王鵬

摘 要：在電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修過(guò)程中，采用多級(jí)檢修模式，參考數(shù)據(jù)主要是有效役齡與故障函數(shù)，對(duì)所得成本與效益進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，獲得多級(jí)檢修模式下電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化方案。在數(shù)據(jù)的整理過(guò)程中，參考檢修等級(jí)，針對(duì)故障率建立電力設(shè)備模型，分為A級(jí)與C級(jí)，分別代表完全檢修與不完全檢修的情況，獲得隨時(shí)間變化故障率的增長(zhǎng)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(jí)檢修周期等。在本文中，以檢修停電成本和最小化為目的，進(jìn)行非線性規(guī)劃，提出與電網(wǎng)多級(jí)檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化相關(guān)的計(jì)算方法，研究在電網(wǎng)規(guī)劃?rùn)z修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化過(guò)程中的影響因素，比如：檢修恢復(fù)因子等，通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行有效驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)計(jì)劃；多級(jí)檢修模式；周期；不完全檢修；影響因素

中圖分類號(hào)： TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）13-184-2

0 引言

隨著社會(huì)科技化不斷發(fā)展，要求逐步完善與提高電網(wǎng)計(jì)劃中的相關(guān)設(shè)備與檢修模式，相關(guān)部門(mén)人員逐漸優(yōu)化多級(jí)檢修模式下的電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修周期協(xié)調(diào)方案。在檢修的過(guò)程中，結(jié)合多級(jí)檢修模式下的電網(wǎng)情況與影響因素，例如：設(shè)備運(yùn)行情況、電網(wǎng)周?chē)h(huán)境等，綜合分析影響要素，最終確定檢修的模式以及時(shí)間等。在檢修電網(wǎng)過(guò)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(gè)環(huán)節(jié)，面對(duì)突發(fā)情況，比如：停電等，需要制定合理應(yīng)對(duì)方法，以保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行，保障用戶的電力使用。在此過(guò)程中，仍需要維護(hù)電力正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)大面積長(zhǎng)時(shí)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(jì)劃中出現(xiàn)的問(wèn)題。

1 電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修模型

在電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修過(guò)程中，采用多級(jí)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(jì)劃中的故障率隨著時(shí)間有所變化，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)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(shì)。根據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)信息，從理論的角度來(lái)看，浴盆式曲線趨勢(shì)下的電網(wǎng)相對(duì)比較穩(wěn)定，其故障率比較恒定，但在實(shí)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(wèn)題故障或者磨損等，因此導(dǎo)致故障率隨著時(shí)間的推移而上升，使電網(wǎng)系統(tǒng)面臨風(fēng)險(xiǎn)。面對(duì)這樣的實(shí)際情況，進(jìn)行電網(wǎng)檢修成為了電網(wǎng)計(jì)劃中的必要環(huán)節(jié)，它有助于保護(hù)電力設(shè)備、減少故障中的檢修費(fèi)用等。從某種意義上講，它是維護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)的重要方法與措施[1]。設(shè)計(jì)電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修模型時(shí)，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(duì)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(shí)際過(guò)程中，對(duì)于電網(wǎng)檢修的強(qiáng)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(gè)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(diǎn)是可以快速得出檢修電網(wǎng)后的瞬時(shí)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(duì)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(shì)，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(gè)等級(jí)，依次為A、B、C、D。A級(jí)檢修是對(duì)設(shè)備進(jìn)行整體性地檢修，相對(duì)時(shí)間較長(zhǎng)且徹底；B級(jí)檢修是針對(duì)個(gè)別出現(xiàn)故障的設(shè)備進(jìn)行檢修；C級(jí)檢修是對(duì)存在磨損或者老化問(wèn)題的零部件進(jìn)行檢修，并且及時(shí)更換，其周期為每一年一次；D級(jí)檢修是在正常健康的電網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行條件下，對(duì)附屬系統(tǒng)進(jìn)行消缺檢修。電網(wǎng)中的四個(gè)檢修等級(jí)具有較固定的檢修周期，沒(méi)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(huì)導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)“檢修過(guò)度”或者“檢修缺乏”的現(xiàn)象。綜合而言，A級(jí)檢修較為全面且徹底，C級(jí)檢修較為可靠具體，綜合來(lái)看，A、C級(jí)別的檢修都十分重要，因此，需要優(yōu)化多級(jí)檢修規(guī)模下電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修周期協(xié)調(diào)方案。

2 多級(jí)檢修模式的相關(guān)計(jì)算

在實(shí)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(wèn)題故障或者磨損等，因此導(dǎo)致故障率隨著時(shí)間的推移而上升，使電網(wǎng)系統(tǒng)面臨風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這種情況，采用相關(guān)計(jì)算，整理多級(jí)檢修模式下的相關(guān)數(shù)據(jù)。

