導語：電氣設(shè)備全生命周期風險預(yù)測方法一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:進行風險預(yù)測能幫助電氣設(shè)備有效地規(guī)避風險，降低風險帶來的影響。為此，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣設(shè)備全生命周期風險預(yù)測方法。該方法以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為依托平臺，首先進行電氣設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理，然后依據(jù)數(shù)據(jù)，結(jié)合事故樹分析法進行風險因素識別，最后計算識別出來的風險因素的權(quán)重，并以此得出風險發(fā)生概率，判斷電氣設(shè)備剩余可靠程度。結(jié)果表明：所研究方法預(yù)測得出斷路器運行維護期發(fā)生風險的概率最高，可靠性最低，而使用期間的拒動故障、誤動故障以及絕緣故障風險發(fā)生率均超過10%，可靠度低于90%。

關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；電氣設(shè)備；全生命周期；風險預(yù)測

1引言

在現(xiàn)代社會，各領(lǐng)域的運行都離不開電力能源作為支撐。在電力供應(yīng)系統(tǒng)中，電氣設(shè)備的運行涉及電力的生產(chǎn)、運輸、更換、分配等各個環(huán)節(jié)。一旦其中一個設(shè)備出現(xiàn)問題，電力供應(yīng)就會中斷，從而造成巨大的損失。電氣設(shè)備故障從生產(chǎn)到使用，再到廢棄，經(jīng)歷了一個全生命周期[1]。因此，如何準確地預(yù)測電氣設(shè)備整個生命周期內(nèi)的各種風險，對其進行全生命周期的風險預(yù)測，對防范和規(guī)避風險具有重要的現(xiàn)實意義。關(guān)于風險預(yù)測的研究有很多，如文獻[2]提出的基于紅外成像技術(shù)的電氣設(shè)備故障檢測和文獻[3]提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地鐵機電設(shè)備全壽命周期管理系統(tǒng)。但上述主要是針對設(shè)備運行過程中存在的風險進行分析，且需要處理的數(shù)據(jù)過于龐大，電氣設(shè)備種類的不同，數(shù)據(jù)過于分散，得到的預(yù)測結(jié)果準確性并不能保證，且需要花費大量的時間成本。針對上述問題，本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出一種電氣設(shè)備全生命周期風險預(yù)測方法。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的介入，能夠?qū)⒃O(shè)備各個環(huán)節(jié)的大數(shù)據(jù)集中到一起，并進行分析，實現(xiàn)了電氣設(shè)備管理的信息化，包括降低設(shè)備風險存在的時間、提升風險規(guī)避效率、節(jié)省人工成本、提高設(shè)備可用性和完好率。通過本研究以期保證電氣設(shè)備全生命周期運行安全，延長電氣設(shè)備使用壽命，及時規(guī)避掉各個環(huán)節(jié)存在的風險。

2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣設(shè)備全生命周期風險預(yù)測研究

電氣設(shè)備風險的發(fā)生不僅僅出現(xiàn)在運行階段，而是出現(xiàn)在全生命周期，周期上每一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)的風險都有可能造成設(shè)備故障。然而，各設(shè)備從生產(chǎn)、到使用再到廢棄，各個環(huán)節(jié)相對分散，且數(shù)據(jù)分散在各個電腦，不能有效共享，匯總繁瑣且易出差錯，設(shè)備維修費用、備件采購數(shù)量、點檢計劃數(shù)據(jù)、人員KPI等數(shù)據(jù)源不一，統(tǒng)計匯整分析困難不精準，因此在電氣設(shè)備全生命周期風險預(yù)測中最亟待解決的問題是“如何集中獲取全生命周期涉及的相關(guān)信息，包括設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)或設(shè)備本身的運行狀態(tài)、故障、運行參數(shù)、環(huán)境等狀態(tài)信息”。這也是以往電氣設(shè)備全生命周期風險預(yù)測研究較少的重大原因之一?；谏鲜鰡栴}，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為電氣設(shè)備全生命周期風險預(yù)測提供了所需要的移動端和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的支持。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)組成框架如圖1所示。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)利用計算機硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信技術(shù)及智能傳感器設(shè)備等實現(xiàn)了信息的收集、傳輸、加工、儲存、更新和維護等，為風險預(yù)測提供了重要的輔助。

2.1電氣設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理

電氣設(shè)備全生命周期大致可以分為三個大致時期，建設(shè)期，運行維護期和輪換報廢期。每個時期的風險是數(shù)據(jù)或信息的不完備引起的，因此需要收集與風險可能相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)[4-6]。數(shù)據(jù)收集方式主要有四種，具體如下：(1)方式1基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣設(shè)備全生命周期管理平臺已具備數(shù)據(jù)接口時，直接通過已有接口根據(jù)設(shè)備廠家提供的協(xié)議獲取數(shù)據(jù)[7]。(2)方式2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣設(shè)備全生命周期管理平臺無數(shù)據(jù)接口時，請設(shè)備廠家對設(shè)備控制系統(tǒng)擴展出新的數(shù)據(jù)接口，再通過接口獲取數(shù)據(jù)[8]。(3)方式3通過連接電氣設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸線路上的數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。(4)方式4在電氣設(shè)備上外接各式傳感器，并通過采集器實現(xiàn)定向數(shù)據(jù)采集。在上述四種獲取方式中，方式4是最為簡單、快捷的。外接的各式傳感器主要RFID系統(tǒng)、紅外圖像采集設(shè)備、信號采集器等，具體如表1所示[9-11]。在電氣設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)收集之后，需要對這些數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，預(yù)處理方法也不同，具體如表2所示。

