基于風險管理的配網(wǎng)檢修計劃優(yōu)化研究

林興良

摘 要：針對配電網(wǎng)檢修降低供電質(zhì)量和穩(wěn)定性問題，提出了最優(yōu)化檢修計劃。文章首先闡述了基于風險的檢修技術原理，其次提出了一種基于風險的檢修計劃優(yōu)化模型，能有效減少檢修費用和停電時間，在理論上實現(xiàn)費用最省、停電時間最短。

關鍵詞：風險管理；配電網(wǎng)；檢修計劃優(yōu)化

中圖分類號：TM727 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）21-0111-02

對配電網(wǎng)進行檢修是確保其安全、穩(wěn)定運行的重要措施，科學、合理的檢修計劃不僅能有效確保配電網(wǎng)的可靠運行，還能極大的降低運營成本，提高經(jīng)濟效益，因此，建立既能考慮經(jīng)濟性，又能考慮穩(wěn)定性的配電網(wǎng)檢修計劃模型是十分必要的。為了建立一種最優(yōu)化的檢修計劃，必須要對各種可能情況進行分析和風險評估，然后根據(jù)適當?shù)娘L險評估標準，基于投入成本最小化制定最優(yōu)化的檢修方案，內(nèi)容對風險管理的配網(wǎng)檢修計劃優(yōu)化研究。

1 基于風險的檢修技術原理

檢修工作通常包括設備信息收集、狀態(tài)評價、檢修策略、檢修計劃、實施、評價及考核部分，前三者是制定檢修計劃制定的基礎性工作。檢修原理，如圖1所示。

1.1 設備信息收集

對配電網(wǎng)運行設備信息收集是基礎性工作，主要收集的信息包括投運前信息、運行信息、檢修試驗信息及家族信息。投運前信息是指電力設備出廠及交接實驗報告、安裝驗收等信息；運行信息是指電力設備在運行過程中維護、接地、故障、缺陷及不良工況等信息；檢修試驗信息是指診斷性實驗報告、缺陷消除記錄等；家族性缺陷信息是指同一批次產(chǎn)品的共性缺陷。

1.2 設備狀態(tài)評價

設備狀態(tài)評價是指按照一定的評價方法，依據(jù)收集到設備運行過程中的各種信息，從而對設備健康狀態(tài)進行客觀的分析和評估，這是檢修決策的基礎。目前行業(yè)最通用的狀態(tài)評估方法是打分制，依據(jù)打分制的評價模式，將設備拆分成部件，每個部件又分為不同的狀態(tài)量，根據(jù)狀態(tài)量的全部信息，將缺陷進行分類細化，根據(jù)設備部件的不同按照既定的分值和權重進行評分。

1.3 設備檢修策略

設備檢修策略是指采用某種檢修決策，并根據(jù)電力設備的狀態(tài)評價制定檢修類別和內(nèi)容，電力設備的檢修等級通常可以分為下述五等：A、B、C、D、E，其中前面三類必須停電進行，第四類為不停電檢修，第五類為帶電檢修，檢修時具體采用何種檢修模式是根據(jù)電力設備的結(jié)構特點決定，本文中檢修計劃的優(yōu)化僅考慮前三種檢修模式。

檢修策略必須按照下述幾個原則進行：第一，根據(jù)電力設備的狀態(tài)評價結(jié)果分析，堅持“應修必修，修必修好”，確保電力設備的安全可靠運行；第二，最好采用不停電作業(yè)方式，以便降低損失，提高供電穩(wěn)定性；第三，對狀態(tài)異常、嚴重的電力設備必須要采取合理的檢修等級及增加必要的診斷性實驗。

1.4 設備故障率的推算

基于風險管理的檢修既要考慮檢修及故障造成的后果，還要考慮電力設備發(fā)生故障的概率，電力設備故障率是很關鍵的指標，是對配網(wǎng)進行風險評估的很重要因素，預測設備故障率是十分必要的。

合理預測電力設備故障率必須考慮下述幾點：第一，設備狀態(tài)評估要依據(jù)一定的評估周期進行；第二，配電網(wǎng)的長期檢修計劃時間相對較長，要考慮較長時間對設備健康狀態(tài)變化的影響；第三，電力設備在耗損期故障率相對較高，檢修周期內(nèi)變化要引起重視。