第一，多級(jí)檢修故障率。在此模式下通過(guò)威布爾函數(shù)描述部件或設(shè)備老化對(duì)于故障率的影響，表明隨時(shí)間變化電力設(shè)備的增長(zhǎng)效應(yīng)。C等級(jí)下的檢修為不完全檢修，A等級(jí)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(jí)檢修次數(shù)為（N-1）次時(shí)A級(jí)檢修次數(shù)為1次，并且C級(jí)檢修先于A級(jí)檢修，在檢修過(guò)程中，有效役齡因子與C等級(jí)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(duì)系統(tǒng)中可靠性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。一方面，電網(wǎng)計(jì)劃中的多級(jí)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(guò)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(duì)應(yīng)的最小削弱負(fù)荷量；另一方面，電網(wǎng)計(jì)劃中的多級(jí)檢修模式的系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，在電網(wǎng)計(jì)劃的系統(tǒng)總成本計(jì)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(guò)程兩方面的成本運(yùn)算。

第三，多級(jí)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(lái)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(huì)直接影響到?jīng)Q策目標(biāo)，即使是在給定值附近浮動(dòng)。離散型決策變量對(duì)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(lái)，比如：對(duì)C級(jí)檢修中的元件進(jìn)行周期調(diào)整，通過(guò)改變A/C等級(jí)檢修周期比率N，得到其對(duì)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(yùn)用到計(jì)算中，以求實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)停電損失與檢修成本和最小化的目的。

3 多級(jí)檢修模式下電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化方案

研究在電網(wǎng)規(guī)劃?rùn)z修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化過(guò)程中的影響因素，比如：檢修恢復(fù)因子等，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)于A/C級(jí)計(jì)劃進(jìn)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(jí)檢修模型，第二種是檢修與停電成本最小化的A/C級(jí)協(xié)調(diào)優(yōu)化模型。在RETS系統(tǒng)中，A、C等級(jí)的檢修時(shí)間分別為故障發(fā)生后檢修時(shí)間的1.2倍與1.0倍，而A/C級(jí)檢修時(shí)間是故障發(fā)生后檢修時(shí)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(jí)檢修時(shí)間是故障發(fā)生后檢修時(shí)間的1.6倍/1.4倍，進(jìn)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(guò)程中，重點(diǎn)關(guān)注充裕度對(duì)于電網(wǎng)計(jì)劃中檢修成本的影響。

最后，檢修恢復(fù)因子影響著多級(jí)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(jì)劃中的可靠性指標(biāo)。檢修恢復(fù)因子增大，說(shuō)明電網(wǎng)計(jì)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(guò)程中，研究其對(duì)于電網(wǎng)計(jì)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(jí)檢修的周期呈上升趨勢(shì)，A等級(jí)檢修周期減小，所以A/C檢修周期比值呈下降趨勢(shì)。原因在于檢修恢復(fù)因子增加，說(shuō)明C等級(jí)檢修的效率下降，會(huì)使C等級(jí)檢修過(guò)程時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，需要減少C等級(jí)過(guò)程中的檢修次數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約檢修成本，將其使用到重要的A等級(jí)檢修過(guò)程中，最終獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，以檢修停電成本和最小化為目的，進(jìn)行非線性規(guī)劃，提出與電網(wǎng)多級(jí)檢修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化相關(guān)的計(jì)算方法，參考檢修等級(jí)，針對(duì)故障率建立電力設(shè)備模型，分為A級(jí)與C級(jí)，分別代表完全檢修與不完全檢修的情況，獲得隨時(shí)間變化故障率的增長(zhǎng)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(jí)檢修周期等。研究在電網(wǎng)規(guī)劃?rùn)z修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化過(guò)程中的影響因素，比如：C級(jí)檢修恢復(fù)因子等，通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行有效驗(yàn)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(jì)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?rùn)z修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化過(guò)程中的影響因子，即：C級(jí)檢修恢復(fù)因子，從而提高檢修效益。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 趙淵，張煦，王潔，等.多級(jí)檢修模式下電網(wǎng)計(jì)劃?rùn)z修周期協(xié)調(diào)優(yōu)化[J].電力自動(dòng)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(jì)劃?rùn)z修優(yōu)化

研究[D].重慶大學(xué)，2014.

[3] 國(guó)宗，韋鋼，郭運(yùn)城，等.面向供電能力提升的配電網(wǎng)儲(chǔ)能功率動(dòng)態(tài)優(yōu)化[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2015，43（19）：1-8.