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前言1

第1篇 数学基础1

第1章 绪论2

1.1 以可靠性为中心的维修基本概念2

1.1.1 可靠性2

1.1.2 维修性3

1.1.3 可用性4

1.1.4 以可靠性为中心的维修5

1.2 国内外检修策略的发展6

1.2.1 事后检修阶段6

1.2.2 定期检修阶段7

1.2.3 状态检修阶段7

1.3 我国可靠性维修应用现状7

参考文献8

第2章 数学基础9

2.1 故障概率时间分布9

2.1.1 指数分布9

2.1.2 威布尔分布10

2.2 威布尔分布的参数估计11

2.2.1 定数截尾时威布尔参数的点估计11

2.2.2 定时截尾时威布尔参数的点估计12

2.2.3 威布尔参数的区间估计12

2.3 粗糙集理论13

2.3.1 粗糙集理论简介13

2.3.2 粗糙集属性约简14

2.4 可拓学理论16

2.4.1 基本概念16

2.4.2 问题的物元模型18

2.4.3 可拓集合与关联函数18

2.5 人工神经网络20

2.5.1 人工神经网络概述20

2.5.2 人工神经元模型20

2.5.3 BP人工神经网络模型21

2.6 ID3算法22

2.6.1 嫡值理论介绍23

2.6.2 ID3算法形成决策树23

2.7 层次分析法26

2.7.1 层次分析法原理26

2.7.2 层次分析法应用步骤27

2.8 模糊综合评判模型30

2.8.1 单层次模糊综合评判的数学模型30

2.8.2 多层次模糊综合评判的数学模型32

2.9 贝叶斯估计及贝叶斯网络33

2.9.1 贝叶斯估计33

2.9.2 贝叶斯网络34

2.10 蒙特卡罗模拟方法36

2.10.1 用蒙特卡罗方法计算的一般步骤36

2.10.2 蒙特卡罗方法的收敛性36

2.10.3 蒙特卡罗方法的误差和基本特点37

2.10.4 随机数产生原理和伪随机数的检验38

2.10.5 随机变量的抽样41

2.10.6 蒙特卡罗方法的优缺点44

2.11 马尔可夫过程及马尔可夫链45

2.11.1 马尔可夫过程的原理45

2.11.2 马尔可夫链46

2.12 Benders分解法47

2.13 遗传算法48

2.13.1 遗传算法简介48

2.13.2 遗传算法的基本步骤49

2.13.3 目标函数映射到适应函数50

2.13.4 适应度函数的设计对遗传算子的影响51

参考文献52

第2篇 电力设备以可靠性为中心的维修53

第3章 设备RCM实施过程54

3.1 变电设备重要度评估54

3.2 确定变电设备功能54

3.2.1 主要功能54

3.2.2 次要功能55

3.2.3 保护功能55

3.2.4 多余功能56

3.3 确定变电设备故障类型57

3.3.1 变压器故障类型57

3.3.2 断路器故障类型58

3.3.3 电容器故障类型59

3.3.4 避雷器故障类型60

3.4 变电设备故障诊断61

3.4.1 故障树分析法61

3.4.2 基于专家系统的方法62

3.4.3 基于模糊推理的方法62

3.4.4 人工神经网络法63

3.4.5 贝叶斯网络法63

3.5 检修策略决策63

3.5.1 设备维修方式64

3.5.2 检修决策方法65

3.6 维修周期决策及优化66

3.6.1 维修周期决策66

3.6.2 维修周期优化67

参考文献67

第4章 设备重要度评估68

4.1基 于层次分析法的设备重要度评估68

4.1.1 应用层次分析法作设备重要度排序68

4.1.2 设备重要度权值计算69

4.2 基于蒙特卡洛模拟的供电设备重要度评价70

4.2.1 蒙特卡洛模拟方法简介70

4.2.2 供电设备重要度评价因素的确定70

4.2.3 供电设备重要度评价指数的确定72

4.2.4 基于蒙特卡洛模拟的供电设备重要度评价73

参考文献74

第5章 变电设备在线监测及故障诊断75

5.1 变压器在线监测75

5.1.1 油色谱在线监测76

5.1.2 油中氢气含量在线监测76

