徐波, 張玉敏

(1.國(guó)網(wǎng)能源研究院有限公司，北京 102209；2.電網(wǎng)智能化調(diào)度與控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(山東大學(xué))，山東 濟(jì)南 250061)

電力設(shè)備在運(yùn)行中，會(huì)受雨雪冰凍等災(zāi)害天氣的影響，惡劣的氣象條件不僅會(huì)影響電力設(shè)備的可靠性[1-3]，而且會(huì)阻礙檢修計(jì)劃的執(zhí)行[4-5]。為保證設(shè)備檢修執(zhí)行效率，在檢修決策過(guò)程中，應(yīng)該考慮設(shè)備所處的氣象條件，避免在氣象災(zāi)害頻發(fā)的季節(jié)安排設(shè)備檢修計(jì)劃，增強(qiáng)電力系統(tǒng)抵御自然災(zāi)害的能力。

目前，考慮氣象條件的電力系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及檢修決策已經(jīng)受到越來(lái)越多的關(guān)注[6-10]，如文獻(xiàn)[6]計(jì)及氣象因素影響對(duì)輸電線路的故障概率進(jìn)行評(píng)估；文獻(xiàn)[7]考慮不同季節(jié)的氣象條件及檢修能力約束， 提出適用于輸變電設(shè)備的檢修決策方法；文獻(xiàn)[8]針對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)多種故障模式，通過(guò)部分可觀測(cè)馬爾科夫過(guò)程描述渦輪機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程，為研究動(dòng)態(tài)天氣條件對(duì)檢修的影響，建立風(fēng)力渦輪機(jī)檢修決策的數(shù)學(xué)模型，利用后向動(dòng)態(tài)規(guī)劃法求解；文獻(xiàn)[9]針對(duì)氣象條件造成的設(shè)備不能夠及時(shí)檢修的情況，基于馬爾科夫決策過(guò)程優(yōu)化設(shè)備檢修策略，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行協(xié)調(diào)。但是，電力系統(tǒng)由眾多設(shè)備構(gòu)成，設(shè)備間相互耦合，不僅存在惡劣氣象條件引起的隨機(jī)關(guān)聯(lián)，還廣泛存在功能、經(jīng)濟(jì)等關(guān)聯(lián)，因此，應(yīng)該從多種關(guān)聯(lián)對(duì)設(shè)備的綜合影響出發(fā)，研究系統(tǒng)檢修決策的方法[10-11]。

1 模型假設(shè)和故障分類(lèi)

1.1 模型假設(shè)

文獻(xiàn)[12]以風(fēng)電機(jī)組為研究對(duì)象，引入天氣因子和容量因子，描述天氣對(duì)機(jī)組劣化過(guò)程、維護(hù)停機(jī)的時(shí)間和單位時(shí)間停機(jī)損失的影響，以檢修成本最小為目標(biāo)，構(gòu)建了風(fēng)電機(jī)組機(jī)會(huì)維修模型。為計(jì)及機(jī)會(huì)維修對(duì)電力系統(tǒng)短期檢修決策的影響，文獻(xiàn)[13]給出關(guān)聯(lián)集的概念，即關(guān)聯(lián)集內(nèi)任一設(shè)備檢修或發(fā)生故障即導(dǎo)致關(guān)聯(lián)集內(nèi)所有設(shè)備停運(yùn)。將機(jī)會(huì)維修融入系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，建立計(jì)及機(jī)會(huì)維修的系統(tǒng)狀態(tài)檢修決策模型。如圖1所示，在關(guān)聯(lián)集{QF1、T1、QF2}中，變壓器(以下統(tǒng)稱(chēng)“設(shè)備”)T1由于檢修或者故障而停運(yùn)，會(huì)造成關(guān)聯(lián)集內(nèi)其他所有設(shè)備停運(yùn)，因此，如果在設(shè)備T1停運(yùn)后對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行機(jī)會(huì)維修，就能夠減小系統(tǒng)重復(fù)停運(yùn)引起的檢修費(fèi)用和系統(tǒng)停運(yùn)損失。

