供電設(shè)備檢修計(jì)劃優(yōu)化策略

韓金洋（沈陽(yáng)供電公司調(diào)控中心,沈陽(yáng)　110000）

供電設(shè)備檢修計(jì)劃優(yōu)化策略

韓金洋
（沈陽(yáng)供電公司調(diào)控中心,沈陽(yáng)110000）

摘要：在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，供電設(shè)備的檢修一項(xiàng)非常重要的工作。伴隨著電力系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力設(shè)備也在逐漸的增多，這種趨勢(shì)下，安排人工進(jìn)行供電設(shè)備的檢修越來(lái)越不容易。因此，為了能夠最大程度的提高供電設(shè)備檢修的效率與質(zhì)量，提升電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，必須對(duì)原有的供電設(shè)備檢修計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)供電設(shè)備實(shí)際，文章擬對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行了整合，從而使得變量減少。之后依據(jù)電力調(diào)度計(jì)劃原則，以及在對(duì)各種因素進(jìn)行綜合考慮的基礎(chǔ)之上，建立供電設(shè)備檢修計(jì)劃優(yōu)化模型，同時(shí)使用相應(yīng)的算法進(jìn)行求解，以證明文章所提出的設(shè)備檢修計(jì)劃優(yōu)方式是有效的。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；供電設(shè)備；檢修計(jì)劃優(yōu)化；模型與求解

0　引言

供電系統(tǒng)里就行設(shè)備的維修是非常重要的一項(xiàng)工作，它是確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，保障用戶持續(xù)用電的關(guān)鍵。供電系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，設(shè)備的數(shù)量也在增加，昔日的設(shè)備檢修方式已經(jīng)不能跟上形勢(shì)的發(fā)展，主要是工作量大但效率低下、主觀因素影響檢修效率與質(zhì)量以及檢修計(jì)劃的可行性得不到保障。所以，必須對(duì)原有的檢修計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化，更加合理的安排檢修工作量，減少在檢修過(guò)程中人力物力的浪費(fèi)，提升檢修的質(zhì)量與效率。

1　功供電設(shè)備檢修的方式與問(wèn)題

1.1設(shè)備檢修方式

在電力系統(tǒng)中，設(shè)備檢修是必不可少的一項(xiàng)工作，對(duì)于確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性具有十分重要的意義。傳統(tǒng)檢修方式有故障檢修以及預(yù)防性檢修兩種，他們各有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而隨著時(shí)代的發(fā)展以及電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，另外一種檢修方式—狀態(tài)檢修已經(jīng)成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。它能夠根據(jù)供電設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，來(lái)確定需要檢修的設(shè)備以及時(shí)間。但也存在著一些問(wèn)題，需要在原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。

1.2狀態(tài)檢修存在的問(wèn)題

使用狀態(tài)檢修來(lái)診斷供電設(shè)備，已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。它依靠對(duì)電力設(shè)備日常的排查以及在線監(jiān)測(cè)等方式提供的信息，通過(guò)分析判處理，來(lái)判斷設(shè)備是否有故障，同時(shí)設(shè)法在出現(xiàn)故障之前及時(shí)的發(fā)現(xiàn)隱患，提早進(jìn)行檢修。雖然它延長(zhǎng)了設(shè)備使用的壽命，提高了檢修效率，但在實(shí)際中還是存在一些問(wèn)題，對(duì)狀態(tài)檢修在供電設(shè)備檢修中的應(yīng)用帶來(lái)了一定的阻力。

1.2.1檢測(cè)手段和裝置不甚成熟

在對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，技術(shù)水平的高低是關(guān)鍵。當(dāng)前，我國(guó)的這種檢測(cè)水平還不很成熟，一些比較復(fù)雜的設(shè)備如果不使用最新的手法，那么對(duì)于其狀態(tài)與變化就很難把握。另一方面，在檢測(cè)設(shè)備上，各種裝置的準(zhǔn)確性以及可靠性還存在一定的問(wèn)題，這對(duì)于狀態(tài)檢修的應(yīng)用也形成了制約。

1.2.2故障機(jī)理的研究與設(shè)備診斷方式層次較低

研究狀態(tài)診斷的關(guān)鍵在于各種設(shè)備的機(jī)理以及對(duì)內(nèi)部故障的復(fù)雜分析。但在實(shí)際中，這非常的不容易，務(wù)必要使用多種多樣的分析方式以及技術(shù)工具，并對(duì)個(gè)中國(guó)資料和實(shí)例進(jìn)行廣發(fā)的搜集，在此基礎(chǔ)上才能取得良好的效果。

