摘要：在状态检修实施背景下，发电机组运行容易受各种故障耦合作用影响，造成变电站运营成本过高。实施机会维修，需要考虑维修策略适应性，确保总成本得到有效控制。基于此，本文提出了发电机组机会维修模型，并结合实例对策略适应性展开了分析，发现需要根据检修资源加强机会维修与预防性维修的协调。
关键词：发电机组；机会维修；适应性
引言：在发电机组中包含多种设备，部分设备一旦发生故障将造成机组停机，在降低设备运行可靠性的同时，造成机组管理成本增加。而合理实施机会维修能够根据设备状态采取维修策略，使状态检修效益得到提高，因此有助于实现变电站的经济运行。
1发电机组的机会维修模型
1.1模型假设
在发电机组运行管理方面，拥有一定检测周期。实施机会维修，需要对各种维修方式展开实时可靠性评估，通过完成设备恶化状态预测制定维修决策。在维修过程中，忽略故障相关性问题，仅对维修部件及资源的相关性展开分析，在维修单个部件时分析其他部件维修机会，达到节省成本的目标。按照这一思路，建立机会维修模型时可以假设发电机组由四个子设备构成。具体来讲，就是发电机、汽轮机、锅炉三个主设备和辅助设备[1]。因为任一主设备停运将造成机组停运，所以需要单独分析。而辅助设备停运机组处于部分出力状态，不会发生停运问题，可以综合考虑。假设各自身发生故障的概率各不相关，同时服从威布尔分布。而采取的维修策略包含预防性更换、机会维修，针对设备i产生的维修成本分别为Ci,p、Ci,0。考虑到机组能够维持长时间运行，因此可以不考虑设备维修时间。
1.2模型理论
实施机会维修，主要是利用停机时间对处于不佳运行状态的设备展开维修。在设备因为突发故障或超出预防性维修阈值需要停机时，可以对其他能够正常运行但存在隐患的设备进行维修[2]。采取该种措施，能够使机组运行可靠性得到提高，减少机组停机损失，继而使成本得到有效控制。因此在制定机会维修策略时，需要加强设备可靠性分析。实际可以利用从0到1变化的函数进行设备可靠性功能描述，对设备状态从正常到故障的过程进行反映。运用威布尔分布实现近似表达，能够得到设备i可靠度Ri（t）满足：
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其中，t为时间，αi指的是尺度参数，将对函数曲线尺寸比例产生影响，βi则是形状参数，将对曲线形状产生影响。在设备因长期运行劣化过程中，将逐步丧失正常运行能力，失效率hi（t）满足：
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根据发电机组可靠度R，在预防性维修和机会维修阈值分别为Rp和Ro的条件下，tp和to分别为对应的维修时间，能够得到图1。在设备处于0-to之间，产生突发故障会面临停机，可进行更换维修。在to-tp之间，突发故障发生后可更换部件，如果发生停机可以进行机会维修。在tp时，可实施预防性维修。
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2发电机组机会维修策略的适应性分析
2.1案例概况
为确定模型的有效性，可以包含三个发电机组G1、G2和G3的变电站为例，制定的检修计划周期为52周。各发电机组均为同一型号300MW机组，在100-300MW状态容量下机组均可用。根据机组运行数据和以往检修经验数据可知，单位发电成本为0.006万元/（MW·h），单位失负荷损失0.1053万元/（MW·h）。系统总成本由运行成本、风险成本和维修成本构成，风险成本为期望确供电量与单位失负荷损失乘积[3]。机会维修策略的制定，还应追求总成本最小化，因此可以将其当成是约束条件完成模型求解。
2.2策略制定
