對電力企業來說，電力設備的選型具有相當重要的作用，保證了電網設備的安全可靠。本文由華英電力從電力系統設備的可靠性對電力設備的供應和選型做出了分析。
一、前言
對于電力系統來說，設備選型是一項非常具有重要意義的工作，設備選型的原則、操作方式等對電網設備運行的安全可靠、運行維護和管理的成本乃至電力企業的整體效益均會產生深遠的影響。文中從電力系統的可靠性分析入手，對電力設備的供應及選型做出了探討。
二、電力系統可靠性評估
1、評估目的
在電力系統規劃、設計運行的全過程中,堅持系統全面的可靠性定量評估制度以提高電力系統的效能,對可能出現的故障進行故障分析,采取措施減少故障造成的影響,對可靠性投資與相應帶來的經濟效益進行綜合分析,以確定合理的可靠性水平,并使電力系統的綜合效益達到最佳。為了實現電力系統可靠性評估,就要確定可靠性目標,應用評估手段,確定故障準則,并對故障嚴重性做出估計。
2、評估目標
為保證電力系統可靠性達到期望水平,在規劃階段、設計階段和運行階段必須實現以下目標:保證電力系統的充裕度；保證系統的安全性,采取措施使系統能經受住可能的偶發事故而不必削減負荷或停電,避免對系統和元件造成嚴重損壞；保持電力系統的完整性,避免主要部分的不可控解列；限制故障擴大,減小大范圍停電；保證停電后迅速恢復運行。
3、規劃階段
規劃階段包括4個方面:對未來的電力和電能量需求進行預測；收集設備的技術經濟數據；制定可靠性準則和設計標準,依據準則評估系統性能,識別系統的薄弱環節；選擇優化方案。
4、設計階段
發輸電合成系統的設計原則應是:當遭受超過設計規程規定的大擾動時,壞影響擴散的風險最小,應使系統有足夠備用容量來限制擾動后果的蔓延,避免停電范圍擴大,保護運行人員免遭傷害,保護設備免遭損壞。運行可靠性評估的目的是在可接受的風險度下建立和實施各種運行方式,確定運行備用容量,安排計劃檢修,確定購入和售出電量,確定互聯系統送受電力和電能量的大小。
5、可靠性準則
可靠性準則指為達到可靠性水平,在發電系統、發輸電合成系統、輸電系統、電氣主接線系統及配電系統應滿足的條件。可靠性準則分概率性指標或變量的準則和確定性行為或性能試驗準則兩類。
（1）概率性指標或變量的準則
規定滿足可靠性目標值的數值參數,或不可靠度上界的準則,例如供電可用率為0.999,表明不可用率為0.001,即1年中允許停電的上限為8.76h。這些準則的應用形成了概率性可靠性評估的基礎。
（2）確定性行為或性能試驗準則
規定了發輸電合成系統應能承受的發電系統或輸電系統計劃和非計劃停運組合的條件。每種故障組合的定義應包括擾動本身以及擾動前的系統運行狀況。目前我國及許多國家在發輸電合成系統及輸電系統采用N-1準則,就是考慮在N個元件(發電機、變壓器、線路等)的系統中失去1個元件后,系統必須正常供電,不允許因故障而導致削減用戶的電力和電能量的供應。N-1準則屬于確定性可靠性準則,概念清晰,可操作性好,應用很廣。
6、故障準則及故障嚴重性估計
為了評估電力系統可靠性,必須首先規定系統故障的準則。同時,因各種系統故障的嚴重性不同,要進行系統故障嚴重性估計并規定一些反映嚴重性程度的指標。在計算電力系統可靠性概率指標或應用確定性可靠性準則考驗電力系統時,一旦發生下列情況,便認為系統處于故障狀態:負荷越界；頻率越界；電壓超過極限；有功功率不足；無功功率不足,電壓下降；不可控的解列；不穩定；連鎖反應；電壓崩潰；頻率崩潰。
國際大電網會議(CIGRE)1987年公布的《電力系統可靠性分析應用導則》中將電力系統的狀態劃分為安全狀態、警戒狀態、警報狀態、緊急狀態、特緊急狀態、部分停機限電狀態、全停狀態等7種。前4種屬于發輸電合成系統的正常狀態,后3種屬于故障狀態。
7、系統故障嚴重性估計
進行可靠性預測時,應考慮所有可能的故障模式,并對故障嚴重性做出評估。確定性行為或性能試驗是將預先考慮的突發事故加到設想的正常系統中,并模擬系統的響應和恢復過程。以概率性指標為基礎的系統可靠性預測需具有跟蹤系統進入故障狀態的能力,以便對突發事故造成的系統故障的嚴重程度做出評估。
8、評估手段
（1）建立可靠性評估模型