1.2.3未對(duì)電力系統(tǒng)整體情況進(jìn)行考慮而進(jìn)行檢修

使用狀態(tài)檢修進(jìn)行故障判斷時(shí)，通常以一臺(tái)設(shè)備為目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。但是設(shè)備故障導(dǎo)致的停電并非只是單臺(tái)設(shè)備的問(wèn)題，而是牽涉到整個(gè)系統(tǒng)。此外，大電網(wǎng)檢修涉及的范圍更加廣闊，有時(shí)候會(huì)涉及到整個(gè)區(qū)域的電力供求關(guān)系，因此，不應(yīng)該依據(jù)某一臺(tái)電力設(shè)備的狀態(tài)來(lái)對(duì)檢修的時(shí)間進(jìn)行明確。

1.2.4診斷軟件開(kāi)發(fā)水平較低

為了能夠更加科學(xué)的、精確的對(duì)供電設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)以及對(duì)故障進(jìn)行檢修，必須要以進(jìn)行理論上的深入研究，以此為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)相關(guān)的狀態(tài)診斷軟件，以便能夠讓其根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)給出計(jì)算結(jié)構(gòu)與評(píng)價(jià)，防止人工主觀的隨意性導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不精確，評(píng)價(jià)不科學(xué)等。

2　基于可靠性的供電設(shè)備檢修計(jì)劃優(yōu)化模型

2.1可靠性檢修計(jì)劃優(yōu)化所考慮的因素

在使用可靠性檢修計(jì)劃時(shí)，要充分的考慮到下面的因素：首先，防止重復(fù)性的出現(xiàn)停電，上下級(jí)電網(wǎng)應(yīng)該統(tǒng)一進(jìn)行，另外，對(duì)于邏輯相同的設(shè)備應(yīng)該同時(shí)進(jìn)行檢修；其次，盡可能在把檢修工作安排在電力低估區(qū)，以減少因停電導(dǎo)致的損失，提升供電的可靠性；再次，科學(xué)的設(shè)計(jì)檢修人員進(jìn)行檢修的路線，盡量按照地理位置進(jìn)行檢修順序的安排，此外，要考慮檢修資源的約束條件，檢修人員和檢修設(shè)備以及車輛的調(diào)度等，都需要提前做好部署，合理安排。

2.2優(yōu)化模型的建立

根據(jù)對(duì)供電設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的研究，對(duì)設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行了初次評(píng)估，之后得出了設(shè)備可用度，使之與設(shè)備檢修結(jié)合在一塊，建立計(jì)劃優(yōu)化模型。

2.2.1設(shè)備分塊

電力運(yùn)行系統(tǒng)中，如果再停電一次的基礎(chǔ)上可以將所有的問(wèn)題全部解決掉，就一次性解決，避免反復(fù)停電給人們生產(chǎn)生活帶來(lái)的損失。因此，對(duì)于一些設(shè)備應(yīng)該同步進(jìn)行檢修。文章為了便于建立優(yōu)化模型，將這些能夠同步進(jìn)行檢修的設(shè)備進(jìn)行了整合，得出一個(gè)個(gè)變量集。整合以后，設(shè)備被分成了下面幾種：一是線路，包括避雷器、電壓互感器以及阻波器等；二是間隔，包括開(kāi)關(guān)和電流互感器等；三是主變，包括主變本體、主變避雷器以及其它一些和主變相關(guān)聯(lián)的設(shè)備；四是母線，包括母線、母線避雷器以及母線電壓互感器等。

另外，在合并同步進(jìn)行的檢修設(shè)備時(shí)，還要注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：一是如果線路出現(xiàn)停役，各側(cè)間隔的開(kāi)關(guān)以及線路側(cè)的設(shè)備都要進(jìn)行檢修，如果一側(cè)是線路變壓器接線，那么這側(cè)的線路變壓器組都要進(jìn)行檢修；如果一側(cè)是內(nèi)橋以及單母分段接線的變電所，那么變電所高壓母線互感器與避雷設(shè)備要同時(shí)進(jìn)行檢修；二是若線路出現(xiàn)停役，一側(cè)變電所供電只是依靠這個(gè)線路，那么變電所里的全部設(shè)備都要進(jìn)行檢修；三是如果變電所里要求進(jìn)線開(kāi)關(guān)必須停役而線路不必如此時(shí)，如果線路不是T接線路，、那么就可以依照上面的兩條原則做拓?fù)?，若線路是T接線路，那么線路就可以繼續(xù)運(yùn)行。

2.2.2供電設(shè)備檢修等級(jí)系數(shù)