在机会检修策略制定上，可以采用遗传算法对检修频率和机会维修策略进行优化。如图2所示，先对染色体种群进行初始化。而在种群中，个体用于对系统中各设备检测频率和维修策略进行反映。对个体染色体进行解码，能够得到检修方案。确定方案能否达到约束条件要求，如果达到要求可以对系统总风险进行计算，判断设备是否会出现失效问题。在设备层运算中，需要对根据检测频率和维修策略建立马尔科夫状态转移过程，对设备可靠度进行求取。在系统层分析时需要根据负荷需求进行运行风险分析，对机组失效率进行分析。将总风险看成是适应度值，能够完成策略适应性评价。如果不满足条件要求，需要赋予更大数值作为适应度。在模型求解过程中，需要对算法是否收敛进行判断。如果收敛，可以将最小适应度个体对应策略看成是解，否则需要完成染色体交叉、变异，得到新的种群，重新进行算法迭代分析。
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图 2 模型求解算法流程
2.3维修策略
经过模型求解，能够得到三种维修策略。其中，策略1采取不实施机会维修策略；策略2为计划检修前等待设备发生故障，然后对其他设备实施机会维修；策略3为在策略2基础上计及设备故障后对待检设备实施机会维修。根据机组状态概率变化情况可知，策略2较之方案1在300MW运行状态下拥有较高曲线。出现这种情况，主要是由于通过机会维修能够在检修计划实施前对设备性能进行改善。而在设备之间，将发生经济关联。提前实施机会维修，能够减少机组后续因故障停机所耗费的时间，并且也能降低机组停运概率。而策略3的曲线最高，主要是由于在故障发生后实施机会维修能够进一步降低设备故障概率和检修停运概率。根据不同机组在不同运行状态的概率变化情况，可以对机组检修起始时刻进行调整。针对G1机组，采取策略1、策略2和策略3 的对应起始时间分别为9周、10周、42周；G2机组对应起始时间分别为13周、20周、35周；G3机组对应起始时间分别为2周、37周、28周。由于检修频率和故障概率不同，维修成本和风险成本都将随之变化。比较总成本大小，能够制定最适合发电机组的维修方案。
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图 3 300MW运行状态机组状态概率变化曲线
2.4适应性分析
在不考虑检修资源的情况下，可知采取维修策略3能够使机组运行总成本最小。但实际上，一旦机组受检修资源限制，实施机会检修将导致机组长时间停运，从而导致机组风险成本增加。实施策略2，能够使机组有更高概率处于可用状态，造成机组运行成本增加，风险成本下降，但维修成本较之策略3稍高。实施策略3能够使检修成本和风险成本降低，运行成本有所增加。综合分析，能够得到三种方案，方案1为不计及机会维修；方案2为以总成本最小为目标实现维修策略优化，方案3为在实施计划检修前发生导致机组停运故障时实施机会维修。如表1所示，方案2总成本最小，适用于变电站发电机组管理。在方案2中，由于G2机组缺少检修资源不实施机会检修，其他两个机组实施机会维修，加强与预防性检修的协调。
表 1 变电站实施不同检修方案的成本比较（万元）
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结论：综上所述，在选取适用于发电机组的维修策略时，是否实施机会维修需要根据检修资源确认。在资源充足情况下，实施机会检修有助于降低设备故障率和停机概率，从而实现成本最小化。资源不足则无法实施机会维修，因此制定维修方案需要做到适时开展机会维修。
参考文献：
[1]程宏波,汪兴,孙楠楠,等.基于区间数学的接触网预防性机会维修方法研究[J].华东交通大学学报,2019,36(04):124-130.
[2]韩亚军.一种适用于发电机组的机会维修与适应性分析[J].邢台职业技术学院学报,2018,35(03):69-72+82.
[3]徐波,韩学山,孙宏斌,等.一种适用于发电机组的机会维修模型[J].中国电机工程学报,2018,38(01):120-129+348.
姓名：孟庆超（1983.08--）；性别：男，籍贯：北京市顺义区；学历：本科，毕业于华北电力大学（北京）电力系统及其自动化专业；现有职称：中级工程师；研究方向：从事发电厂电气一次设备检修管理工作。