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本章介绍了可靠性管理的基本概念，我国电力工业可靠性管理的发展过程和开展情况，可靠性的主要指标与数学模型，可靠性计算的基本知识；着重阐述了可靠性管理在电力工业中的应用工和基于可靠性管理全过程设备管理；对可靠性管理与安全监察的关系也进行了分析和讨论。 第一节 可靠性管理概论 一、概述 对于一般技术系统，可靠性的定义是一个元件或一个系统在规定的时间内完成预定功能的能力。电力工业可靠性的定义是：电力系统各个环节完成将符合标准的满足用户数量要求的电力和电量输送至用户的程度。电力系统可靠性包括充裕度和安全性两个方面。 充裕度（Adequacy）是指电力系统根据用户需要，以元件额定容量和允许的电压变动范围为制约条件，同时考虑到计划的和非计划的系统元件停运及运行操作的制约条件下，为用户间断的提供电力和电量的能力。充裕度也常指静态可靠性，也就是在静态条件下，电力系统满足用户电力和电量的能力。 安全性（Security）是指电力系统承受突然发生的扰动（例如突然短路或非计划地失去系统元件）的能力。安全性有时也称动态可靠性，也就是动态条件下，电力系统经受住突然扰动并不间断地向用户提供电力和电量的能力。安全性的另一个方面指系统的整体性，即电力系统维持联合运行的能力。电力系统的整体性往往与维持系统连续运行的能力有关，在遭受突然动时，一旦整体遭破坏，可能导致稳定性破坏，不可控的系统解列，最后造成系统大面积停电。 国外电力工业应用可靠性技术是60年代陆续开展起来的。当时，之所以要应用可靠性技术，有两个原因，一是随着国民经济现代化，人们对电的依赖越来越深，对供电质量要求也越来越高。60年代，正是电视机、计算机、空调器普及时期，宇航工业也日益发展，这都要求供电高度安全、可靠，电压频率合格。二是电网越来越大，单机容量从100MW左右发展到200～300MW，广泛采用中间再热系统，控制复杂了，一台机组发生事故，往往影响很大。电网扩大后，超高压远距离输电增多，电网稳定问题突出起来，如何合理保证供电可靠性就成为迫切问题。1965年以前，几个主要发达国家的工业部门都拟订了一些供电可靠性指标，进行了一些理论研究，例如，在美国有些电力公司各自采用不同的指标，如“电力不足概率”（LOLP）、“电量不足期望值”（EENS）、“停电频率和平均持续时间”（F&D）等。1965年11月9日，美国东北系统（包括纽约）大停电事故，引起了很大震动，大大推动了可靠性工作。1968年，美国成立了全国电力可靠性协会（NERC），全国分九个安全协调区，各电力公司共同参加，拟定各自的可靠性准则，规定在种种事故情况下，电力系统不得产生连锁反应扩大事故，把“电力不足概率”做为规划电网的基本指标，即必须达到这个指标后，再考虑最佳费用方案。他们与美国电力研究会合格，拟定了从联合系统到发、送、配电及用户用电的可靠性准则。有些电力公司内部也制定了可靠性准则，对系统、设备、运行、维护以至用户服务都提出了要求。有的顾问公司建议电厂推行PAR制度，即以三个指标：P（Performance，运行性能）、A（Availability，可用率）、R（Relability，可靠性）来改进电厂工作，各供电部门普遍有用户停电记录，计算供电可靠度，设计、制造部门经常按电业部门提供的事故反馈改进自己的工作，并经常回访。 近30年来，我国电力工业一贯坚持“安全第一”的方针，逐步建立了一整套关于保证安全的规章制度、管理方法和一系列措施。实践证明，这是一条成功的经验，但是也要清醒地看到，随着电力工业的迅速发展，仅靠过去这套管理办法和管理经验已经不够了，迫切需要建立一套适合于我国的可靠性管理办法。这是由于： （1）过去的安全管理工作不全面，它只着重于生产的运行、检修方面。近十几年来，我们遇到大量设备制造质量不良，设计不合理，厂址选择不当，施工遗留问题，电网结构薄弱等问题，这都是没有产行全面安全管理造成的。因此，要搞好安全，必须从规划、设计、设备制造、施工和安装、运行和检修、人员培训等各个环节，严格实行可靠性管理。 （2）电网发展的规模越来越大，单机容量越来越大，互联电网的区域在增多，互联容量增大，长距离重负荷的局面下在形成。从可靠性观点来说，电力系统的规模越大，结构越复杂，发生事故的可能性就越大，运行人员误判断和误操作也越多。