置信度，即：在估计值与总体参数在允许的误差范围内，估计值落在相应区间的概率的大小，这个相应的概率称作置信度。
而且，所述步骤(3)中的构建设备寿命评价模型，考虑了设备的实际运行寿命情况，并将负载率与运行时间的乘积作为对应投运年限的主变所创造的价值，得到主变各投运年限所创造的价值曲线，主变已创造的总价值为该曲线对应函数的积分，对该积分结果与投运年限进行回归分析，由分析结果知主变所创造的价值与投运年限满足指数函数的分布。
而且，所述步骤(4)中参考已有的质量评价规则，分别制定设备缺陷率评价指数、故障率评价指数以及寿命评价指数的映射规则，最终实现对设备质量评价进行打分。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明将电网设备质量评价理论与现有的设备绩效评价模型结合起来，通过对设备绩效评价模型的全面分解，抽取设备绩效评价模型中与设备质量相关的重要指标，以此为基础，对设备质量展开全面评价。
2、本发明综合考虑了不同设备投运批次、投运年限、故障严重等级以及由于设备质量问题造成设备提前退役等因素的影响，构建相对完整的设备缺陷率、故障率和设备寿命评价模型。
3、本发明将电网设备质量评价理论与实际电网设备引进结合起来，根据设备缺陷率评价指数、故障率评价指数以及寿命评价指数给各个厂家进行打分，决策层可根据分数排名的高低进行决策，这样使得电网设备引进工作更加便捷和公平。
附图说明
图1是设备质量评价模型的影响因素分析图；
图2是求设备缺陷率评价指数、设备故障率评价指数以及设备寿命评价指数流程图；
图3是不同缺陷严重级别调整方案图；
图4设备质量评价模型构建流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种电网设备质量评估方法，包括以下步骤：
步骤1：依托设备故障、缺陷等运行数据分析不同投运年限、不同严重程度缺陷、设备台数差异对质量评价的影响；
本实施方案如图1所示，通过对设备绩效评价模型的全面分解，抽取设备绩效评价模型中与设备质量相关的重要指标，将影响设备质量评价因素分为不同投运年限、投运批次、严重程度、设备台数差异四个方面。
投运年限：采用线性回归拟合的方法来分析平均缺陷率与投运年限间的关系。设某省电网主变压器平均缺陷率随投运年限的变化规律如下：
y(n)＝λα·n+b
其中y(n)为投运年限为n的平均缺陷率，n＝0表示设备投运第一年，λα为缺陷率增长率，b为设备投运当年，即第0年的平均缺陷率。
投运批次：借鉴投运年限与缺陷率的做法，仍采用线性拟合的方式消除不同投运批次带来的影响。
严重程度：为保证最终评价结果的公平性，在处理不同严重等级时，采用赋予不同的权重的方法。
设备台数：不同的样本数量对总体的反映程度是存在差异的，对于数量不同的批次的缺陷率评价指数的修正，可采用加权平均的方法。
步骤2：综合考虑投运年限、投运批次、不同缺陷严重等级和设备台数差异等因素的影响，构建缺陷率、故障率评价模型，求出厂家缺陷率评价指数和故障率评价指数；
本实施方案如图2所示，以下为各个影响因素的剔除过程：
(1)投运年限影响因素剔除过程
投运年限影响因素的剔除方法是先计算各投运年限下的总体缺陷率，再通过折算的方式将不同投运年限折算到同一投运年限。具体步骤如下：
①：计算各投运年限的总体缺陷率。在计算时，统计各投运年限下不同批次的设备台数和缺陷数量，各投运年限的总体缺陷率的计算公式为公式(1)所示：
其中，i为设备的投运批次序号；j为设备的投运年限；n为该投运年限下设备的批次数量；DRj为该厂家投运年限为j的缺陷率；DCj，i为批次i在投运年限j下的缺陷数量，Ej，i批次i的设备在该投运年限下的设备台数。
②：然后再利用缺陷率随投运年限的增长规律计算厂家的缺陷率评价指数。公式(2)是缺陷率评价指数的计算方法：