在認真觀察過去的系統行為的基礎上,建立元件和系統的可靠性評估模型和相應的評估軟件。目前主要采用解析法和蒙特卡洛法(或稱模擬法)2種。解析法的特點是基于馬爾柯夫模型,準確度較高,但計算量隨著元件數的增多呈指數增長,當系統規模大到一定程度時,采用此法有一定的困難；蒙特卡洛法利用計算機做隨機試驗,最后對試驗結果進行統計與計算,其計算結構簡單,但計算誤差與試驗次數的平方根成反比,為降低誤差必須顯著增加計算時間。因此,必須把這2種方法有機地結合起來。
（2）建立可靠性信息管理系統
建立可靠性信息管理系統的任務是根據現場運行設備狀態的觀察記錄,用計算機進行處理,使之成為符合可靠性評估要求的數據。這是一項基礎工作,它可以使可靠性信息作為一種資源更充分地發揮作用。北美電力可靠性協會開發的發電設備可用率數據系統(generatingavailabilitydatasystem,簡稱為GADS),包括了北美電力系統的發電機、汽輪機、鍋爐、水輪機、反應堆等主機和輔機的全部可靠性數據,能向電力公司和制造企業提供有效、準確的運行和設計數據。中國從1983年起也建立了發電設備可靠性數據、配電系統供電可靠性數據和輸變電設備可靠性數據的管理系統,向電力公司和制造企業提供有效的可靠性數據。
（3）建立重大事故監測裝置
以地區為基礎安裝擾動監測設備,如事件順序監測設備、故障記錄設備、動態擾動記錄設備等。發輸電合成系統的故障和擾動信息對判定系統元件的行為、分析擾動性質和原因、改進可靠性建模都是十分必要的。
三、對設備的選擇
1、應選擇成熟、可靠、先進、適用、少維護且易維護、通用性好的設備，并追求系統設備全壽命周期內的成本最小化。其中，全壽命周期內的成本最小化是設備選型的關鍵。設備若經常發生缺陷甚至故障，必定要有額外的搶修支出，同時影響售電量，降低電網的安全性，造成運行成本的上升。即使設備的初期投資較低，也會導致運行成本的上升。所以，全壽命周期內的成本應該是設備的初期投資和運行成本的總和，而運行成本往往在設備選型時容易被忽略。設備的初期投資決定于設備供貨商在應標書中提供的報價，而設備的運行成本則與設備的技術性能密切相關。設備在額定工況下的使用壽命、不檢修連續運行時間(即供貨商建議的設備檢修周期)、備品備件的消耗量及其成本、缺陷及故障率、設備的自動化程度對減少人工的影響等構成了設備的運行成本，在設備選型時應當與設備報價同等重視。
2、對供貨商的選擇
注重設備供貨商的信譽和規模，建立與供貨商的長期戰略合作伙伴關系，由供貨商提供長期的技術支持和服務，對于使用量大、價值高的設備更應該重視這一點。設備除產品本身以外，還包括設備供貨商所能提供的相應服務，這些服務包括現場安裝調試時必要的技術指導、備品備件的長期供應、設備在運行和檢修或故障中的技術指導等。這些都是貫穿于設備整個生命周期內的技術支持，缺乏信譽和規模的設備供貨商很難提供這種長期的支持。為此，供貨商與設備本身同樣重要。
四、設備供應技術性能的要求
在電廠設備的選型中，設備運行可靠性是選型工作中的重點與難點。因此，設備在招投標時供貨商提供的技術規范書中所列的技術條件，都是設備滿足安全可靠運行條件的基本要求。在對設備供應商進行選擇時，還應對供應商進行綜合考察，尤其是供應商的技術支持以及后期的二次服務，另外還要對設備進行可行性評測，這些均能夠滿足現代電力設備運行的穩定性及可靠性的需求。供應商的技術支持以及后期的二次服務在設備的整個使用周期之內，占據著重要作用。技術性能對選型的最終結果的影響有2種情況：一種是否決性的，不滿足不可采用；另一種是非否決性的，這些技術性能的高低可能會影響到設備的安全裕度、使用壽命、擴展性、兼容性等，進而影響到設備的運行成本。如何正確地評價這些技術性能對設備運行成本的影響，是設備選型工作的關鍵。尤其是對不具規模、沒有研發能力的二次保護設備廠商的設備不能采用。
五、建立設備質量和運行成本的評價體系