圖1 典型變電站組成結(jié)構(gòu)Fig.1 Typical substation structure

但是，文獻(xiàn)[13]沒(méi)有考慮災(zāi)害天氣等隨機(jī)性因素對(duì)檢修決策的影響，難以協(xié)調(diào)設(shè)備檢修與外界惡劣氣象條件的關(guān)系。因此，針對(duì)現(xiàn)有研究不足，本文提出計(jì)及惡劣氣象條件的系統(tǒng)狀態(tài)檢修決策模型。該模型的主要特點(diǎn)如下：基于關(guān)聯(lián)集分解的概念，描述系統(tǒng)運(yùn)行中設(shè)備間經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步，為將惡劣氣象條件融入系統(tǒng)檢修決策中，考慮設(shè)備允許檢修區(qū)間和機(jī)會(huì)維修策略，推導(dǎo)了關(guān)聯(lián)集可用度的表達(dá)式，并基于此量化設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，以系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)優(yōu)化設(shè)備的檢修策略，通過(guò)算例對(duì)模型的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。

1.2 故障假設(shè)

考慮設(shè)備2類(lèi)故障：老化故障和突發(fā)性故障。這2類(lèi)故障相互獨(dú)立[14-15]，在惡劣氣象條件下，設(shè)備突發(fā)性故障率較大，其老化故障狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程如圖2所示(下標(biāo)k為設(shè)備的編號(hào))。

圖2 設(shè)備老化故障狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程Fig.2 Transfer process of equipment aging failure state

圖2中，狀態(tài)0、狀態(tài)2分別表示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，其中狀態(tài)0表示研究周期初始時(shí)刻設(shè)備k的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)較高的故障率λk,1，狀態(tài)2表示設(shè)備修復(fù)如新后的狀態(tài)，相比狀態(tài)0，故障率降為λk,0；狀態(tài)1、狀態(tài)3分別表示設(shè)備故障狀態(tài)，μk為設(shè)備修復(fù)率，設(shè)備k突發(fā)性故障對(duì)應(yīng)的修復(fù)率為μk,r，受氣象條件影響，設(shè)備突發(fā)性故障率在氣象災(zāi)害時(shí)段增大[16]，令λk,r,normal、λk,r,bad分別表示設(shè)備在正常天氣、惡劣天氣條件下的突發(fā)性故障率。

2 計(jì)及惡劣氣象條件的關(guān)聯(lián)集可用度求解

由于設(shè)備老化故障和突發(fā)性故障相互獨(dú)立，老化故障和突發(fā)性故障對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)集可用度表達(dá)應(yīng)該分別進(jìn)行計(jì)算。首先，考慮設(shè)備老化故障計(jì)算關(guān)聯(lián)集可用度。研究周期內(nèi)，根據(jù)福克-普朗克方程[17]，可得如下微分方程組：

(1)

式中：pk,i,j(t)表示設(shè)備k在時(shí)刻0處于狀態(tài)i時(shí)的前提條件下，在時(shí)刻t處于狀態(tài)j的概率；pk,i表示設(shè)備k在時(shí)刻0處于狀態(tài)i時(shí)的狀態(tài)概率向量。

令A(yù)k,i(t)表示設(shè)備k在時(shí)刻0處于狀態(tài)i的條件下，在時(shí)刻t老化故障對(duì)應(yīng)的可用度，求解式(1)，可得其表達(dá)式為

Ak,i(t)=pk,i,0(t)+pk,i,2(t).

(2)

記關(guān)聯(lián)集由n個(gè)設(shè)備構(gòu)成，為計(jì)及惡劣氣象條件對(duì)關(guān)聯(lián)集可用度進(jìn)行求解，圖3給出關(guān)聯(lián)集發(fā)生老化故障的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程，狀態(tài)0表示關(guān)聯(lián)集運(yùn)行狀態(tài)，狀態(tài)i(i=1,…,n)表示研究周期內(nèi)設(shè)備i發(fā)生的老化故障。

圖3 關(guān)聯(lián)集故障狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程Fig.3 Transfer process of correlation set failure state

令Qi(t)表示關(guān)聯(lián)集從狀態(tài)0轉(zhuǎn)換到狀態(tài)i的概率分布，根據(jù)?？?普朗克方程，有

(3)