DIj＝DRj-j·λα (2)
其中DIj为投运年限为j年的缺陷率折算到投运年限为0时的缺陷率评价指数；DRj为该厂家投运年限为j时的缺陷率；λα为缺陷率的增长率。
③：再以求均值的方式对不同投运年限的缺陷率评价指数进行组合，得到该厂家总的缺陷率评价指数。计算公式如公式(3)所示：
其中，DI为该厂家的缺陷率评价指数；n为该厂家所有的投运批次的数量；DIj为投运年限j下的缺陷率评价指数。
(2)投运批次影响因素剔除过程
先计算同一投运批次的总体缺陷率，再根据缺陷率随投运批次的变化规律对不同投运批次进行折算，与投运年限影响因素剔除过程相似。
(3)不同严重程度缺陷影响因素剔除过程
如图3所示：不同严重程度缺陷影响因素剔除方法是基于缺陷和故障严重级别的权重调整，此部分分为不同严重级别缺陷率权重的确定和不同严重级别故障率权重的确定。
不同严重级别缺陷率权重的确定：根据电力公司以往事故经验，设备缺陷按照其严重程度分为紧急缺陷、重大缺陷、一般缺陷。参照《设备运行评价规则》缺陷得分公式为：E＝5·YB+10·ZD+20·JJ，其中YB为一般缺陷次数，ZD为重大缺陷次数，JJ为紧急缺陷次数。在该计算公式中，一般缺陷的权重为5，重大缺陷的权重为10，紧急缺陷的权重为20，则一般缺陷、重大缺陷和紧急缺陷的权重比值为1∶2∶4。将一般缺陷、重大缺陷和紧急缺陷的缺陷率权重分别设置为1、2、4。
不同严重级别故障率权重的确定：根据《电力安全事故应急处置和调查处理条例》(中华人民共和国国务院令第599号)。设备运维级别分为特级、一级、二级、三级、正常五个级别，可根据事故事件的严重级别的划分，对应到不同的设备运维级别。另一方面，根据经验，可估算不同预警级别下电网损失的相对大小，得到不同严重级别故障率权重的确定公式(4)、(5)和(6)：
W紧急＝L特级＝9 (4)
W一般＝L正常＝1 (6)
其中，W紧急为紧急故障的权重；W严重为严重故障的权重；W一般为一般故障的权重；L特级为紧急故障所对应的特级运维级别的损失；L一级、L二级、L三级分别为一级、二级、三级运维级别的损失，L正常为四级及五级事件所对应的正常运维级别损失。
(4)设备台数差异影响因素剔除过程
不同的样本数量对总体的反映程度是存在差异的，采用置信度来消除不同设备台数对总体的影响，对于数量不同的批次的缺陷率评价指数的修正，可采用加权平均的方法，对设备台数较大的批次的设备赋以更大的权重，使最后的缺陷率评价值更接近于该批次的设备，采用“区间估计法”求解置信度，即：在估计值与总体参数在允许的误差范围内，估计值落在相应区间的概率的大小，这个相应的概率称作置信度。
本部分研究了在不同设备台数下，其缺陷率对总体缺陷率的反映程度。计算步骤如下：
①：计算某批次不同严重等级的缺陷率评价指数，以一般缺陷的缺陷率评价指数的计算为例，先由公式(7)计算某一投运批次i在投运年限j下的一般缺陷的缺陷率：
其中，DRi，j(YB)为批次i的设备在投运年限为j时一般缺陷的缺陷率，DCi，j(YB)为该批次在该投运年限下一般缺陷的数量，Ei，j为该批次设备在该投运年限下的设备台数。同理，计算其他投运年限一般缺陷的缺陷率，再经过折算，得到该投运批次一般缺陷的缺陷率评价指数。同理，计算该投运批次重大缺陷的缺陷率和紧急缺陷的缺陷率。
②：通过公式(8)计算某批次的缺陷率评价指数：
DIi＝W一般·DIi(YB)+W重大·DIi(ZD)+W紧急·DIi(JJ) (8)
其中，DIi为批次i的缺陷率评价指数；DIi(YB)为批次i一般缺陷的缺陷率评价指数；DIi(ZD)为批次i重大缺陷的缺陷率评价指数；DIi(JJ)为批次i紧急缺陷的缺陷率评价指数；W一般为一般缺陷的权重；W重大为严重缺陷的权重；W紧急为紧急缺陷的权重。