5.1.3 局部放电的在线监测77

5.1.4 介质损耗因数tgδ的在线监测78

5.1.5 变压器油中微水在线监测78

5.1.6 MGA2000-6E型变压器油色谱在线监测系统简介78

5.2 变压器故障诊断依据80

5.2.1 油中溶解气体分析法80

5.2.2 变压器油故障定性分析82

5.2.3 固体的绝缘老化85

5.3 变压器故障诊断方法86

5.3.1 基于朴素贝叶斯网络的故障预测诊断86

5.3.2 粗糙集专家系统90

5.3.3 模糊粗糙集理论在变压器故障诊断中的应用93

5.3.4 粗糙集理论与可拓学相结合的诊断方法98

5.3.5 用ID3算法形成故障决策树102

5.3.6 用人工神经网络算法建立设备故障诊断模型的应用研究106

5.3.7 基于粗糙集理论的变压器复合故障分析109

5.4 高压断路器的状态监测及诊断分析115

5.4.1 断路器结构115

5.4.2 断路器性能指标116

5.4.3 断路器监测量及状态监测的实现116

5.4.4 断路器寿命分析117

5.5 避雷器试验及在线监测123

5.5.1 避雷器试验123

5.5.2 避雷器在线监测装置124

5.6 电容性设备故障诊断124

5.6.1 电容性设备故障、故障机理及诊断概况124

5.6.2 常规预防试验及故障判断125

5.6.3 电容性设备绝缘在线监测和诊断127

5.7 互感器的故障诊断及在线监测127

5.7.1 JCC型电压互感器的在线监测127

5.7.2 利用气体收集器在线诊断充油互感器故障128

参考文献128

第6章 设备维修方式决策方法129

6.1 设备维修方式129

6.1.1 事后维修129

6.1.2 隐患检测129

6.1.3 定期维修130

6.1.4 状态维修130

6.2 基于模糊综合评判的维修方式决策模型131

6.2.1 维修方式决策模型131

6.2.2 应用模糊综合评判方法决策设备维修方式135

6.3 基于决策树的维修方式决策模型137

6.4 设备短期维修风险决策139

6.4.1 短期维修决策步骤139

6.4.2 设备短期维修风险决策模型140

参考文献141

第7章 RCM维修周期决策142

7.1 定期维修周期的确定142

7.1.1 定期维修的分类142

7.1.2 定期维修的分类及周期确定142

7.2 定期更换周期的确定151

7.2.1 定期更换的维修工作条件151

7.2.2 按可用度最大来确定预防性更换周期152

7.2.3 按最小经济损失来确定预防性更换周期153

7.3 定期检测周期的确定153

7.3.1 影响定期检测工作的频度154

7.3.2 按安全性要求确定定期检测的周期154

7.3.3 按可用度最大确定定期检测的周期156

7.3.4 按经济性要求确定隐患功能的定期检测周期159

7.4 状态维修周期的确定163

7.4.1 决定P-F间隔期的主要因素164

7.4.2 状态维修周期的基本要求164

7.4.3 状态维修周期的确定165

7.4.4 模糊决策的绝对比较法理论168

7.5 确定维修周期所面临的问题及解决办法169

7.6 维修周期优化及初步处理169

7.6.1 维修周期优化170

7.6.2 维修周期的初步处理170

7.6.3 目标函数及约束条件171

参考文献171

第3篇 电力系统以可靠性为中心的维修172

第8章 电力系统可靠性评估173

8.1 大电力系统可靠性评估173

8.1.1 大电力系统可靠性评估解析法模型174

8.1.2 大电力系统可靠性评估模拟法模型176

8.1.3 大电力系统可靠性评估MCMC法181

8.2 高压直流输电系统可靠性评估183

8.2.1 高压直流输电系统主要可靠性指标183

8.2.2 高压直流输电系统可靠性评估方法184

8.2.3 特高压直流输电系统的可靠性评估191

8.3 配电网可靠性评估194

8.3.1 配电系统可靠性指标194

8.3.2 评估方法介绍194

8.3.3 基于图论的评估方法197

