了得網工業技術_供電繫統設施管理技術、方法及應用（第二版）

內容簡介

本書全面論述了供電繫統設施管理技術、方法及其應用，包括五個部分：*部分由第1 章和第17 章組成，介紹了供電繫統設施老化問題及其主要影響，給出了可持續點方法，並對其應用情況進行總結；第二部分由第2～6 章組成，給出了了解供電繫統設施老化及其解決方案所需的背景材料；第三部分由第7～10 章組成，討論了老化設備各個方面的劣化及其影響；第四部分由第11～14 章組成，主要討論為有效管理設備老化及其影響，在實施測量、研究、計劃、建模和決策中所需的方法和技術；第五部分由第15 章和第16 章組成，給出了輸配電設備管理的策略及其應用。本書*後給出的兩個附錄，介紹了可持續點模型及其應用。本書不拘泥於具體的模型和算法，主要關注輸配電繫統設施管理的理念及其實際應用，為有效管理輸配電繫統設施提供了豐富的資料，對我國輸配電繫統設施管理人員具有很高的參考和借鋻價值。本書可以作為科研人員和高等院校教師、研究生的參考教材，也可以作為輸配電繫統運行和管理人員的培訓教材。

作者簡介

畢鵬翔，西北電業職工大學副教授，西北電網有限公司供應電技術專家、陝西省電力公司供電技術專家組組長，供電技術A級專家。 2002年，西安交通大學畢業，獲得電氣工程博士學位。