考慮惡劣天氣的不利影響，在進(jìn)行檢修決策時(shí)要排除由于天氣原因不允許安排檢修的時(shí)段。設(shè)備允許檢修區(qū)間為[τw,ew](w=1,…,np，np為設(shè)備允許檢修區(qū)間的數(shù)目)；τw、ew分別為檢修區(qū)間w的開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，令關(guān)聯(lián)集檢修起始計(jì)劃時(shí)間為tm，設(shè)備k檢修持續(xù)時(shí)間為dk,m，研究周期長(zhǎng)度為T(mén)，如圖4所示，計(jì)劃?rùn)z修安排在第w個(gè)允許檢修區(qū)間內(nèi)。

本節(jié)計(jì)及氣象條件推導(dǎo)關(guān)聯(lián)集可用度函數(shù)表達(dá)，考慮以下n+1種情況。

圖4 設(shè)備允許檢修時(shí)段Fig.4 Allowable maintenance interval for equipment

a)關(guān)聯(lián)集在計(jì)劃?rùn)z修前可靠運(yùn)行。此時(shí)，在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)段對(duì)關(guān)聯(lián)集內(nèi)設(shè)備進(jìn)行檢修，經(jīng)過(guò)檢修后，設(shè)備投入運(yùn)行，因此，關(guān)聯(lián)集可用度

(4)

式中:dm為關(guān)聯(lián)集檢修持續(xù)時(shí)間，由于關(guān)聯(lián)集內(nèi)各設(shè)備進(jìn)行檢修均會(huì)造成關(guān)聯(lián)集停運(yùn)，因此，dm取各設(shè)備檢修持續(xù)時(shí)間的最大值。

b)計(jì)劃?rùn)z修前，關(guān)聯(lián)集內(nèi)設(shè)備k(k=1,…,n)發(fā)生故障，導(dǎo)致關(guān)聯(lián)集停運(yùn)。此時(shí)，對(duì)設(shè)備k進(jìn)行故障后檢修，而對(duì)其他待檢修設(shè)備進(jìn)行機(jī)會(huì)維修。考慮到惡劣氣象條件，設(shè)備機(jī)會(huì)維修能否實(shí)施與設(shè)備k故障發(fā)生時(shí)刻有關(guān)[18]。此時(shí)，關(guān)聯(lián)集可用度

Acase,k(t)=Acase,k,1(t)+Acase,k,2(t).

(5)

式(5)中右端第1項(xiàng)表示設(shè)備k故障發(fā)生在允許檢修區(qū)間之外，受氣象條件約束，無(wú)法進(jìn)行機(jī)會(huì)維修；第2項(xiàng)表示設(shè)備k在允許檢修區(qū)間內(nèi)故障。此時(shí)，可以根據(jù)設(shè)備間經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)，選擇關(guān)聯(lián)集內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行機(jī)會(huì)維修，具體步驟如下：

步驟1，根據(jù)圖4可知tm≥τw，因此需要進(jìn)行分段計(jì)算，即

(6)

(7)

態(tài)l的條件下，在時(shí)刻t處于可用狀態(tài)的概率，其表達(dá)為

(8)

式中右端第1項(xiàng)表示在時(shí)刻tm之前設(shè)備轉(zhuǎn)換至狀態(tài)2，由于在計(jì)劃?rùn)z修前設(shè)備修復(fù)如新，檢修計(jì)劃取消；右端第2項(xiàng)表示在時(shí)刻tm之前設(shè)備未轉(zhuǎn)換至狀態(tài)2，設(shè)備按計(jì)劃進(jìn)行檢修。

步驟2，計(jì)算式(5)中右端第2項(xiàng)的表達(dá)為

(9)

式中:φk,1、φk,2分別表示設(shè)備k故障后進(jìn)行機(jī)會(huì)維修、不進(jìn)行機(jī)會(huì)維修的設(shè)備集合；ε(t)為單位階躍函數(shù)，滿(mǎn)足

(10)

綜合考慮上述n+1種情況，可得老化故障對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)集可用度

(11)

