本發(fā)明屬于配電網(wǎng)檢修策略的優(yōu)化模型和配電網(wǎng)的優(yōu)化經(jīng)濟調(diào)度技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種配電設(shè)備檢修策略優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

隨著2011年國家電網(wǎng)公司制定的《配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修導(dǎo)則》等三項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的頒布，配電設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)/檢測分析及故障診斷能力得以顯著提高，配電網(wǎng)設(shè)備檢修也將逐步從傳統(tǒng)的定期檢修方式向狀態(tài)檢修方式過渡。但是，現(xiàn)有的《配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢修導(dǎo)則》只是定性地給出了在不同健康狀態(tài)下設(shè)備應(yīng)采取何種檢修方式的建議，例如對于變壓器本體不同健康狀態(tài)下的檢修建議如表1所示。而究竟是安排何種檢修，究竟在多長時間范圍內(nèi)進行檢修，《導(dǎo)則》都沒有進行明確。評價量化標(biāo)準(zhǔn)的缺失，使得在實際工作中檢修決策人員大都憑個人經(jīng)驗進行決策，影響了配電設(shè)備狀態(tài)檢修的推廣和實施效果。

表1

當(dāng)前國內(nèi)外對配電網(wǎng)檢修計劃優(yōu)化模型的研究存在著以下不足：國內(nèi)的大部分研究還停留在“定期檢修”方式下，研究的是在既定的檢修周期下如何通過合理地協(xié)調(diào)檢修工作的開始時間，在滿足電網(wǎng)運行可靠性的前提下降低檢修成本和停電損失，這些優(yōu)化模型不能完全滿足“狀態(tài)檢修”這一新的檢修方式對設(shè)備檢修內(nèi)容優(yōu)化、檢修周期優(yōu)化等方面的需求。也有部分研究開始著手狀態(tài)檢修下設(shè)備檢修策略的制定問題，但這些研究或?qū)Ｗ⒂诓煌瑱z修方式的檢修周期的協(xié)調(diào)問題，或著重于解決處于不同健康狀態(tài)下檢修方式的選擇問題，鮮有研究能夠完全回答在不同健康狀態(tài)下究竟應(yīng)在何時采用何種檢修方式。國外的研究大都立足于自身的需求，由于我國配電網(wǎng)發(fā)展較慢，狀態(tài)檢修工作剛剛起步，因而國外的研究成果只能起到借鑒和啟發(fā)的作用，需根據(jù)我國配電網(wǎng)檢修工作的實際情況，進行針對性的建模。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種配電設(shè)備檢修策略優(yōu)化方法，包括如下步驟：

S1，根據(jù)設(shè)備歷史數(shù)據(jù)和經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定配電設(shè)備檢修策略優(yōu)化模型的基本參數(shù)；

S2，隨機產(chǎn)生所述檢修策略的初始解；

S3，評價所述配電設(shè)備在初始解下的各次決策的總檢修成本，得到初始解的評價結(jié)果；

S4，應(yīng)用遺傳算法，對初始種群進行交叉、變異和選擇，得到新的解；

S5，持續(xù)迭代優(yōu)化所述新的解，直至解的評價結(jié)果不再變優(yōu)，輸出最優(yōu)解。

優(yōu)選的，所述設(shè)備歷史數(shù)據(jù)包括設(shè)備歷史故障率、健康狀態(tài)評價數(shù)據(jù)和設(shè)備歷史檢修數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述步驟S1還包括：根據(jù)設(shè)備歷史檢修數(shù)據(jù)得到不同檢修方式的檢修成本；進行網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)優(yōu)化計算，得到該設(shè)備故障時的停電負(fù)荷，并基于該數(shù)據(jù)得到設(shè)備故障的停電損失；根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，為不同檢修方式下的役齡回退因子賦值。

優(yōu)選的，所述檢修策略包括檢修方式和檢修時間。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明建立狀態(tài)檢修背景下配電網(wǎng)檢修策略的優(yōu)化模型。通過對該模型的求解將可得到量化的檢修策略(包括檢修方式和檢修時間)。對國內(nèi)配電網(wǎng)的檢修工作有較高的適應(yīng)性。

附圖說明

圖1是設(shè)備檢修前后故障率的變化圖；

圖2是對隨機產(chǎn)生的初始解進行評價流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明將建立狀態(tài)檢修背景下配電網(wǎng)檢修策略的優(yōu)化模型。通過對該模型的求解將可得到量化的檢修策略(包括檢修方式和檢修時間)，如表2所示。

表2

表中，M_k∈{A類檢修，B類檢修，C類檢修,不檢修}。

T_k∈{T_c，2T_c……NT_c}?？紤]到設(shè)備檢修需特定的設(shè)備和場所，需要一定的準(zhǔn)備時間。假定T_c為根據(jù)實際工作情況確定的最短檢修開始時間。例如可將T_c設(shè)定為1周。

下面結(jié)合附圖，對實施例作詳細說明。

(1)優(yōu)化模型

優(yōu)化目標(biāo)：全壽命周期檢修成本期望最低。

C_j＝C_M(π_j)+C_R(π_j) (2)

其中：L：在該設(shè)備壽命周期內(nèi)進行決策的總次數(shù)；當(dāng)設(shè)備進行健康狀態(tài)評價后，檢修人員需對該設(shè)備進行檢修決策。健康狀態(tài)的評價周期由各電網(wǎng)公司的運行規(guī)程決定。