譯者序原版前言1 老化的供電基礎設施11.1 概述 11.2 老化供電基礎設施管理31.3 供電設備31.4 老化基礎設施的特征41.5 供電繫統51.6 商業環境71.7 影響基礎設施老化的五個因素81.8 狀態、危險度和影響201.9 結論22參考文獻282 供電繫統292.1 概述292.2 輸配電繫統的任務292.3 輸配電繫統遵循的基本規律302.4 輸配電繫統的不同層級332.5 公用配電設備382.6 輸配電繫統的費用412.7 配電繫統的設計形式482.8 智能電網542.9 結論55參考文獻573 用戶對電量及供電可靠性的需求583.1 供電質量和數量583.2 用戶對電量的需求583.3 電力用戶對供電質量的需求643.4 雙Q 分析733.5 總結74參考文獻754 電力繫統可靠性與供電可靠性764.1 概述764.2 停運導致停電764.3 可靠性指數804.4 可靠性和事故規劃準則824.5 成本是關鍵因素864.6 雙Q 分析874.7 總結88參考文獻895 成本和經濟評估915.1 概述915.2 成本915.3 資金的時間價值935.4 決策依據和成本效益評估 1025.5 受預算約束的規劃編制：邊際效益成本分析 1035.6 資產管理及帕累托分析 1115.7 總結 113參考文獻 1146 設備的檢查、測試和診斷 1156.1 概述 1156.2 檢查、測試和診斷 1156.3 設備的測試和診斷方法 1206.4 絕緣油的測試和診斷 1256.5 在線與實時監測及試驗 1306.6 總結 132參考文獻1327 老化設備及其影響 1337.1 概述 1337.2 設備老化 1337.3 設備失效率隨“年齡”增加 1417.4 失效率上升的影響 1447.5 總結 147參考文獻1488 過時的繫統結構 1498.1 概述 1498.2 繫統布置陳舊 1498.3 對高壓配電繫統和變電站運行特性的影響 1538.4 對饋線繫統的影響 1578.5 改進過時的繫統結構 1648.6 總結 165參考文獻1669 傳統可靠性設計方法及其局限 1679.1 概述 1679.2 基於預想事故的規劃方法 1689.3 N－1 方法的局限性 1719.4 繫統規劃需關注的其他方面 1799.5 總結與結論 184參考文獻 18610 中壓配電繫統規劃和設計的關聯性 18710.1 概述 18710.2 配電繫統規劃與配電繫統功能 18710.3 饋線層規劃的靈活性和有效性 19310.4 智能配電繫統 20010.5 總結 202參考文獻 20311 設備狀態評估 20411.1 概述 20411.2 狀態 20411.3 分析、建模和預測 20811.4 電力變壓器 21211.5 開關設備和斷路器 21611.6 地下設備和電纜 21711.7 架空線路及設備 22011.8 供電變壓器和供電線路 22411.9 設備狀態評估和排序 22411.10 狀態跟蹤 23011.11 總結與評議 231參考文獻 23212 優化 23312.1 概述 23312.2 檢查、維修和維護的優化 23412.3 以可靠性為中心的維護 23612.4 以可靠性為中心的優化 23812.5 維護方案的優先排序 24812.6 實際應用方面 25512.7 將以可靠性為中心的排序方法應用於其他操作項目 26012.8 優化 26412.9 總結與建議 265參考文獻 26713 老化輸配電繫統的規劃方法 26813.1 概述 26813.2 規劃：尋找方案 26913.3 短期規劃和長期規劃 27513.4 輸配電規劃過程 28013.5 繫統規劃法 29113.6 老化輸配電設施規劃總結 293參考文獻29414 老化繫統的可靠性規劃 29514.1 概述 29514.2 可靠性工程設計 29614.3 配電繫統可靠性評估方法 29914.4 用於可靠性詳細評估的解析仿真法的應用 30114.5 混合解析仿真法的應用 30514.6 總結和要點 309參考文獻31015 輸配電設備管理策略 31215.1 概述 31215.2 四種管理策略 31315.3 四種設備管理策略的比較 32715.4 組織文化 32915.5 六家公司的六種不同管理策略 33315.6 總結和結論 34616 木頭電線杆管理案例研究 34816.1 概述 34816.2 不祥的開始 34816.3 方法概述 35116.4 數據溯源 35216.5 構建電線杆運行的歷史模型 35616.6 構建預測模型 36516.7 模型對未來的建議 37116.8 預測與電線杆有關的成本和性能 37516.9 從電線杆群中找出失效電線杆 38216.10 更換電線杆的價值及其經濟學 38816.11 選擇電線杆更換項目 39516.12 城市照明與電力公司處理老化配電繫統木杆的計劃 40117 準則及建議 40817.1 概述 40817.2 五個相關因素 40817.3 結果導向管理 41017.4 減輕基礎設施老化影響的措施 41117.5 老化基礎設施管理程序 417參考文獻423附錄A 基於電子表格的老化趨勢模型 425A.1 概述 425A.2 概念：“年齡”分布的遞增 426A.3 更實用的多工作表結構模型 429A.4 模型的擬合和校準 431A.5 利用實際數據求解 435A.6 應用實例評價 438參考文獻 439附錄B 可持續點分析 440B.1 概述 440B.2 老化基礎設素 441B.3 定量分析的例子 443B.4 測量老化基礎設施指標 453B.5 不同失效率曲線形狀的影響 458B.6 年齡分布分析 460B.7 應用經濟性分析 464B.8 總結要點 466參考文獻 468

