導(dǎo)語：電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)能幫助電氣設(shè)備有效地規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，降低風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法。該方法以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為依托平臺(tái)，首先進(jìn)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(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別，最后計(jì)算識(shí)別出來的風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重，并以此得出風(fēng)險(xiǎn)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(cè)得出斷路器運(yùn)行維護(hù)期發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的概率最高，可靠性最低，而使用期間的拒動(dòng)故障、誤動(dòng)故障以及絕緣故障風(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)

1引言

在現(xiàn)代社會(huì)，各領(lǐng)域的運(yùn)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(yùn)行涉及電力的生產(chǎn)、運(yùn)輸、更換、分配等各個(gè)環(huán)節(jié)。一旦其中一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題，電力供應(yīng)就會(huì)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(gè)全生命周期[1]。因此，如何準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)電氣設(shè)備整個(gè)生命周期內(nèi)的各種風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)其進(jìn)行全生命周期的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，對(duì)防范和規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的研究有很多，如文獻(xiàn)[2]提出的基于紅外成像技術(shù)的電氣設(shè)備故障檢測(cè)和文獻(xiàn)[3]提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地鐵機(jī)電設(shè)備全壽命周期管理系統(tǒng)。但上述主要是針對(duì)設(shè)備運(yùn)行過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)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(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性并不能保證，且需要花費(fèi)大量的時(shí)間成本。針對(duì)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(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的介入，能夠?qū)⒃O(shè)備各個(gè)環(huán)節(jié)的大數(shù)據(jù)集中到一起，并進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備管理的信息化，包括降低設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)存在的時(shí)間、提升風(fēng)險(xiǎn)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(yùn)行安全，延長電氣設(shè)備使用壽命，及時(shí)規(guī)避掉各個(gè)環(huán)節(jié)存在的風(fēng)險(xiǎn)。

2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)研究

電氣設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生不僅僅出現(xiàn)在運(yùn)行階段，而是出現(xiàn)在全生命周期，周期上每一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)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(gè)環(huán)節(jié)相對(duì)分散，且數(shù)據(jù)分散在各個(gè)電腦，不能有效共享，匯總繁瑣且易出差錯(cuò)，設(shè)備維修費(fèi)用、備件采購數(shù)量、點(diǎn)檢計(jì)劃數(shù)據(jù)、人員KPI等數(shù)據(jù)源不一，統(tǒng)計(jì)匯整分析困難不精準(zhǔn)，因此在電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)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(yùn)行狀態(tài)、故障、運(yùn)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(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)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(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)提供了所需要的移動(dòng)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(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)了信息的收集、傳輸、加工、儲(chǔ)存、更新和維護(hù)等，為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)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(gè)大致時(shí)期，建設(shè)期，運(yùn)行維護(hù)期和輪換報(bào)廢期。每個(gè)時(shí)期的風(fēng)險(xiǎn)是數(shù)據(jù)或信息的不完備引起的，因此需要收集與風(fēng)險(xiǎn)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(tái)已具備數(shù)據(jù)接口時(shí)，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(tái)無數(shù)據(jù)接口時(shí)，請(qǐng)?jiān)O(shè)備廠家對(duì)設(shè)備控制系統(tǒng)擴(kuò)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(hào)實(shí)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(shí)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(jiǎn)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(hào)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(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)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(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)存在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別。采用事故樹分析法，將風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別工作按各個(gè)時(shí)期階段細(xì)化成較小的風(fēng)險(xiǎn)因素。基于事故樹分析法的電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過程具體如下：步驟1：確定事故樹的主題目標(biāo)，即電氣設(shè)備的整個(gè)生命周期風(fēng)險(xiǎn)；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(fēng)險(xiǎn)分為建設(shè)期風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)行維護(hù)期風(fēng)險(xiǎn)和輪換報(bào)廢期風(fēng)險(xiǎn)等三大類。步驟3：底事件的建立。繼續(xù)根據(jù)每個(gè)時(shí)期的風(fēng)險(xiǎn)，再逐級(jí)繼續(xù)進(jìn)行細(xì)化，直至達(dá)到最小集，也就是導(dǎo)致電氣設(shè)備存在風(fēng)險(xiǎn)的最根本原因，即完成關(guān)于電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)的事故樹。步驟4：認(rèn)真審定事故樹。在繪制完成事故樹后，對(duì)其進(jìn)行審查，并進(jìn)行修改，以達(dá)到最優(yōu)。

2.3電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)測(cè)

在完成電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別后，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，并以此預(yù)測(cè)電氣設(shè)備的可靠程度，以便采取合理的應(yīng)對(duì)措施。電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)測(cè)基本過程如下：步驟1：明確目標(biāo)，建立電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)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(biāo)度法完成，如表3所示。

3實(shí)例分析

為驗(yàn)證所研究風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法的應(yīng)用性能，選取一種電氣設(shè)備作為研究對(duì)象，進(jìn)行實(shí)例測(cè)試分析。

3.1實(shí)驗(yàn)對(duì)象選擇

斷路器屬于一種開關(guān)裝置，起到故障保護(hù)的作用，本實(shí)驗(yàn)對(duì)象為一種高壓斷路器。利用所研究的方法對(duì)其進(jìn)行基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。

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(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)因素的事故樹模型，如圖3所示。

3.4斷路器風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)測(cè)

計(jì)算斷路器各個(gè)環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，然后結(jié)合影響程度，得出風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率，并以此預(yù)測(cè)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(yùn)行維護(hù)期發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的概率最高，可靠性最低，因此以其它時(shí)期相比，運(yùn)行維護(hù)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(gè)期間都有專業(yè)人員進(jìn)行把控和反復(fù)審核，風(fēng)險(xiǎn)并不易發(fā)生。在斷路器運(yùn)行維護(hù)期中又以使用期間最有發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)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(dòng)故障、誤動(dòng)故障以及絕緣故障風(fēng)險(xiǎn)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(yàn)證本文所研究風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法的有效性，對(duì)比不同信噪比下，以文獻(xiàn)[2]提出的基于紅外成像技術(shù)的電氣設(shè)備故障檢測(cè)和文獻(xiàn)[3]提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地鐵機(jī)電設(shè)備全壽命周期管理系統(tǒng)為對(duì)比對(duì)象，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)正確率對(duì)比結(jié)果如表8所示。分析表8可得，采用本文方法風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的正確率均明顯高于其它方法，本文方法預(yù)測(cè)電氣設(shè)備的可靠程度較高，說明本文方法預(yù)測(cè)斷路器各個(gè)環(huán)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)較小，風(fēng)險(xiǎn)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(jìn)行基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電氣設(shè)備全生命周期風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方法研究。該研究分為采集、識(shí)別、評(píng)估三個(gè)過程，對(duì)電氣設(shè)備全生命周期各個(gè)環(huán)節(jié)中存在的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行尋找，以判斷故障發(fā)生的概率，以便及時(shí)規(guī)避。最后通過實(shí)例測(cè)試，證明了所研究方法的有效性，達(dá)到了研究的目標(biāo)，為電氣設(shè)備正常運(yùn)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(zé)任公司