為了客觀、正確地評價設備的質量和運行成本，科學地指導設備選型，需要對設備的安裝、調試、檢修和運行情況進行大量的數據匯總和分析。這些工作包括以下幾方面：（1）結合生產以及檢修導則、檢修作業指導書等技術標準，建立關于檢修、操作異常情況、缺陷處理、故障情況和巡視異常情況等的數據庫，作為對產品質量評價的基礎數據，以便后期是否選用該供應商提供的產品；（2）設備的維修、日常維護及設備出現缺陷甚至故障都將會產生額外的運行成本，此期間產生的人工費用、材料費用以及電量損失等應進行詳細統計，做出歸納，以便后期再次購買能夠設備能夠與供應商協商，從而降低成本的支出。（3）設備在出現故障的同時由此而產生的供電可靠性的影響也應進行一個詳細的統計，這與操作、檢修所耗時長應成對應關系，建立相應的數據庫以便核查。
六、設備選型的系統性
在設備選型中，除了注重單個設備以外，更應注重由這些單個設備組成的系統。首先，系統中設備的參數及標準的選擇應匹配、合理，避免出現浴盆效應。其次，相關聯的設備必須有良好的兼容性，保證系統整體的可靠性。一次、二次和遠動通信設備構成了整個系統，在選型時不能簡單割裂，應樹立系統的概念。性價比最優的單個設備組合在一起，性價比未必最優。目前，保護和遠動設備種類較多，而各自不同的組合又會衍生出不同的系統，若再考慮通信等其它輔助系統，變數則更多。從實際的安裝、調試、檢修和運行等環節中反映出的情況來看，保護裝置的相對封閉性，給系統的搭建造成了阻礙。而等待保護裝置完全開放其規約，也只是被動地受制于人。所以，設備選型應根據現有的經驗，列出若干經過考驗比較成功的“套餐”組合。只有這樣，方可真正實現設計圖的標準化，減少在出圖、審圖和改圖等方面的投入，提高工作效率。減少圖紙中出現的錯誤，減少安裝、調試中可能出現的接口不兼容問題，為確保系統的安全運行提供保障。設備在選型時還應考慮到為今后實行優化檢修，回路中設備的檢修、校驗和預試周期應盡可能一致或成倍數關系。這樣在安排設備檢修時，能較大程度上減少因周期不一致造成的重復停電和多次檢修，造成檢修成本的增加。通過引人“套餐”的概念及其相關的4個結合，為提高工作效率、減少運行成本，創造有利的條件。一次、二次和遠動通訊設備最佳匹配（設備套餐）即：典型設計與設備“套餐”相結合；設備“套餐”與框架協議相結合；設備“套餐”與回路設備檢修周期的一致性相結合；設備“套餐”與檢修費用的預算相結合。
七、建立與供應商的長期戰略伙伴關系
試行框架協議，電力公司才能建立與供貨商的長期戰略合作伙伴關系，這也是國外大型電力公司慣用的做法，雙方在長期的合作過程中建立起來的默契，能減少在技術要求和理解上的差異造成的在人力、物力上的浪費。建立與設備供應商的長期戰略伙伴關系可以獲得下列受益：（1）減少購置成本。通過長期訂貨合同，廠家在有一定數量保證的產品生產計劃下，可以大大節省制造成本，同時用于產品設計聯系、驗收等的商務費用也能大大節省，因此能提供低于市場價較大幅度的價格。（2）及時得到產品的反饋信息。作為長期的戰略伙伴，供貨商能及時將產品在制造和其他產品用戶的運行情況及時反饋，從而在第一時間進行必要技術反措，保證設備的正常運行。（3）獲得更好的服務甚至檢修。制造商因為對設備的結構、性能等情況掌握最全面，因此是最佳的設備檢修者。在制造商充當檢修者的情況十分普遍，這對提高檢修質量十分有利。同時，還能根據產品的實際運行情況制定適宜的檢修策略，減少檢修開支。（4）明確設備的發展方向。制造商通過與電力公司的長期合作，能更深層次的了解對產品的需求，有助于制造商通過改進設計，制造出更符合要求的產品。（5）備品的經濟性。零庫存是所有制造型企業所追求的目標，將制造商的倉儲和生產計劃數據庫融入物資備品數據庫，實現數據和實物的共享。
八、結語
綜上所述，電力是一個設備密集型的企業，而設備選型對電力企業的發展具有相當重要的作用，對電網設備運行的安全可靠、運行維護和管理的成本乃至電力企業的整體效益均會產生深遠的影響。因此在設備的選型應當滿足相關技術性能的要求，進而對設備供應商進行選擇，在保證經濟效益的同時，使得設備能夠正常運轉，從而獲得更好的服務。
華英電力始終堅持以專業的技術、高品質的產品與熱情的服務，滿足客戶高標準需求，秉承"以客戶為是，品質為上，人才為本，管理為重，發展為要，安全為魂"的企業經營理念，我們將以尖端的技術創新以及一流的售后服務打造成為電力測試設備領航者。