前言

譯者序本書是美國Taylor&Francis Group 所屬的CRC 出版公司出版的《電力工程叢書》的第12分冊。該書作者H.Lee Willis 是國際上輸配電繫統領域的權威專家，曾經長期在ABB 公司供職，參與指導了世界各國250 項輸配電繫統管理項目的實施，發表了300 多篇科技論文，出版了多部專著，2013 年2 月中國電力出版社出版了H.Lee Willis 等的專著《配電繫統規劃參考手冊（第二版）》。美國電網主要經過20 世紀70 年代之前的大規模建設和改造而成，其電網中的大部分設備已經運行了40 年以上，《供電繫統設施管理技術、方法及應用》一書就是美國管理電網設施的經驗總結和的研究成果。為了借鋻美國電網發展經驗、電網設施管理的技術和方法，我們從2008 年開始就著手《供電繫統設施管理技術、方法及應用（版）》的翻譯工作；2012 年12 月CRC 出版公司出版了該書第二版，全書的篇幅由548 頁增加到了821 頁，不僅改寫了大部分內容，還提出了用於設備管理的可持續點方法。於是從2013 年開始我們著手第二版的翻譯工作。先後有 9 人參與了本書、二版的翻譯工作。在本書版初稿翻譯階段，國網陝西省電力公司張根周、畢鵬翔、薛軍負責第1、2、3、4、5、6、7 章初稿翻譯工作；南京信息職業技術學院高恭嫻負責第10、12 章初稿翻譯工作；國網陝西省電力公司培訓中心李依凡、眭肖鈺、謝芳、王麗負責翻譯第8、9、13、14、15、16 章初稿翻譯工作。在本書第二版初稿翻譯階段，國網陝西省電力公司張根周、畢鵬翔、薛軍負責第1、2、3、4、 5、6、7、11、13、14、15、16、17 章初稿翻譯工作；國網陝西省電力公司畢鵬翔負責第8、 9 章初稿翻譯工作；南京信息職業技術學院高恭嫻負責第10、12 章初稿翻譯工作；雲南大學滇池學院外語繫畢蔚然負責翻譯附錄 A 和附錄 B。初稿完成後張根周、畢鵬翔、高恭嫻對各章的術語和內容進行了統一。畢蔚然參加了全書的校核和定稿工作。在本書第1 章，作者指出“The authors have deliberately used the term‘Power Delivery’ rather than‘T&D’throughout this book in order to make a point that is both crucial to success in dealing with aging infrastructures，but very often overlooked. The infrastructure involved in the issues being discussed here includes a good deal of the T&D system，but not all of it.”。另外，在本書第15 章中還介紹了煉油廠等企業的電力繫統，因此我們將“Power Delivery”翻譯為“供電繫統”。在本書第16 章和附錄A 中，作者指出“‘Age’is the period time a pole or group of poles has been in service.”。明確設備運行時間為“年齡”，並且書中用設備年齡、設備等效年齡來表征設備狀態，為方便討論我們設備年齡單位統一為“歲”。本書從版初稿的翻譯到第二版定稿歷時9 年，值此譯稿完成之際，衷心感謝各方面給予的大力支持和幫助。國網陝西省電力公司電力科學研究院劉健教授、國網陝西省電力公司張平康博士、朱躍高級工程師、倪建立高級工程師、中國電力出版社編輯陳麗、陳倩、中國水利水電西北勘測設計研究院高級工程師王暉等對譯稿初稿的修改提出了很好的建議，對本書的出版給予了很多幫助，在此一並表示感謝！盡管很多人為本書的翻譯付出了寶貴的心血，但由於本書翻譯校核工作量巨大，一定還存在一些錯誤，望讀者見諒。讀者如發現任何翻譯不足之處，煩將相關情況發給我們（763752252@qq.com），以便我們予以糾正。譯者2016 年 3 月於西安原版前言和版一樣，《供電繫統設施管理技術、方法及應用（第二版）》可以作為有關供電繫統設施老化及其引起的問題和用於管理老化供電繫統的技術和管理方法的參考手冊和培訓指南。電力是重要公共產品中的其產品的質量與可靠性完全由傳輸繫統的特性而不是由產品的生產過程確定的產品。美國輸電繫統的老化意味著電能質量差，頻繁和長時間的停電，使長期依賴這些繫統的電力客戶，電力公司和大型重工業企業的業主和員工面臨令人沮喪的挑戰。在2001 年出版的《供電繫統設施管理技術、方法及應用（版）》中包含了我們當時能夠得到的與供電繫統老化有關的所有材料。僅在12 年後，這個領域的研究取得了巨大進步，因而本書第二版大部分為新內容。