8.4 电气主接线及可靠性评估199

8.4.1 主接线可靠性评估的步骤及假设199

8.4.2 水电站电气主接线可靠性评估200

8.4.3 ±800kV换流站主接线可靠性评估201

参考文献204

第9章 发电系统以可靠性为中心的维修206

9.1 发电设备故障类型简介206

9.1.1 锅炉设备故障简介206

9.1.2 汽、水轮机故障简介207

9.1.3 发电机故障简介209

9.2 发电设备状态监测210

9.2.1 锅炉设备状态监测210

9.2.2 汽、水轮机状态监测211

9.2.3 发电机状态在线监测212

9.3 发电设备故障诊断212

9.3.1 基于人工神经网络和专家系统的锅炉状态诊断212

9.3.2 基于变权模糊的发电设备状态评价及故障诊断213

9.4 发电设备维修方式决策218

9.4.1 设备重要度分析和费用分析218

9.4.2 利用决策树决策维修方式实例218

9.5 发电设备维修／故障费用模型219

9.5.1 预防维修费用219

9.5.2 机会维修费用219

9.5.3 故障维修费用219

9.6 发电厂主设备定期维修优化220

9.6.1 主设备计划维修周期的优化220

9.6.2 主设备计划维修内容的优化220

9.7 辅助设备定期维修决策及优化221

9.7.1 利用数值方法确定设备最优定期更换周期222

9.7.2 利用解析法确定设备最优状态检查间隔224

9.8 发电设备隐患检查周期的确定224

9.8.1 按安全性要求确定隐患检测周期224

9.8.2 按经济性要求确定隐患检测周期225

9.9 发电设备基于状态的维修决策225

9.10 基于Benders分解的多机组多电厂检修优化226

9.10.1 基本数学模型226

9.10.2 Benders分解后求解主问题与子问题的快速算法228

参考文献229

第10章 输电系统以可靠性为中心的维修230

10.1 主设备以可靠性为中心的维修230

10.2 绝缘子在线监测230

10.2.1 在线监测原理231

10.2.2 污秽监测报警模型233

10.2.3 绝缘子在线监测系统实际应用简介235

10.3 输电线路覆冰的危害及防护措施236

10.3.1 覆冰的概念、分类及危害236

10.3.2 防护覆冰的措施237

10.3.3 输电线路的防冰设计241

10.4 输电线路状态检修方针243

10.4.1 转变固定周期性停电检修观念243

10.4.2 认真细致地开展设备评估243

10.4.3 强化状态检修工作的组织领导243

10.4.4 注重提高巡视、检修工作质量243

10.5 输电系统维修优化安排244

10.5.1 隐性损失的经济性量化244

10.5.2 输电网络计划检修优化模型245

10.5.3 基于Benders分解的主子间题分解246

10.6 特高压直流输电系统维修安排优化248

10.6.1 检修优化模型248

10.6.2 Benders分解法求解249

10.7 发输电系统维修安排优化251

10.7.1 维修安排优化的基本思想251

10.7.2 维修安排优化的目标函数251

10.7.3 维修安排优化的算法流程251

10.7.4 维修安排优化的约束条件252

10.7.5 对维修约束条件的处理253

10.7.6 求解方法253

参考文献253

第11章 配电系统以可靠性为中心的维修255

11.1 配网设备实施RCM的内容255

11.2 配电设备的故障及检修256

11.2.1 配电线路的故障及检修256

11.2.2 配电主设备的故障及检修256

11.3 配网设备运行维护257

11.3.1 10kV断路器的运行维护257

11.3.2 利用GPS信号接收机进行配网巡线、检修258

11.4 配电网维修安排优化258

11.4.1 售电损失目标函数优化模型258

11.4.2 含售电损失与检修费用的优化模型261

11.4.3 基于网络拓扑和遗传算法的配电设备检修计划优化模型263

11.5 配网实施RCM时需要注意的事项267

参考文献268