在進(jìn)行供電設(shè)備檢修的時(shí)候，如果不對(duì)設(shè)備的型號(hào)、生產(chǎn)廠家以及設(shè)備運(yùn)行可靠性大小進(jìn)行分類的話，是不科學(xué)的，會(huì)浪費(fèi)很大的人力物力財(cái)力，而且也不利于提升檢修效率。因此，安排檢修時(shí)務(wù)必要考慮每臺(tái)設(shè)備的可靠性運(yùn)行指標(biāo)，同時(shí)要認(rèn)真分析設(shè)備壽命分布函數(shù)。在本文中，依據(jù)設(shè)備的重要程度，給出了模型，如下（1）。

在這個(gè)式子中，

Ri代表設(shè)備安排檢修的優(yōu)先等級(jí)系數(shù)；

Re代表的是設(shè)備檢修的重要性值，包括下面幾項(xiàng)內(nèi)容：一是設(shè)備在電力系統(tǒng)中的重要性，以及由于設(shè)備的不同類型在電力系統(tǒng)中的所起的不同作用來(lái)取值；二是設(shè)備的質(zhì)量不一樣，不同生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的相同類型的設(shè)備權(quán)值也不同；三是設(shè)備所處得電壓等級(jí)不一樣導(dǎo)致的權(quán)值也不一樣。

Rsi代表的是設(shè)備檢修重要性取值，它依據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)來(lái)確定，設(shè)備級(jí)別不同取值就不同。

Rti代表的是與設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)短的設(shè)備檢修重要性取值，時(shí)間一長(zhǎng)，設(shè)備的故障率就會(huì)上升，其可靠性就會(huì)逐漸下降。

Rfi代表的是與負(fù)載相關(guān)的檢修程度重要性取值，負(fù)載不同，與之相聯(lián)系的設(shè)備檢修重要性也不同。

K1、K2、K3、K4所表示的是每個(gè)重要性的權(quán)重系數(shù)。

2.2.3優(yōu)化模型的建立

計(jì)劃?rùn)z修主要是依據(jù)相關(guān)的規(guī)章制度，定期對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行小規(guī)模的或者大規(guī)模的檢修。國(guó)家電網(wǎng)公司在《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》里強(qiáng)調(diào)，定期檢修依舊是防止故障發(fā)生的主要舉措之一。為此，對(duì)于國(guó)產(chǎn)供電設(shè)備來(lái)說(shuō)，進(jìn)行定期檢修，符合我國(guó)的實(shí)際情況，在一定程度上能夠有效的防止事故以及故障的發(fā)生。在進(jìn)行檢修計(jì)劃制定時(shí)，盡可能的依據(jù)設(shè)備周期來(lái)進(jìn)行檢修計(jì)劃的制定。

對(duì)供電設(shè)備進(jìn)行整合分塊，能夠確保不出現(xiàn)重復(fù)性停電，這是進(jìn)行供電設(shè)備檢修的基礎(chǔ)。對(duì)于進(jìn)行合并之后得到的變量集進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，在對(duì)設(shè)備重要性進(jìn)行充分考慮的基礎(chǔ)上，盡量讓需要進(jìn)行檢修的設(shè)備的檢修時(shí)間與檢修周期時(shí)間更加接近。因此，目標(biāo)函數(shù)如（2）所示。

在這個(gè)公式中，eRi代表第i個(gè)設(shè)備需要檢修的重要性；n代表變量的數(shù)目；xi代表的是第i個(gè)變量需要進(jìn)行檢修的時(shí)間；Ti代表依據(jù)檢修周期第i個(gè)設(shè)備需要檢修的時(shí)間。

2.2.4約束條件分析

在建立優(yōu)化模型后，還必須注意幾項(xiàng)約束條件：

（1）檢修資源約束。檢修資源包括多項(xiàng)內(nèi)容，主要有檢修人員的數(shù)量、技術(shù)熟練程度、設(shè)備以及車輛等，因?yàn)橘Y源有一定限制，所以進(jìn)行同時(shí)檢修的設(shè)備也是有限的。

（2）潮流約束。在進(jìn)行設(shè)備檢修時(shí)，一些轉(zhuǎn)供線路的輸出功率會(huì)超出規(guī)定的限度，所以，此時(shí)必須要認(rèn)真的校驗(yàn)線路的潮流?？梢杂檬阶觼?lái)表示，其中，Il代表線路l的潮流，Imax表示能夠被l允許通過(guò)的潮流值。

2.2.5計(jì)算流程分析根據(jù)本文的實(shí)際情況，計(jì)算的流程可以分為以下幾個(gè)方面：

（1）將數(shù)據(jù)信息錄入

對(duì)需要進(jìn)行檢修的供電設(shè)備信息進(jìn)行錄入，同時(shí)還要錄入約束條件以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒌取?/p>