2 檢修計劃優(yōu)化的關鍵問題

檢修計劃優(yōu)化是指通過對整個檢修過程進行合理的安排，安排所檢修配電網(wǎng)的電力設備檢修開始時間，在能滿足檢修需求的基礎上，盡可能的減少配電網(wǎng)系統(tǒng)風險和停電損失，提高檢修效益。

檢修計劃的重點是安排電力設備的檢修時間，這也是狀態(tài)檢修最后一步，時間決策的制定具有獨特的性質(zhì)，不僅要重視電力設備的具體需求，還必須要考慮整個配電網(wǎng)運行的約束和需求，這樣就會出現(xiàn)新的問題，這些問題中最關鍵的是檢修關系約束的確定和快速潮流的計算。

3 基于風險的檢修計劃優(yōu)化模型

3.1 檢修風險和故障風險

配電網(wǎng)檢修工作對象是配電網(wǎng)設備，本文主要考慮兩類檢修：其一，周期性檢修；其二，非周期性檢修，周期檢修是指按照固定時間對電力設備的檢修，非周期性檢修是按照電力設備的運行狀態(tài)進行提前或延后檢修。本文基于風險的檢修計劃優(yōu)化是考慮負荷變化、設備隨機故障等基礎上對電網(wǎng)不同檢修方案進行風險評估，以便合理安排檢修計劃，最大限度降低檢修周期存在的風險。

就配電網(wǎng)的檢修而言，運行過程中存在的風險主要有兩部分：第一部分，電網(wǎng)檢修風險；第二部分，電網(wǎng)故障風險，這兩種風險互相矛盾，要解決這種矛盾的核心在于找到兩部分的平衡點，使得檢修后配電網(wǎng)運行風險最小，這樣既能避免檢修過度導致檢修風險太大，也能避免由于檢修不足而造成的故障風險過高。

電網(wǎng)檢修風險定義及表達式：配電網(wǎng)檢修退出運行時會損失一部分電荷，稱為計劃失負荷損失；配電網(wǎng)檢修時設備不可靠，當其他電力設備故障時電網(wǎng)失負荷風險變大，這種損失稱為隨機失負荷損失，具體表達式如式（1）：

電網(wǎng)故障風險定義及表達：配電網(wǎng)設備可能出現(xiàn)故障導致電網(wǎng)面臨隨機失負荷損失、設備維修或更換的個體損失，具體表達式如式（2）：

上式中，分別表示時段t配電網(wǎng)故障風險、模式合集、f故障模式的隨機失負荷損失、自身損失、檢修模式的電網(wǎng)隨機失負荷量、修復幾率、i設備的維修費用、更換費用及停電時間。

3.2 基于風險的檢修計劃優(yōu)化模型

為確保配電網(wǎng)可靠、穩(wěn)定運行，在檢修人員能力許可前提下，建立優(yōu)化的檢修計劃模型，目標函數(shù)表達如式（3）：

F=min（R0）=min（RM+RF）（3）

具體約束條件如下：

①線路潮流約束。

電力設備在檢修時可能表現(xiàn)不可靠，為了避免電網(wǎng)運行方式變化，要對其安全校驗，如下式（4）所示；

Si

式中Si，Smax分別表示線路允許傳輸?shù)臉O限潮流值。

②檢修關系約束。

為了避免電力設備維修過程中重復停電導致配電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，要將同段線路檢修安排統(tǒng)一時段檢修，時間要求如式（5）所示：

tmi=tmj （5）

式中分別表示tmi，tmj設備的檢修開始時間。

③檢修資源約束。

檢修資源約束具體體現(xiàn)是同時檢修電力設備的數(shù)量，具體表達如式（6）：

式中μit，mi，Mt分別表示檢修狀態(tài)變量、資源及資源上限（取值為3）。

4 結(jié) 語

綜上所述，基于風險的配電網(wǎng)檢修計劃優(yōu)化模型既能考慮配電網(wǎng)檢修的經(jīng)濟性，又能提高配電網(wǎng)供電質(zhì)量，值得推廣使用。

參考文獻：

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