2.2電氣設(shè)備全生命周期風險因素識別

基于上一章節(jié)電氣設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)收集與預(yù)處理的基礎(chǔ)上，對各個環(huán)節(jié)存在的風險因素進行識別。采用事故樹分析法，將風險識別工作按各個時期階段細化成較小的風險因素?；谑鹿蕵浞治龇ǖ碾姎庠O(shè)備全生命周期風險識別過程具體如下：步驟1：確定事故樹的主題目標，即電氣設(shè)備的整個生命周期風險；步驟2：中間事件的建立，即根據(jù)電氣設(shè)備全生命周期，將風險分為建設(shè)期風險，運行維護期風險和輪換報廢期風險等三大類。步驟3：底事件的建立。繼續(xù)根據(jù)每個時期的風險，再逐級繼續(xù)進行細化，直至達到最小集，也就是導致電氣設(shè)備存在風險的最根本原因，即完成關(guān)于電氣設(shè)備全生命周期風險的事故樹。步驟4：認真審定事故樹。在繪制完成事故樹后，對其進行審查，并進行修改，以達到最優(yōu)。

2.3電氣設(shè)備全生命周期風險評估與預(yù)測

在完成電氣設(shè)備全生命周期風險識別后，計算風險系數(shù)，并以此預(yù)測電氣設(shè)備的可靠程度，以便采取合理的應(yīng)對措施。電氣設(shè)備全生命周期風險評估與預(yù)測基本過程如下：步驟1：明確目標，建立電氣設(shè)備全生命周期風險事故樹，具體過程見章節(jié)2.2；步驟2：建立層次結(jié)構(gòu)模型。步驟3：建立判斷矩陣，賦值通過0.1～0.9標度法完成，如表3所示。

3實例分析

為驗證所研究風險預(yù)測方法的應(yīng)用性能，選取一種電氣設(shè)備作為研究對象，進行實例測試分析。

3.1實驗對象選擇

斷路器屬于一種開關(guān)裝置，起到故障保護的作用，本實驗對象為一種高壓斷路器。利用所研究的方法對其進行基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣設(shè)備全生命周期風險預(yù)測。

3.2數(shù)據(jù)采集環(huán)境部署

部署高壓斷路器全生命周期過程相關(guān)數(shù)據(jù)的采集環(huán)境，如圖2所示。

3.3風險因素

事故樹模型基于事故樹分析法建立關(guān)于電氣設(shè)備全生命周期風險因素的事故樹模型，如圖3所示。

3.4斷路器風險評估與預(yù)測

計算斷路器各個環(huán)節(jié)風險系數(shù)，然后結(jié)合影響程度，得出風險發(fā)生概率，并以此預(yù)測電氣設(shè)備的可靠程度，結(jié)果如表6所示。從表6中可以看出，斷路器運行維護期發(fā)生風險的概率最高，可靠性最低，因此以其它時期相比，運行維護期間，不可控的干擾因素眾多，極易發(fā)生故障問題，而其它兩個期間都有專業(yè)人員進行把控和反復(fù)審核，風險并不易發(fā)生。在斷路器運行維護期中又以使用期間最有發(fā)生風險，風險的發(fā)生率及可靠度具體如表7所示。從上述表7中可以看出，斷路器使用期間拒動故障、誤動故障以及絕緣故障風險的發(fā)生率均超過10%，可靠度低于90%，由此說明斷路器使用期間要注意這三類故障的規(guī)避。為驗證本文所研究風險預(yù)測方法的有效性，對比不同信噪比下，以文獻[2]提出的基于紅外成像技術(shù)的電氣設(shè)備故障檢測和文獻[3]提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地鐵機電設(shè)備全壽命周期管理系統(tǒng)為對比對象，進行對比實驗，風險預(yù)測正確率對比結(jié)果如表8所示。分析表8可得，采用本文方法風險預(yù)測的正確率均明顯高于其它方法，本文方法預(yù)測電氣設(shè)備的可靠程度較高，說明本文方法預(yù)測斷路器各個環(huán)節(jié)風險系數(shù)較小，風險不易發(fā)生，證明了所研究方法的有效性。

4結(jié)束語

綜上所述，電氣設(shè)備的健康狀況直接關(guān)系到電力供應(yīng)業(yè)務(wù)的質(zhì)量，一旦發(fā)生故障問題，造成的損失將是巨大的。為此，本文進行基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣設(shè)備全生命周期風險預(yù)測方法研究。該研究分為采集、識別、評估三個過程，對電氣設(shè)備全生命周期各個環(huán)節(jié)中存在的風險因素進行尋找，以判斷故障發(fā)生的概率，以便及時規(guī)避。最后通過實例測試，證明了所研究方法的有效性，達到了研究的目標，為電氣設(shè)備正常運行提供了重要的保障手段。

作者：楊琳瑋 單位：國能黃驊港務(wù)有限責任公司