（2）對(duì)設(shè)備進(jìn)行分塊整合形成變量集

在檢修優(yōu)化模型里，由于順序檢修約束與同時(shí)檢修約束的存在，使得每個(gè)設(shè)備的檢修都相互聯(lián)系起來(lái)，為了能夠計(jì)算簡(jiǎn)便，可以把上面的設(shè)備進(jìn)行整合，分割成不同的變量集。在新合成的變量集里面，一些不參與檢修的設(shè)備也要去除，最大程度的使檢修設(shè)備的數(shù)目變少，例如和不可變更約束條件相符合的設(shè)備以及存在同時(shí)檢修約束條件的設(shè)備，由于檢修時(shí)間固定，因此，可以將這部分設(shè)備排除出去，不計(jì)入變量集中。

（3）計(jì)算

在進(jìn)行檢修計(jì)劃優(yōu)化模型計(jì)算時(shí)，使用遺傳算法來(lái)進(jìn)行求解。

3　優(yōu)化模型求解計(jì)算方法

供電檢修設(shè)備是一一個(gè)以檢修日期作為變量的多目標(biāo)約束的整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，許多約束條件很難使用數(shù)學(xué)式子表示出來(lái)，因此，傳統(tǒng)的整數(shù)規(guī)劃算法很難達(dá)到有效的求解效果。為此，本文運(yùn)用遺傳算法來(lái)對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行求解。

3.1遺傳算法編碼

在進(jìn)行編碼的時(shí)候，運(yùn)用整數(shù)編碼方式進(jìn)行編碼操作。初始化N個(gè)解當(dāng)做初試解群，與此同時(shí)將設(shè)備檢修日期定義為x1，其取值范圍由不同月的具體天數(shù)來(lái)確定，，依照自然數(shù)增長(zhǎng)遞增順序排列的n個(gè)有效變量可以組成相應(yīng)的一維數(shù)組。Xi代表能夠安排有效變量的日期集合。在本論文中，把xi（i=1，…，n）組合而成的維數(shù)組當(dāng)做染色體，初始種群用隨機(jī)產(chǎn)生的N個(gè)維行向量來(lái)表示，維行向量用x1x2，…xi，…xn來(lái)表示，Xi表示的是自然數(shù)，交叉方式使用隨機(jī)交叉，變異使用具有約束性的變值變異法。

3.2適應(yīng)值函數(shù)

在本論文中，為了便于計(jì)算，可以使用的適應(yīng)值函數(shù)如（3）所示。

在這個(gè)式子中，如果檢修資源約束以及潮流約束條件不能夠得到滿足的話，那么供電設(shè)備檢修的計(jì)劃是不能夠按照預(yù)期完成的，因此，在這個(gè)式子中，T和U的取值應(yīng)該取較大的數(shù)值，避免和約束條件相違背。

4　實(shí)例分析

某市電業(yè)局2015年2月份進(jìn)行了設(shè)備檢修，運(yùn)用本文所建立的優(yōu)化模型，對(duì)其中的80個(gè)設(shè)備進(jìn)行了檢修計(jì)劃優(yōu)化。在對(duì)設(shè)備進(jìn)行整合分塊后，得到26個(gè)主要設(shè)備變量。算法使用的是種群規(guī)模80，交叉率0.5，變異率是0.008，最大迭代次數(shù)設(shè)定為1000。經(jīng)過(guò)對(duì)檢修計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化后，與原來(lái)的檢修效果相比有了很大的改觀。

在進(jìn)行優(yōu)化之前，其目標(biāo)函數(shù)值為319376，通過(guò)對(duì)檢修計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化之后，得出的目標(biāo)函數(shù)值為161812，檢修計(jì)劃時(shí)間與原定的檢修周期越來(lái)越靠近，之前兩者相差477，優(yōu)化后兩者相差277天，若一周的檢修任務(wù)沒(méi)有按時(shí)完成，那么可以推遲檢修完成的時(shí)間。通過(guò)這個(gè)事例，得以得知，這種優(yōu)化模型能夠使得檢修計(jì)劃時(shí)間與設(shè)備檢修周期更加的接近，因此對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性具有重要的意義。

5　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，對(duì)供電設(shè)備的檢修難度也在逐漸的加大。傳統(tǒng)的設(shè)備檢修計(jì)劃已經(jīng)難以適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的需要，必須要進(jìn)行改進(jìn)。本文在分析了狀態(tài)檢修所存在的問(wèn)題的基礎(chǔ)上，建立了檢修計(jì)劃優(yōu)化模型，并使用遺傳算法進(jìn)行了求解，事實(shí)證明，本文所使用的檢修方法是行之有效的。

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