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电力设备健康指数不是工程专业知识和判断的一种简单替代,是一种相对复杂的信息组合,具有逻辑性和连续性的特点;是在对设备各种信息数字转化的基础上,结合现场设备的运行工况,计算出的一个0~10之间的单一数值,其中特征参量主要包括服役年龄(age)、使用能力(capability)、家族病史(familyhistory)、潜在缺陷/事故(potentialdefect/failure)、外部因素、实验数据和负载信息等。
自2010年,英国行业监管机构天然气电力市场办公室(OFGEM)已将健康指数(healthindex,HI)作为监管指标之一,与风险管理挂钩,即用健康指数替代设备故障率,进而计算风险,每个配电网运营商(DNO)必须依据HI上报年度资产计划。现在10kV及以上电压等级每一台设备均有相应的健康指数,但高压设备HI相对准确,配电设备HI基本以经验为主,比较粗放,且单个设备HI尚不能与检修计划挂钩。电力设备健康指数,基于状态、风险和全寿命资产管理的配电资产管理体系已为英国电力行业采纳和推广,英国标准PAS55和2014年1月颁布的国际资产管理标准ISO55000也采纳了以上研究成果。
综上所述,设备健康指数是衡量和表征被研究对象(单个设备)健康状态的一个数值,可基于对象的特征参量经过复杂的逻辑和数学运算获得。健康指数具有逻辑性强、时间上连续的特点;可用于判定被研究对象是否需要干预(维修);可估算被研究对象的剩余寿命(remaininglife)。设备健康指数概念随后逐步发展为一种理念并被应用于供电可靠性、资产管理等多个领域。
1.2配电网健康指数
复杂配电网是一个实时动态平衡、离散和连续量相结合的复杂动态系统,系统中某一设备或子系统故障征兆会反映到其他设备或子系统,有众多关联信息可供利用。它的运行状况与人体健康有许多相似之处,单个设备健康指数的概念已经使用,而且积累了一定的经验,特别是在高压设备方面。这为提出适用于群体配电设备和网络的健康指数理论,深入开展配电网健康指数的定义、内涵、模型及方法的研究奠定了一定的基础。
目前,国内外在配电网健康指数理论方面的研究都处于空白状态。2004年鞠平教授等首次提出了电力系统健康诊断的概念与框架以及可诊断性的概念,同时提出了健康诊断的思想方法,即建立“健康档案”、实施动态跟踪,根据其特征量的变化诊断其“健康”程度,及时发现“病灶”并报警。他提出,电力系统健康诊断是通过对设备、网络与系统的状态实时进行扫描,建立其健康档案、实施动态跟踪,根据其特征量的变化,诊断其健康程度,及时发现病灶并报警,必要时加以消除。显然,健康诊断涵盖了故障诊断、故障预测的概念,但在内容和时间上都有了进一步的延伸;在内容上,相当于从“大病”延伸到“小病”;在时间上,则从故障时延伸到平时。健康诊断可以掌握电力系统的“健康”状况,做到防患于未然,消除电力系统的潜伏性故障,防止突发性事故发生,减少事故损失。健康诊断概念与状态监测概念相近,但适合的范围更广,比较形象、直观。
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