C_j為第j次決策時的總檢修成本；

π_j為第j次檢修采用的檢修策略；C_M(π_j)為執(zhí)行該檢修決策所花費的檢修費用，不同檢修方式的檢修費用不同，可通過對設(shè)備檢修歷史數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計得到；C_R(π_j)為相鄰兩次決策期間，設(shè)備發(fā)生故障造成的故障損失風(fēng)險。

1)第j次決策時設(shè)備健康狀態(tài)預(yù)測。

受老化、磨損等因素影響，電氣設(shè)備的故障率將隨時間呈增加趨勢。在可靠性工程中，經(jīng)常威布爾分布來描述電氣設(shè)備的故障率隨時間的變化規(guī)律，如下式所示：

m,η參數(shù)可通過對電氣設(shè)備的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，應(yīng)用Marguardt法進行求解。

另一方面，研究表明，設(shè)備的健康狀態(tài)與故障率之間存在著指數(shù)關(guān)系，如下式所示：

λ＝Ke^C*H (4)

其中，H為設(shè)備的健康狀態(tài)，K為比例系數(shù)，C為曲率系數(shù)。同樣，K和C這兩個參數(shù)可通過對設(shè)備歷史故障率和健康狀態(tài)歷史評估結(jié)果進行數(shù)據(jù)擬合得到。

由以上兩個式子可以得到設(shè)備的健康狀態(tài)與時間之間的關(guān)系如下：

2)不同檢修方式對設(shè)備故障率的影響。

設(shè)備檢修工作能改善設(shè)備的整體性能，其效果等同于將設(shè)備的役齡時間向前推移了一定量，可以通過引入“役齡回退因子α”來表征檢修對設(shè)備役齡的影響，從而可量化得到設(shè)備檢修前后故障率的變化，如圖1所示。

例如在A點檢修，使得設(shè)備役齡回退αT₁，于是設(shè)備故障率從B點降低至C點。故障率曲線在C點之后如曲線C—D所示。不同檢修方式對設(shè)備性能的改善效果不同，因而役齡回退因子α取值不同。一般情況下，A類檢修～C類檢修的回退因子的取值逐步降低。而對于設(shè)備故障后檢修，只是恢復(fù)設(shè)備的故障功能，并不會改善設(shè)備性能，因而回退因子取值為0。

例如：在A點采取某類檢修，該類檢修對應(yīng)的回退因子為α₁，α₁T₁表示經(jīng)過檢修后，設(shè)備的役齡能減少α₁T₁年，也即意味著在A點檢修完成后，設(shè)備的故障率為λ(T₁-α₁T₁)。同理，α₂T₂表示在E點經(jīng)過某類檢修后，設(shè)備的役齡能減少α₂T₂年。

3)設(shè)備故障損失風(fēng)險評估。

兩次決策期間，設(shè)備可能發(fā)生故障產(chǎn)生故障損失。

T_j：第j次決策的時間；

T_M：設(shè)備檢修時間；

T_E：設(shè)備健康狀態(tài)評價周期。

兩次決策期間，設(shè)備發(fā)生故障的概率。檢修前后λ(t)不同，通過役齡回退因子調(diào)整其曲線形狀。

C_L：故障檢修費用，通過對歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到。

C_S：由于設(shè)備故障導(dǎo)致的停電損失。從電網(wǎng)公司的角度出發(fā)，停電損失包括售電損失和停電賠償兩部分，這兩部分都與停電負(fù)荷量相關(guān)?？赏ㄟ^配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)算法確定該設(shè)備故障造成的停電負(fù)荷量。

(2)計算過程演示。

1)確定基本參數(shù)。

根據(jù)設(shè)備歷史故障率、健康狀態(tài)評價數(shù)據(jù)得到式(3)～(5)中的參數(shù)。

根據(jù)設(shè)備歷史檢修數(shù)據(jù)得到不同檢修方式的檢修成本。

進行網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)優(yōu)化計算，得到該設(shè)備故障時的停電負(fù)荷，并基于該數(shù)據(jù)得到設(shè)備故障的停電損失。

根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，為不同檢修方式下的役齡回退因子賦值。

2)隨機產(chǎn)生初始解，如表3所示。

表3

3)對該解進行評價，如圖2所示。

a.起始狀態(tài)：根據(jù)式(3)，可以得到從T＝0到TE之間的累計故障率。代入公式(6)中得到起始狀態(tài)的總檢修成本。

b.第二次決策：根據(jù)式(5)，對第二次決策時設(shè)備的健康進行預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果確定檢修策略。假設(shè)預(yù)測結(jié)果為：注意，則選定的檢修策略為：1周后開始C類檢修。

則從第二次決策到第二次決策期間，由于中間存在著檢修操作，所以在檢修前后設(shè)備的故障率曲線發(fā)生了改變。假設(shè)在檢修前故障率曲線如圖1中E-B所示，檢修后故障率曲線如B—C所示。根據(jù)這兩段故障率曲線，得到從T＝T_E到2T_E之間的累計故障率。代入公式(6)中得到第二次決策時的故障損失風(fēng)險。

由于第二次決策采用C類檢修方式，所以產(chǎn)生了相應(yīng)的檢修費用。

根據(jù)公式(2)得到第二次決策的總檢修成本。

c.以此類推，得到該設(shè)備在初始解下的各次決策的總檢修成本，代入公式(1)中得到初始解的評價結(jié)果。

4)應(yīng)用遺傳算法，對初始種群進行交叉、變異和選擇操作，得到新的解。

5)持續(xù)迭代優(yōu)化，直至解的評價結(jié)果不在變優(yōu)，輸出最優(yōu)解。

此實施例僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。