③：计算厂家的缺陷率评价指数，按照②的方式计算该厂家不同投运批次的缺陷率评价指数，并进行折算，最后加权平均得到该厂家的缺陷率评价指数。
(5)综合各种因素构建缺陷率/故障率评价模型的具体步骤如下：
①分别研究设备缺陷率与投运年限、投运批次的分布模式，得到缺陷率与投运年限和投运批次的函数关系式；
②计算单个批次不同类缺陷的缺陷率；
③利用缺陷率与投运年限的函数关系式，将上述缺陷率分别折算到投运年限为0年时的缺陷率评价指数；
④计算批次i的缺陷率评价指数，i为自然数；
⑤计算某厂商厂家的缺陷率评价指数。
步骤3：考虑设备的实际运行寿命的情况，构建设备寿命评价模型；
本步骤考虑了设备的实际运行寿命情况，并将负载率与运行时间的乘积作为对应投运年限的主变所创造的价值，得到主变各投运年限所创造的价值曲线，主变已创造的总价值为该曲线对应函数的积分，对该积分结果与投运年限进行回归分析，由分析结果知主变所创造的价值与投运年限满足指数函数的分布。
因此，可以指数函数表示设备因提前退运的相对价值损失，以代表设备的实际运行寿命，代表该类设备的预期寿命，假设设备达到预期寿命时，所创造的价值为1。则设备退运时的相对价值损失的计算公式为：
当设备达到或超过预期寿命时，认为该厂家的设备所提供的效益已达到预期效益，此时损失为0。当设备在设备投运年限为0年退运时，即设备完全未能实现预期效益，此时损失为1。
以LI代表厂家的设备寿命评价指数u代表该厂家因质量问题退役的设备的数量，u′代表投运年限已达预期寿命但未退役的设备的数量，则设备寿命评价指数的具体计算公式为(10)所示：
步骤4：根据设备缺陷率、故障率和寿命评价模型最终计算出来的设备缺陷率评价指数、设备故障率评价指数、设备寿命评价指数的映射规则，最终实现对设备质量评价进行打分。
本步骤考虑到设备缺陷率评价指数、设备故障率评价指数、设备寿命评价指数在数量级上不一致，并不能简单地用评价指数相加的方式得到最终的设备质量评价结果，本步骤将分别制定设备缺陷率评价指数、故障率评价指数以及寿命评价指数的映射规则，最终实现对设备质量评价进行打分。
利用缺陷率评价指数对所有厂家进行映射，具体步骤如下：
①：确定计算出来的缺陷率评价指数的最大值和最小值，缺陷率评价指数越小，表明设备质量越好，因此最小值不扣分，最大值的厂家得分为0分。
②：根据厂家的缺陷率评价指数确定具体扣分值：对于厂家k，假设其缺陷率评价指数为，则其扣分值的映射公式是公式(11)：
其中，Qk为该厂家的扣分值；Qmax为整个评价体系中缺陷的最大扣分值；DImax为所有厂家缺陷率评价指数的最大值；DImin为所有厂家缺陷率评价指数的最小值；DIk为该厂家的缺陷率评价指数。
利用故障率评价指数对所有厂家进行映射，具体步骤如下：
①：确定计算出来的故障率评价指数的最大值和最小值，故障率评价指数越小，表明设备质量越好，因此最小值不扣分，最大值的厂家得分为0分。
②：根据厂家的故障率评价指数确定具体扣分值：对于厂家k，假设其故障率评价指数为，则其扣分值的映射公式是公式(12)：
其中，Sk为该厂家的扣分值；Smax为整个评价体系中缺陷的最大扣分值；AImax为所有厂家故障率评价指数的最大值；AImin为所有厂家故障率评价指数的最小值；AIk为该厂家的故障率评价指数。
利用设备寿命评价指数对所有厂家进行映射，设备寿命评价指数的映射与设备缺陷率评价指数、设备故障率评价指数的映射思路一致。对于所有电网设备，生产厂家在出厂时都会根据已有的经验值及设备的生产工艺给定预期寿命。预期寿命代表的是对设备寿命的期望值。在设备的实际寿命达到预期寿命时，则认为设备已达到预期的质量水平，将实际运行寿命大于预期寿命的设备都作满分处理，这一点已体现在设备寿命评价指数的计算模型中。设备的寿命评价指数的映射方法，其处理步骤与设备缺陷率、故障率评价指数映射思路相同，本步骤不再累述。