往往一处发生事故，就会产生连锁反应，扩大事故，造成大面积停电。对设备和系统进行可靠性分析，提出减少故障率，提高可用率和稳定性的改进措施，就可以极大限度地防止大面积停电事故的发生。 （3）供电的充足性、可靠性和经济性之间的关系非常密切。供电可靠性对电力投资的影响十分敏感，供电可靠性提高一点在基本建设投资上表现得很突出，如何保持合理的供电可靠性成为至关重要的问题，要求在电力系统规划和电力项目设计当中进行可靠性计算和评估，如系统的备用容量、发电厂辅助设备的备用裕度、电力系统设计当中的具体问题（如线路、铁塔、防污的措施和保护的配置）等。选择这些条件都要在可靠性和经济性之间取得平衡。 可靠性管理指在预定时间内和规定条件下，保证系统、设备、部件或元件完成规定功能的一系列管理活动。其任务为： （1）研究与制定单个元件和由元件组成的系统的可靠性计算指标与统计方法。 （2）根据可靠性计算指标，结合被管理对象的具体情况，研究与制订可靠性的计算、预测、分配与评价的方法。 （3）寻找提高被管理对象可靠性的途径和方法。 （4）研究可靠性和经济性的最佳配合。 可靠性管理是对管理对象进行全过程及全面的综合管理。贯穿系统的规划、设计制造、基建安装、运行和维修的全过程。在规划阶段，要在负荷预测和一次能源平衡的基础上安排好电源开发的布局，保证逐年有足够的新增发电能力投产，以保证电网有充足的备用容量。备用容量不充足的电网是病态的电网，其可靠性是很难满足要求的。在设计阶段，要分析系统设备所具备的可靠性水平，应从成本、功能、政策、社会效益等各方面综合考虑，确定可靠性目标。在设计方案完成后，要进行可靠性预测，将预测推算结果与原定可靠性目标进行比较，作为修定方案的依据。最后，还要进一步对组成系统的各个单元或子系统进行可靠度的分配。在研制阶段，属于可靠性的工作有：分析故障类型，零、部件选择，可靠性试验，应用人类工程学（亦称人体工程学）进行设备设计与布置，使机器和人互相协调配合，使运行人员最省力并减少操作错误。在制造阶段，运用可靠性进行全面质量管理。在设备投入运行后，要做好运行与检修的可靠性管理，并将各种设备的可靠性统计分析资料反馈到规划、设计、制造和运行维修的各个环节去，作为改进工作，提高设备和系统的可靠性的依据。 二、我国电力工业可靠性管理的发展过程 我国电力工业的可靠性管理大致经历了四个阶段。 第一阶段是酝酿和准备。在此阶段，所进行的工作主要有： （1）以扩大眼界为宗旨，广泛收集当时国际上有关电力可靠性方面的各种资料，并介绍到国内，有计划地向电力各界宣讲，建立电力可靠性的理论概念，扩延了电力行业实施多年的定性管理的视角。 （2）在个别电力企业中有针对性地进行实践试点，取得电力可靠性统计评价的感性体验，并从中寻求由定性管理向可靠性定量管理转化的可行途径。 （3）有计划地开展科技宣讲和培训工作。特别是对电力企业的领导和有可能从事可靠性管理的技术工作人员进行培训，为实行电力可靠性管理准备干部。 （4）研究国际上已在实施的各种电力可靠性管理模式，寻求适合我国国情的、无论是理论还是实践都切实可行的管理体系。 以上准备阶段进行了5年，取得了预期的效果，1985年1月，电力主管部门——当时的水利电力部正式批准成立“水利电力部电力可靠性管理中心”，正式开始在全国范围内开展工作。 第二阶段是起步和适应。在此阶段，一方面是让电力企业的具体工作人员适应统计的要求，及时、合格地统计到需要的数据；另一方面，不断完善、充实和改进统计办法，以期取得有效的可用数据。这一历程大致花了3年时间。 第三阶段是浓度把统计和指标用于生产管理中去。在此阶段，电力主管部门开始用可靠性指标——可用系数来检验发电厂的运行实绩；用用户供电可靠率来检验供电企业的运行业绩，从而促使电力企业日益自觉地从提高可靠性的角度来改善生产管理技术。这一阶段还在日益深化之中，电力企业从可靠性管理中取得了实效（发电机组的可用率已有明显提高），电力可靠性管理的方法和技术也日益成为电力企业的自主行动。 第四阶段是进行可靠性信息反馈。电力可靠性管理中心自1992年起，正式按的编制、出版中、英文对照的《中国电力工业可靠性管理年报》，每年举行一次电力可靠性指标发布会，向各电力企业、社会各界、国内外电力设备制造厂商公开发布上年度可靠性指标信息，并对各种电力设备的可靠性水平进行评价，将我国的电力可靠性管理推向社会化、国际化，并促使电力设备制造部门更加注意其产品质量。 