多級檢修模式下電網(wǎng)計劃檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化

王鵬

摘 要：在電網(wǎng)計劃檢修過程中，采用多級檢修模式，參考數(shù)據(jù)主要是有效役齡與故障函數(shù)，對所得成本與效益進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，獲得多級檢修模式下電網(wǎng)計劃檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化方案。在數(shù)據(jù)的整理過程中，參考檢修等級，針對故障率建立電力設(shè)備模型，分為A級與C級，分別代表完全檢修與不完全檢修的情況，獲得隨時間變化故障率的增長效應(yīng)。由此建立系統(tǒng)中的其它數(shù)據(jù)，比如：可靠指標(biāo)、檢修和停電成本、C級檢修周期等。在本文中，以檢修停電成本和最小化為目的，進行非線性規(guī)劃，提出與電網(wǎng)多級檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化相關(guān)的計算方法，研究在電網(wǎng)規(guī)劃檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化過程中的影響因素，比如：檢修恢復(fù)因子等，通過系統(tǒng)進行有效驗證。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)計劃；多級檢修模式；周期；不完全檢修；影響因素

中圖分類號： TM73 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）13-184-2

0 引言

隨著社會科技化不斷發(fā)展，要求逐步完善與提高電網(wǎng)計劃中的相關(guān)設(shè)備與檢修模式，相關(guān)部門人員逐漸優(yōu)化多級檢修模式下的電網(wǎng)計劃檢修周期協(xié)調(diào)方案。在檢修的過程中，結(jié)合多級檢修模式下的電網(wǎng)情況與影響因素，例如：設(shè)備運行情況、電網(wǎng)周圍環(huán)境等，綜合分析影響要素，最終確定檢修的模式以及時間等。在檢修電網(wǎng)過程中，以規(guī)范的檢修制度為標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)管理檢修中的每一個環(huán)節(jié)，面對突發(fā)情況，比如：停電等，需要制定合理應(yīng)對方法，以保證電網(wǎng)的正常運行，保障用戶的電力使用。在此過程中，仍需要維護電力正常運行，避免出現(xiàn)大面積長時間停電現(xiàn)象。健全的電網(wǎng)檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化方案需要用戶與檢修單位的共同努力，從而高效處理電網(wǎng)計劃中出現(xiàn)的問題。

1 電網(wǎng)計劃檢修模型

在電網(wǎng)計劃檢修過程中，采用多級檢修模式，參考數(shù)據(jù)主要是有效役齡與故障函數(shù)，其中，電網(wǎng)計劃中的故障率隨著時間有所變化，對其數(shù)據(jù)進行整理發(fā)現(xiàn)，其變化在完整的壽命周期中呈現(xiàn)出浴盆式曲線趨勢。根據(jù)相關(guān)的文獻信息，從理論的角度來看，浴盆式曲線趨勢下的電網(wǎng)相對比較穩(wěn)定，其故障率比較恒定，但在實際應(yīng)用中，電網(wǎng)受到零部件自身因素的影響，比如：老化、部件問題故障或者磨損等，因此導(dǎo)致故障率隨著時間的推移而上升，使電網(wǎng)系統(tǒng)面臨風(fēng)險。面對這樣的實際情況，進行電網(wǎng)檢修成為了電網(wǎng)計劃中的必要環(huán)節(jié)，它有助于保護電力設(shè)備、減少故障中的檢修費用等。從某種意義上講，它是維護電網(wǎng)系統(tǒng)的重要方法與措施[1]。設(shè)計電網(wǎng)計劃檢修模型時，考慮其檢修方式，分為可完全檢修和最小檢修兩種方式，這兩種檢修方式所對應(yīng)的檢修后效果分別為“恢復(fù)如新”與“恢復(fù)如舊”。電網(wǎng)應(yīng)用的實際過程中，對于電網(wǎng)檢修的強度與檢修恢復(fù)的真正效果有很大關(guān)聯(lián)，通常情況下在“恢復(fù)如新”與“恢復(fù)如舊”之間，而這個范圍成為不完全檢修。構(gòu)建不完全檢修模型，存在以下三種類型。首先，以有效役齡為基礎(chǔ)的模型，此種模型的優(yōu)點是可以快速得出檢修電網(wǎng)后的瞬時故障率值；其次，以故障率為基礎(chǔ)的模型，此種模型可以呈現(xiàn)出檢修電網(wǎng)對故障率變化速率方面的影響；最后，混合模型，此種模型結(jié)合了以上兩種模型的優(yōu)勢，在目前的檢修中已被廣泛應(yīng)用。

