电能表自动化检定流水线设备最佳检修频率的研究

2017-01-10王立斌王洪莹张超

电测与仪表 2017年8期

王立斌，王洪莹，张超

（国网河北省电力公司电力科学研究院，石家庄050021）

0 引言

随着智能电网的建设，智能电能表的需求量急剧增加。为满足巨大数量智能电能表的检定需求，各个网省公司均建立了电能表自动化检定流水线（以下简称流水线），以提高工作效率，降低劳动强度［1-4］。流水线包括上料单元、外观单元、功耗单元以及贴标单元等众多设备［5-6］，任何设备故障都会影响智能电能表的检定工作，进而影响智能电能表的推广。因此，必须重视对流水线设备的检修，当前流水线设备普遍采用定期检修的方式，该方式存在盲目检修、检修不足或检修过剩的缺陷，不但会造成设备有效利用时间的损失和人力、物力的浪费，甚至会造成检修故障［7］。所以必须确定合理的检修频率，以达到降低设备故障的同时又节省人力、物力的目的。文献［8-9］基于可靠性来确定继电保护装置的最佳检修周期，文献［10］依据MTBF数据制定了电能表自动化检定系统的运维计划。上述文献均根据可靠性来确定设备的检修周期，但都未考虑设备在系统中的重要性，只是片面地追求设备的可靠性，这仍会造成设备有效利用时间的损失和人力、物力的浪费。综合考虑设备的可靠性以及重要性，文章提出了检修优先级系数的概念，并根据检修优先级系数来求得流水线设备的最佳检修频率。

1 检修优先级系数

流水线设备的检修应遵循以下原则：对经常出现故障且对整条流水线较重要的设备应当适当提高检修频率，以保证整条流水线的检定量；对故障率低且对整条流水线不太重要的设备可以适当降低检修频率，以避免人力、物力的浪费。

综合考虑设备的可靠性以及重要性，提出了检修优先级系数。本文的设备可靠性用不可用度U来表征［11］，其表达式为：

式中n为设备在统计时间内的故障次数；ti为第i次故障的修复时间，以小时为单位；T为统计时间，取8 760 h，即年小时数。

设备的重要性I用设备单独故障后对流水线日检定量的影响来表征，其表达式为：

式中N为流水线正常工作时的日检定量；Nf为该设备单独故障后，流水线的日检定量。Nf可由流水线的拓扑确定，例如某条流水线有两台耐压单元，则一台耐压单元故障后，流水线的日检定量Nf应为N/2，通过式（2）计算可得，重要性I为1/2。

设备检修优先级系数P的表达式为：

2 设备的最佳检修频率

流水线设备最佳检修频率由其原有的检修频率进行修正后得到，计算表达式如下：

式中F为设备最佳检修频率；F′为设备原有的检修频率；Δf为设备检修频率的修正量，以上三个变量的单位均为次/年。当Δf大于10次/年时，则直接将设备原有的检修频率增加10次/年，以避免修正幅度过大，当Δf小于等于1-F′时，设备最佳检修频率直接取1次/年，以保证设备的检修频率不少于1次/年。

Δf的计算表达式如下：

式中PH与PL分别为设备检修优先级系数P的最高阈值与最低阈值。当设备的检修优先级系数P大于最高阈值PH时，应提高设备的检修频率，Δf为正值；当设备的检修优先级系数P小于最低阈值PL时，应降低设备的检修频率，Δf为负值；当设备的检修优先级系数P在区间［PH，PL］内时，则保持其检修频率不变，Δf为 0。

PH与PL应根据运维检修人员的需求设定，本文要求重要性I为1的设备的不可用度U须低于0.002 5，但考虑经济、人力等成本因素，其不可用度U可高于0.001 0，因此由式（3）可得，PH=0.002 5，PL=0.001 0。

3 算例分析

以国网河北电科院计量中心的一条单相电能表自动化检定流水线为例，由于受篇幅限制，本文仅对该流水线5个设备的最佳检修频率进行了分析。5个设备在一年内的故障记录，如表1所示。

表1 设备故障记录Tab.1 Equipment failure record

根据式（1）可以计算得到设备的不可用度U，计算结果见表2。

表2 设备不可用度Tab.2 Equipment unavailability

各个设备单独故障后，流水线的日检定量Nf见表3。

表3 设备单独故障后流水线日检定量Tab.3 Daily verification number after equipment individual failure

根据式（2）可以计算得到设备的重要性I，计算结果见表4。

表4 设备重要性Tab.4 Importance of equipment

根据式（3）可以计算得到设备的检修优先级系数P，计算结果见表5。

表5 设备检修优先级系数Tab.5 Maintenance priority coefficient of equipment

由表5可知，1#耐压单元与2#铅封机的检修优先级系数均大于PH，其检修频率应当提高，当资金或人力等资源受限时，应首先保证提高1#耐压单元的检修频率。1#上下料机器人的检修优先级系数在区间［PH，PL］内，其检修频率不变。6#检定仓与11#检定仓的检修优先级系数均小于PL，其检修频率应当降低。按式（5）计算得到上述设备的检修频率修正量Δf见表6。

表6 设备检修频率修正量Tab.6 Correction of equipmentmaintenance frequency

设备原有检修频率F′如表7所示。

按式（4）对设备原有的检修频率进行修正即可得到最佳检修频率，设备最佳检修频率见表8。

表7 设备原有检修频率Tab.7 Original equipmentmaintenance frequency

表8 设备最佳检修频率Tab.8 Optimal equipmentmaintenance frequency

由计算结果可以看出，1#耐压单元与2#铅封机的不可用度及重要性均较高，提高了其检修频率；6#检定仓虽然不可用度较高，但其重要性过低，为节约检修成本，降了低其检修频率；11#检定仓不可用度及重要性均较低，降低了其检修频率，但必须保证每年检修一次；1#上下料机器人虽然重要性较高，但其不可用度较低，其检修频率保持不变。

按表8所示的检修频率对设备进行维护，一年后的设备故障记录以及设备不可用度分别如表9、表10所示。

表9 最佳检修频率下的设备故障记录Tab.9 Equipment failure record under the optimal equipmentmaintenance frequency

表10 最佳检修频率下的设备不可用度Tab.10 Equipment unavailability under the optimal equipmentmaintenance frequency

对比表10与表2的数据可得，1#耐压单元、2#铅封机的不可用度明显下降，其重要性较高，因此能明显提高流水线的检定效率；6#检定仓与11#检定仓的不可用度有所上升，这由降低两台设备的检修频率所致，但由于检定仓的重要性较低，两台检定仓不可用度的上升对表计检定工作影响不大；1#上下料机器人的不可用度基本不变。

由此可见，按照表8所示的检修频率对设备进行维护，能提高流水线的检定效率。本方法可以为流水线运维检修人员在制定检修计划时提供科学合理的依据。