進(jìn)一步，考慮突發(fā)性故障的影響，關(guān)聯(lián)集可用度

(12)

3 設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)

設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)是指設(shè)備進(jìn)行檢修或者故障引起的設(shè)備個(gè)體損失，包括設(shè)備檢修風(fēng)險(xiǎn)和設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)，由于關(guān)聯(lián)集內(nèi)不同設(shè)備之間存在經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)，因此，本文以關(guān)聯(lián)集為基本單位進(jìn)行計(jì)算。

3.1 設(shè)備突發(fā)性故障風(fēng)險(xiǎn)

計(jì)算設(shè)備突發(fā)性故障對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)要考慮惡劣天氣的影響。由于惡劣天氣條件下，設(shè)備發(fā)生突發(fā)性故障的概率增大，因此，關(guān)聯(lián)集突發(fā)性故障風(fēng)險(xiǎn)

(13)

式中Tbad為惡劣天氣持續(xù)時(shí)間，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(14)

3.2 設(shè)備老化故障風(fēng)險(xiǎn)

計(jì)算設(shè)備老化故障對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)需要從關(guān)聯(lián)集整體出發(fā)，考慮設(shè)備間關(guān)聯(lián)性進(jìn)行，包括老化故障模式對(duì)應(yīng)的檢修風(fēng)險(xiǎn)和故障風(fēng)險(xiǎn)。

a)若關(guān)聯(lián)集可靠運(yùn)行至計(jì)劃?rùn)z修時(shí)刻tm，設(shè)備計(jì)劃?rùn)z修對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)表示為

(15)

式中Cpro,l為設(shè)備l的預(yù)防性檢修費(fèi)用。

計(jì)劃?rùn)z修完成后，設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)

(16)

式中:Cfa,l為設(shè)備l故障后的檢修費(fèi)用；ml,0(t)表示設(shè)備l初始處于狀態(tài)0時(shí)，在時(shí)段[0,t]內(nèi)的平均故障次數(shù)，ml,j(t)表達(dá)式為

(17)

b)計(jì)劃?rùn)z修前，關(guān)聯(lián)集內(nèi)設(shè)備k發(fā)生故障。設(shè)備檢修風(fēng)險(xiǎn)包括：①設(shè)備k進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z修對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)；②關(guān)聯(lián)集內(nèi)其他待檢修設(shè)備進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z修對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)；③關(guān)聯(lián)集內(nèi)其他待檢修設(shè)備進(jìn)行機(jī)會(huì)維修對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)備檢修風(fēng)險(xiǎn)

(18)

式(18)中右端第1項(xiàng)表示設(shè)備k進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z修對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)；第2項(xiàng)表示關(guān)聯(lián)集內(nèi)其他設(shè)備進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z修對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)；第3項(xiàng)表示關(guān)聯(lián)集內(nèi)設(shè)備進(jìn)行機(jī)會(huì)維修對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)備故障風(fēng)險(xiǎn)

(19)

pk,l,1(tm-u)mk,2(T-tm-dm)+

(20)

式中: 右端第1項(xiàng)為設(shè)備k在時(shí)段(u,tm]內(nèi)的平均故障次數(shù)；第2項(xiàng)和第3項(xiàng)為設(shè)備k在時(shí)段(tm,T]內(nèi)平均故障次數(shù)，其中，第2項(xiàng)為計(jì)劃?rùn)z修前設(shè)備k老化程度未得到改善，第3項(xiàng)為計(jì)劃?rùn)z修前設(shè)備k修復(fù)如新。

考慮上述情況，設(shè)備老化故障對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)為

(21)

4 系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)

系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)為系統(tǒng)停電損失費(fèi)用的期望值，研究周期內(nèi)，以關(guān)聯(lián)集為單位計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，考慮系統(tǒng)故障場(chǎng)景發(fā)生的概率及對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)停電損失，表示為

(22)

式中：Ns為系統(tǒng)故障場(chǎng)景數(shù)目；ms、ns分別為故障場(chǎng)景s中處于可用、不可用狀態(tài)的關(guān)聯(lián)集數(shù)目；Ss(t)為時(shí)段t由故障場(chǎng)景s引起的系統(tǒng)失負(fù)荷量；ce為系統(tǒng)單位失負(fù)荷損失。

5 數(shù)學(xué)模型

利用狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)確定待檢設(shè)備，以系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)，建立如下?tīng)顟B(tài)檢修決策模型，即

(23)

式中Nset為系統(tǒng)中的關(guān)聯(lián)集數(shù)目。

5.1 檢修資源約束模型

約束條件為

xα(t)rα≤Iα(t),?t.