在電力檢修設(shè)備中分為四個等級，依次為A、B、C、D。A級檢修是對設(shè)備進行整體性地檢修，相對時間較長且徹底；B級檢修是針對個別出現(xiàn)故障的設(shè)備進行檢修；C級檢修是對存在磨損或者老化問題的零部件進行檢修，并且及時更換，其周期為每一年一次；D級檢修是在正常健康的電網(wǎng)設(shè)備運行條件下，對附屬系統(tǒng)進行消缺檢修。電網(wǎng)中的四個檢修等級具有較固定的檢修周期，沒有了解電網(wǎng)設(shè)備基本情況，比如：設(shè)備類型、設(shè)備自身變化與容量等，將會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)“檢修過度”或者“檢修缺乏”的現(xiàn)象。綜合而言，A級檢修較為全面且徹底，C級檢修較為可靠具體，綜合來看，A、C級別的檢修都十分重要，因此，需要優(yōu)化多級檢修規(guī)模下電網(wǎng)計劃檢修周期協(xié)調(diào)方案。

2 多級檢修模式的相關(guān)計算

在實際應(yīng)用中，電網(wǎng)受到零部件自身因素的影響，比如：老化、部件問題故障或者磨損等，因此導(dǎo)致故障率隨著時間的推移而上升，使電網(wǎng)系統(tǒng)面臨風(fēng)險。針對這種情況，采用相關(guān)計算，整理多級檢修模式下的相關(guān)數(shù)據(jù)。

第一，多級檢修故障率。在此模式下通過威布爾函數(shù)描述部件或設(shè)備老化對于故障率的影響，表明隨時間變化電力設(shè)備的增長效應(yīng)。C等級下的檢修為不完全檢修，A等級下的檢修是完全檢修[2]。如果電力設(shè)備A/C的檢修周期比為N，即：C級檢修次數(shù)為（N-1）次時A級檢修次數(shù)為1次，并且C級檢修先于A級檢修，在檢修過程中，有效役齡因子與C等級檢修次數(shù)相關(guān)，隨著檢修次數(shù)的增多，設(shè)備的改善效果下降。

第二，電網(wǎng)系統(tǒng)指標(biāo)。主要針對系統(tǒng)中可靠性與經(jīng)濟性指標(biāo)進行計算。一方面，電網(wǎng)計劃中的多級檢修模式的系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，系統(tǒng)中存在著失荷率，它與電量不足期望存在著關(guān)系，通過獲得相關(guān)的解析式，獲得使系統(tǒng)恢復(fù)到靜止?fàn)顟B(tài)下所對應(yīng)的最小削弱負(fù)荷量；另一方面，電網(wǎng)計劃中的多級檢修模式的系統(tǒng)經(jīng)濟性指標(biāo)，在電網(wǎng)計劃的系統(tǒng)總成本計算中，包括檢修與停電方面的成本，其中檢修成本有檢修材料與施工過程兩方面的成本運算。

第三，多級檢修模式下檢修優(yōu)化啟發(fā)式迭代算法。從靈敏度的角度來看，啟發(fā)式迭代算法可以連續(xù)地獲得決策變量，此變量變化會直接影響到?jīng)Q策目標(biāo)，即使是在給定值附近浮動。離散型決策變量對于決策目標(biāo)有一定影響，所涉及的指標(biāo)為差分指標(biāo)。在電網(wǎng)規(guī)劃中，將靈敏度公式與系統(tǒng)總體成本結(jié)合起來，比如：對C級檢修中的元件進行周期調(diào)整，通過改變A/C等級檢修周期比率N，得到其對于系統(tǒng)成本方面的影響數(shù)據(jù)，最后，得到協(xié)調(diào)優(yōu)化方案。將靈敏度與差分的思想運用到計算中，以求實現(xiàn)系統(tǒng)停電損失與檢修成本和最小化的目的。

