尹志成，孫會龍，王洪授，陳紅光，楊 弦，鄧小翠，包秀莉

(1.國網(wǎng)重慶潼南區(qū)供電有限責(zé)任公司，重慶 402660；2.重慶市虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容制作與體感設(shè)備研發(fā)工程技術(shù)中心，重慶 401331)

1 引言

目前，大多數(shù)電力企業(yè)仍是憑借個人經(jīng)驗(yàn)制定配電設(shè)備檢修計劃為主，缺乏行之有效的輔助決策的工具，加之供電企業(yè)人力、財力等資源有限，使得人為制定配電設(shè)備檢修計劃的局限性日益突出[1]?；诖?，本研究擬開發(fā)基于Windows操作系統(tǒng)的，包含配電設(shè)備信息采集、狀態(tài)評價、風(fēng)險評估以及檢修策略的優(yōu)化仿真平臺。該平臺的構(gòu)建將提高配電檢修效率，降低檢修成本，具有經(jīng)濟(jì)、可靠的優(yōu)點(diǎn)，對提高供電可靠性，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行具有深遠(yuǎn)意義。

2 配電檢修系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)

2.1 經(jīng)濟(jì)性

經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)包括維護(hù)成本和生產(chǎn)成本兩部分。維護(hù)成本又分為固定維護(hù)成本和運(yùn)維相關(guān)維護(hù)費(fèi)用。為實(shí)現(xiàn)檢修計劃的經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)：張晶偉等人提出了遺傳拓?fù)浠旌纤惴ǖ膬?yōu)化策略，以解決配電網(wǎng)檢修優(yōu)化問題[2]；黃弦超等人設(shè)計了多約束條件下的聯(lián)合優(yōu)化模型，該模型將檢修優(yōu)化分為主問題和子問題進(jìn)行反復(fù)迭代，以此達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)[3]。

2.2 可靠性

在可靠性目標(biāo)方面將其分為兩類：確定性目標(biāo)函數(shù)和隨機(jī)性目標(biāo)函數(shù)。確定性目標(biāo)函數(shù)，是指當(dāng)配電設(shè)備進(jìn)行檢修而停電期間，其它供電設(shè)備的最大負(fù)荷能力；隨機(jī)性目標(biāo)函數(shù)則是指配電設(shè)備運(yùn)行故障造成設(shè)備停運(yùn)和配電設(shè)備是否可用的不確定性。Li Wenyuan和Korczynski J等人認(rèn)為應(yīng)以生成風(fēng)險度最小的檢修計劃和最可靠的計劃停運(yùn)操作程序?yàn)闄z修計劃目標(biāo)，以此做到檢修計劃的可靠性[4]；魏少巖等人提出按風(fēng)險度增加量最小研究輸電線路檢修優(yōu)化問題[5]。

2.3 實(shí)用性

為實(shí)現(xiàn)檢修計劃實(shí)用性，劉永梅提出以檢修最小停電量為目標(biāo)，根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際情況考慮多種約束條件，采用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞椒ê透倪M(jìn)的遺傳算法對問題進(jìn)行求解，得到優(yōu)化結(jié)果，并根據(jù)線路的重要性安排檢修計劃[6]；蔣獻(xiàn)偉認(rèn)為電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，人工檢修計劃制定困難，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)減少重復(fù)停電并且保障電路設(shè)備安全運(yùn)行為目標(biāo)，采用遺傳算法構(gòu)建滿足多約束條件的優(yōu)化模型[7]。

3 仿真平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

3.1 仿真平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計

對仿真平臺的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，具體包括：數(shù)據(jù)信息層、狀態(tài)分析層、風(fēng)險評估層以及檢修決策層[8](圖1)。

3.1.1 數(shù)據(jù)信息層

本研究利用Oracle數(shù)據(jù)庫，以實(shí)現(xiàn)配電檢修系統(tǒng)優(yōu)化分析與仿真平臺管理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的有效轉(zhuǎn)換，最終實(shí)現(xiàn)一個統(tǒng)一、高效的數(shù)據(jù)規(guī)劃系統(tǒng)。

3.1.2 狀態(tài)分析層

系統(tǒng)通過對配電設(shè)備數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深入分析，利用健康指數(shù)(HI)相關(guān)規(guī)定，對設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析，提取出對配電檢修優(yōu)化有利的關(guān)鍵信息，用于配電網(wǎng)檢修計劃編制。

3.1.3 風(fēng)險評價層

此層級利用HI與設(shè)備故障率之間的關(guān)系，對設(shè)備故障率進(jìn)行求解，再利用相關(guān)信息獲得設(shè)備可能損失的資產(chǎn)，通過系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，確定設(shè)備指標(biāo)的優(yōu)劣程度，為配電檢修計劃的制定提供有力的數(shù)據(jù)支持。

3.1.4 檢修決策層

系統(tǒng)科學(xué)對比后，輸出最優(yōu)的檢修方案，為配電網(wǎng)檢修計劃的制定以及施行起到輔助的作用。

3.2 仿真平臺功能及實(shí)現(xiàn)

配電檢修優(yōu)化仿真平臺共設(shè)計了四大功能模塊，具體示意圖見圖2。

圖1 仿真平臺結(jié)構(gòu)示意

圖2 仿真平臺功能設(shè)計示意

3.2.1 基礎(chǔ)信息收集模塊

配電設(shè)備信息采集是進(jìn)行配電檢修優(yōu)化工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)主要將所拍攝收集的原始信息及時入庫，利用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并提供相應(yīng)的界面信息、對應(yīng)參數(shù)，這有助于對原始信息進(jìn)行整理、分析。原始信息的導(dǎo)入和導(dǎo)出有助于實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備數(shù)據(jù)庫的及時更新與同步。

3.2.2 設(shè)備狀態(tài)評價模塊

對配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評價是進(jìn)行設(shè)備檢修的前提，通測算過描述設(shè)備狀態(tài)的“健康指數(shù)”(HI,Health Index)，然后利用健康指數(shù)評價標(biāo)準(zhǔn)來完成配電設(shè)備狀態(tài)評價的描述。輸入配電設(shè)備狀態(tài)信息，包括帶實(shí)時測試、常規(guī)測試以及不良工況診斷等等，對輸入信息的強(qiáng)度、大小和發(fā)展趨勢進(jìn)行評價，獲得組件分值，再結(jié)合分值對設(shè)備進(jìn)行綜合評價，系統(tǒng)最終得分作為設(shè)備的健康指數(shù)(HI)，以此來評估配電設(shè)備狀態(tài)。

3.2.3 設(shè)備風(fēng)險評估模塊

利用健康指數(shù)(HI)和故障率之間的關(guān)系得到設(shè)備平均故障率。健康指數(shù)與故障率之間的關(guān)系可描述為：

∝=KeC*HI

(1)

式(1)中：∝為故障率，K為比例系數(shù)，C為曲率系數(shù)，HI為健康指數(shù)。

求解得到故障率后，利用資產(chǎn)量化與故障損失概率的之間的關(guān)系，對其進(jìn)行統(tǒng)計得到設(shè)備資產(chǎn)與資產(chǎn)損失程度，最后可獲得設(shè)備可能損失的資產(chǎn)額度，輸出結(jié)果，以此完成配電設(shè)備風(fēng)險評估。

3.2.4 決策輸出模塊

利用優(yōu)先級決策功能進(jìn)行配電檢修計劃方案決策，確定最優(yōu)的配電設(shè)備檢修方案。