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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