早在1994 年，我們次清楚地意識到全美供電繫統的老化日益成為威脅整個電力行業的重要問題。盡管在那個時期由於供電繫統設施老化帶來的頻繁和長時間的停電、繫統維護維修費用的增加等癥結纔剛剛出現，但設備年齡、繫統性能及供電企業的財務狀況等預測結果清晰地表明這些問題將持續發展。繫統事件表明這個判斷是正確的。在20 世紀的後5 年，全美電力繫統的老化開始出現導致快速降低客戶服務水平和公眾對電力公司信任水平的繫統運行問題。從1994 年到1999 年，本書作者致力於供電繫統老化及其可行的解決方案的研究和探索，進行了原創性研究和試驗。作者從世界各地收集了大量創新的已經過驗證以及某些未經過驗證的技術，對這些技術進行仔細的研究和審查，並對這些技術組合並驗證其有效性直至能夠把握這些技術。在2001 年出版的《供電繫統設施管理技術、方法及應用（版）》中，彙集了作者在此過程中獲得的知識和經驗。但是事情通常就是這樣，就在本書版出版之後我們很快就取得了重大突破：可持續點方法。原本我們隻是將可持續點分析當作一個有趣和功能強大的數學技術，可以從歷史數據中挖掘出有用的信息從而構建更為精確和有用的規劃和決策支持模型。但我們逐漸意識到將這一分析方法用作管理方法更為有效。部分原因是這種方法很簡單：失效設備被更換的一組設備終都會發展到可持續點年齡、可靠性、性能和成本，在此之後，設備每年的狀態基本保持不變，而不是繼續劣化。設施再也不會劣化了。隻要將失效的設備更換為新設備或修復好設備，繫統終將發展到一個穩定的可持續點，新更換的設備正好與失效的老設備平衡，從而使整個繫統的狀態基本保持不變。幾乎每個供電繫統的可持續點都在未來（因此繫統的狀態每年都會變差一點）以及處於可持續點的繫統不能讓人接受的高成本和低可靠性的事實不影響這種方法的價值。這個概念非常有實用價值，因為有許多可能的可持續點，每種運行策略對應一個可持續點。公司的設備策略可能是安裝牢固的設備，那麼在整個壽命周期內就不用考慮設備的維護，隻有當設備失效時纔需支付更換設備的費用。而對於大部分設備，這種策略終會導致很高的失效率從而需要更換大量設備。另一方面，“無論是否需要”，公司也可以選擇從一開始就進行大量的檢查、維護，主動進行精心的維修和翻新。這樣，設備使用時間可能會更長，設備失效也不會太頻繁。但總體成本可能更高，至少在初，當大多數繫統是新的時候是如此。從長遠來看，介於“故意忽視”和“強烈關注”之間計劃將接近。電力繫統管理的要點是可以選擇，通過選擇設備運行和管理策略來移動可持續點，通過選擇的設備運行和管理策略來改變設備的年齡和狀態。供電企業可以根據不同的設備運行、維修和載荷策略，選擇不同的可持續點。對新繫統的策略對老繫統未必。在一家供電企業運行良好的策略也可以應用於另外一家供電企業，但效果未必好。這個概念的一個價值是它清楚地表明，“基礎設施老化”這一術語不能僅僅包括了所有設備，它還必須包括供電企業采用的載荷標準，設備操作指南，檢查、維修和翻新策略。這些標準和指南等也會逐步“劣化”，結果與當前的需要相比就過時了。電力行業面臨的基礎設施老化問題包括設備磨損、設計過時、變電站用地與輸電走廊受限、工程設計標準和運行規程過時等。良好的老化基礎設施管理包括優化設備的選擇及其翻新，並使之與設備運行和管理策略的變化相融合，以實現電力企業期望的經營目標。本書由五個部分組成。部分由第 1 章和第 17 章組成，對設施老化問題及其主要影響，可持續點方法和可行解決方案在實際應用中的不足及其影響等進行總結。第二部分由第2～6 章組成，給出了一繫列詳細了解基礎設施老化及其解決方案所需的背景材料。第三部分由第7～10 章組成，討論了老化設備狀態劣化的各個方面及其繫統影響，以及所有這一切與電力繫統諸多性能和供電公司或工業電力繫統用戶業務需求之間的關繫。第 11～14 章主要討論為有效管理設備老化及其影響，在實施測量、研究、計劃、建模和決策中所需的方法和技術。第 15 章和第 16 章為案例研究。第 15 章總結了設備老化及其的影響和 6 家依賴電力繫統開展業務活動的公司應對設備老化的方法。給出了應對設備老化的技術和方法的應用範圍，根據企業的觀點和需求的不同，“策略”之間可以存在很大差異。第16 章詳細給出了一家大型供電企業設施老化管理的項目，目前該項目作為一項新的優化流程已經成為了供電企業正常開展的業務。在本書後面補充了兩個附錄。附錄A 討論了一種基於電子表格的可持續點模型及其應用。附錄 B 討論了可持續點概念及算法，並利用實例說明了其要點。H. Lee WillisRandall R. Schrieber

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