3 多級檢修模式下電網(wǎng)計劃檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化方案

研究在電網(wǎng)規(guī)劃檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化過程中的影響因素，比如：檢修恢復(fù)因子等，通過系統(tǒng)對于A/C級計劃進行檢修協(xié)調(diào)優(yōu)化研究。

首先，RETS系統(tǒng)。存在兩種檢修方法，第一種是A/C級檢修模型，第二種是檢修與停電成本最小化的A/C級協(xié)調(diào)優(yōu)化模型。在RETS系統(tǒng)中，A、C等級的檢修時間分別為故障發(fā)生后檢修時間的1.2倍與1.0倍，而A/C級檢修時間是故障發(fā)生后檢修時間的1.5倍/1.2倍。第二種方法具有可靠性的指標(biāo)參數(shù)，并且檢修與停電成本也有所降低。

其次，IEEE-RTS79系統(tǒng)。在IEEE-RTS79系統(tǒng)中，A/C級檢修時間是故障發(fā)生后檢修時間的1.6倍/1.4倍，進行協(xié)調(diào)優(yōu)化后的系統(tǒng)成本有所減少，可靠性指標(biāo)參數(shù)有所提高[3]。在優(yōu)化過程中，重點關(guān)注充裕度對于電網(wǎng)計劃中檢修成本的影響。

最后，檢修恢復(fù)因子影響著多級檢修協(xié)調(diào)優(yōu)化規(guī)律。檢修恢復(fù)因子影響著電網(wǎng)計劃中的可靠性指標(biāo)。檢修恢復(fù)因子增大，說明電網(wǎng)計劃中檢修之后的元件可靠性的恢復(fù)效果越不好，在調(diào)整檢修恢復(fù)因子的過程中，研究其對于電網(wǎng)計劃的檢修協(xié)調(diào)優(yōu)化方面的規(guī)律影響。隨著檢修恢復(fù)因子的增大，優(yōu)化C級檢修的周期呈上升趨勢，A等級檢修周期減小，所以A/C檢修周期比值呈下降趨勢。原因在于檢修恢復(fù)因子增加，說明C等級檢修的效率下降，會使C等級檢修過程時間過長，需要減少C等級過程中的檢修次數(shù)，從而實現(xiàn)節(jié)約檢修成本，將其使用到重要的A等級檢修過程中，最終獲得較高的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)束語

綜上所述，以檢修停電成本和最小化為目的，進行非線性規(guī)劃，提出與電網(wǎng)多級檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化相關(guān)的計算方法，參考檢修等級，針對故障率建立電力設(shè)備模型，分為A級與C級，分別代表完全檢修與不完全檢修的情況，獲得隨時間變化故障率的增長效應(yīng)。由此建立系統(tǒng)中的其它數(shù)據(jù)，比如：可靠指標(biāo)、檢修和停電成本、C級檢修周期等。研究在電網(wǎng)規(guī)劃檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化過程中的影響因素，比如：C級檢修恢復(fù)因子等，通過系統(tǒng)進行有效驗證，最終得出相關(guān)結(jié)論。第一，啟發(fā)式迭代優(yōu)化具有較高的搜索效率與計算速度；第二，電網(wǎng)受到很多方面的影響，比如：電網(wǎng)設(shè)備的類型、容量等；第三，研究電網(wǎng)規(guī)劃檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化過程中的影響因子，即：C級檢修恢復(fù)因子，從而提高檢修效益。

參 考 文 獻

[1] 趙淵，張煦，王潔，等.多級檢修模式下電網(wǎng)計劃檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化[J].電力自動化設(shè)備，2015，35（6）：71-81.

[2] 張煦.基于可靠性成本/效益分析的電網(wǎng)計劃檢修優(yōu)化

研究[D].重慶大學(xué)，2014.

[3] 國宗，韋鋼，郭運城，等.面向供電能力提升的配電網(wǎng)儲能功率動態(tài)優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2015，43（19）：1-8.