本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种电网设备质量评估方法，其特征在于：该方法首先依托设备运行数据分析投运年限、投运批次、不同严重程度缺陷、设备台数差异对质量评价的影响，然后分别构建缺陷率、故障率以及寿命评价模型，最后通过映射原则得到设备质量评价模型。
2.根据权利要求1所述的电网设备质量评估方法，其特征在于：所述评估方法的具体步骤如下：
（1）依托设备运行数据分析所述投运年限、投运批次、不同严重程度缺陷、设备台数差异对质量评价的影响；
（2）综合考虑所述投运年限、投运批次、不同严重程度缺陷和设备台数差异的影响，构建所述缺陷率、故障率评价模型；
（3）考虑设备的实际运行寿命的情况，构建所述寿命评价模型；
（4）根据所述缺陷率、故障率和寿命评价模型计算出来的设备缺陷率评价指数、设备故障率评价指数、设备寿命评价指数的映射规则，最终实现对设备质量评价进行打分。
3.根据权利要求2所述的电网设备质量评估方法，其特征在于：所述步骤（1）中的分析投运年限对质量评价的影响时，是采用线性回归拟合的方法来分析平均缺陷率与投运年限间的关系：
其中为投运年限为n的平均缺陷率，n = 0表示设备投运第一年，为缺陷率增长率，b为设备投运当年，即第0年的平均缺陷率。
4.根据权利要求2所述的电网设备质量评估方法，其特征在于：所述步骤（1）中，将设备缺陷按照严重程度分为不同的等级：紧急故障、重大故障、一般故障；在处理不同严重等级的缺陷时，采用赋予不同的权重的方法，以表达其后果严重性的影响，根据不同预警级别下损失，将紧急故障、重大故障、一般故障的权重分别确定为：9：3：1。
5.根据权利要求2所述的电网设备质量评估方法，其特征在于：所述步骤（2）中的设备台数差异的影响因素剔除过程包括以下步骤：
计算某批次不同严重等级的缺陷率评价指数；
计算某批次的缺陷率评价指数；
计算厂家的缺陷率评价指数，按照步骤的方式计算该厂家不同投运批次的缺陷率评价指数，并进行折算，最后加权平均得到该厂家的缺陷率评价指数。
6.根据权利要求2所述的电网设备质量评估方法，其特征在于：所述步骤（2）中研究不同数量的设备其缺陷率对总体缺陷率反映程度时，利用置信度消除不同数量的设备缺陷率对总体缺陷率产生的误差。
7.根据权利要求6所述的电网设备质量评估方法，其特征在于：采用区间估计法求解置信度；在估计值与总体参数在允许的误差范围内，估计值落在相应区间的概率的大小就是置信度。
8.根据权利要求2所述的电网设备质量评估方法，其特征在于：所述构建缺陷率评价模型的具体步骤如下：
分别研究设备缺陷率与所述投运年限、投运批次的分布模式，得到缺陷率与所述投运年限和投运批次的函数关系式；
计算单个批次不同类缺陷的缺陷率；
利用缺陷率与投运年限的函数关系式，将所述缺陷率分别折算到投运年限为0年时的缺陷率评价指数；
计算批次i的缺陷率评价指数，i为自然数；
计算某厂商厂家的缺陷率评价指数。
9.根据权利要求2所述的电网设备质量评估方法，其特征在于：所述步骤（3）中的构建设备寿命评价模型，考虑了设备的实际运行寿命情况，并将负载率与运行时间的乘积作为对应投运年限的主变所创造的价值，得到主变各投运年限所创造的价值曲线，主变已创造的总价值为该曲线对应函数的积分，对该积分结果与投运年限进行回归分析，由分析结果知主变所创造的价值与投运年限满足指数函数的分布。
10.根据权利要求2所述的电网设备质量评估方法，其特征在于：所述步骤（4）中，分别制定设备缺陷率评价指数、故障率评价指数以及寿命评价指数的映射规则，最终实现对设备质量评价进行打分。
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