经过上述几个阶段的努力和完善，到目前为止，已经基本形成了具有中国电力工业特点的电力可靠性管理体系，在全国范围内形成了一支可靠性管理的专业队伍；已经形成了比较稳定的电力可靠性管理信息系统，建立了以发电机组、火电辅机、输变电设施和城市供电为对象的可靠性数据库及相库的编码、指标体系、统计评价办法和计算机软件；并已集中了全国火电100MW及以上、水电40MW及以上容量的大、中型发电机组运行可靠性数据，容量为200MW及以上的火电机组主要辅机的可靠性数据，全国220kV及以上电压等级主要输变电设施运行可靠性数据，以及全国238个大中城市的用户供电可靠性数据；每年举行一次全国性的电力可靠性指标发布会，在国内外产生了比较好的影响。 三、我国电力工业可靠性管理的网络 随着电力可靠性管理的日益深化，一个由国家电力主管部门领导的、以电力可靠性管理中心具体负责的全国性的电力可靠性管理网络已经形成，并日趋完善。网络的示意框图见图6-1，此网络的特点是分级管理并各自向上一级机构负责。在基层企业中建立管理小组，负责本企业的可靠性统计和管理，保证统计数据能及时、准确、完整的统计出来，并依据有关数据的分析指导，提出改进本企业生产管理的建议。在上一级的企业中，建立可靠性管理领导小组，负责汇总、审核、上报可靠性统计数据，根据上年度可靠性实绩，布置本年度可靠性管理的要求，下达可靠性的目标值，平衡、协调各项改进、完善可靠性的相应措施。
建立这个网络的必要性和有效性在于，它保证了电力可靠性管理在生产管理中日益深化并取得实效。 四、电力工业可靠性管理的指标体系 可靠性是电业工业重要的性能指标，也是影响电力工业经济效益的重要方面，它涉及到规划设计、设备制造、基建施工、科研培训、管理决策等各个领域。参考国外资料，电力工业可靠性的具体内容列于图6-2。 研究电力工业的可靠性的目的就是要提高整个电力系统总体社会效益和经济效益，准确地评价发电、输电、配电各类设备及其各构成系统的充裕性和安全性（统称为可靠性）。 在可靠性评价由定性概念发展到定量概念时，各种有关的指标制定就成了议价可靠性的尺度。通常把定量评价的可靠性称为可靠度。由于定量评价往往使用概率的方法，为此可靠度的一个泛指定义可以归纳为“元件、设备或系统的规范条件下，在预定的时间内，完成其预定功能的概率。”
可靠的反面是失败和故障，研究可靠性就是要研究发生故障的规律。而故障总是随机发生的，它属于随机事件，并且影响故障发生的外界条件也往往带有随机性，故障发生后的修复时间也是随机的。因此，可以用概率论以及其他处理随机事件的数学方式和有关理论来定量地处理可靠性的问题，使可靠性的变化规律能用数学方式来表达、运算和掌握，在相同条件下，不同设备和系统具有共同一致的评价标准。 我国的电力可靠性指标及相应的评价建立在严格的可靠性理论基础上。对于发电、输变电、配电的设备及其系统，我们的指标体系、评价标准较为成熟，对在电力系统可靠性的指标体系和评价标准的研究制定还是一个新的课题。为了满足各种不同应用场合对可靠性进行评估的需要，具体规定的指标不尽相同。归纳起来大致有以下几种： （1）频率指标：如可靠度、可用系数等； （2）效率指标：如可修复元件或系统在研究周期的平均故障次数，非计划停运次数，强迫停运次数等； （3）时间指标：如可修复元件两次故障间的平均时间（即平均工作时间），故障的平均持续时间（即修复时间）等； （4）期望值：如在研究周期设备或系统发生故障的天数的期望值，电力系统用于故障少供电量的期望等。 目前应用在我国电力可靠性管理中有两种类型的指标，一种为面向设备的指标，以检验设备的生产能力为目标；一种为面向系统的指标，以检验系统功能实现程度为目标。发电机组、发电辅机和输变电设施的可靠性指标属于上述前一类指标。 五、可靠性管理的经济评价原则 随着社会的现代化，对电力能源的依赖性越来越大，而停电所造成的社会损失也日益增大，社会要求供电有很高的可靠性。提高电力系统的可靠性要相应增加投资。越是提高电力系统供电可靠度，投资就会越多。因此，便提出这样一个问题：系统可靠度的标准是什么？怎样确定才最合理？解决这些问题的原则就是要综合比较与评价提高可靠度的收益和增加投资之间的关系。 提高可靠度的收益，是指提高可靠度结合给社会（包括电力部门在内）带来的经济效益，一般讲可以看作是所减少的停电损失。
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