(24)

式中：xα(t)=1、xα(t)=0分別表示時(shí)段t關(guān)聯(lián)集α進(jìn)行計(jì)劃?rùn)z修、不進(jìn)行檢修；rα為關(guān)聯(lián)集α的資源需求量；Iα(t)為關(guān)聯(lián)集α在時(shí)段t的檢修資源可用量。

5.2 檢修時(shí)間約束模型

在氣象災(zāi)害時(shí)段無(wú)法安排設(shè)備檢修，有

(25)

研究周期內(nèi)，采用遺傳算法優(yōu)化關(guān)聯(lián)集檢修策略。

6 應(yīng)用實(shí)例

以某地區(qū)變電站為例，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 變電站主接線方式Fig.5 Main connection mode of substation

該變電站包括3個(gè)關(guān)聯(lián)集：{G1,QF1,T1}、{G2,QF2,T2}和{G3,QF3,T3}。變電站待檢修設(shè)備為T(mén)1、T2和T3，設(shè)備檢修相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。研究周期為1 a，劃分為52個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段持續(xù)時(shí)間為1周。依據(jù)該地區(qū)氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[19-20]，可知影響電力系統(tǒng)檢修的氣象災(zāi)害主要為雷災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、雹災(zāi)，選取氣象災(zāi)害出現(xiàn)較為頻繁的1～8周作為氣象約束條件，在該時(shí)段內(nèi)不予安排檢修計(jì)劃。研究周期內(nèi)，變電站負(fù)荷曲線如圖6所示，變電站單位失負(fù)荷損失設(shè)為10.53元/kWh[10]。

圖6 變電站負(fù)荷曲線Fig.6 Substation load curve

6.1 機(jī)會(huì)維修對(duì)關(guān)聯(lián)集計(jì)劃?rùn)z修的影響

本算例著重分析機(jī)會(huì)維修策略的影響，以關(guān)聯(lián)集{T1,QF1,G1}為例，給定設(shè)備T1檢修計(jì)劃tT1,m=34周，分析以下檢修策略：

方案1，不計(jì)及機(jī)會(huì)維修。

方案2，計(jì)劃?rùn)z修前，若設(shè)備QF1發(fā)生故障，則對(duì)設(shè)備T1進(jìn)行機(jī)會(huì)維修。

方案3，計(jì)劃?rùn)z修前，若設(shè)備G1發(fā)生故障，則對(duì)設(shè)備T1進(jìn)行機(jī)會(huì)維修。

上述3種方案對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)集{T1,QF1,G1}可用度曲線如圖7所示，圖8對(duì)圖7截取了可用度0.90～1.0部分。

從圖7和圖8可知：

a)方案2相比方案1，實(shí)施機(jī)會(huì)維修導(dǎo)致計(jì)劃?rùn)z修前關(guān)聯(lián)集可用度降低, 但在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)段，實(shí)施機(jī)會(huì)維修減小了設(shè)備T1計(jì)劃?rùn)z修的概率，關(guān)聯(lián)集可用度提高。

表1 設(shè)備檢修相關(guān)參數(shù)Tab.1 Equipment maintenance parameters

圖7 關(guān)聯(lián)集可用度變化曲線Fig.7 Variation curve of availability of correlation set

圖8 關(guān)聯(lián)集可用度在[0.90,1.0]內(nèi)的變化曲線Fig.8 Variation curve of correlation set as availability is within [0.90,1.0]

b)方案3相比方案2，設(shè)備G1平均故障停運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備T1和設(shè)備G1之間經(jīng)濟(jì)關(guān)聯(lián)較強(qiáng)，導(dǎo)致方案3可用度有所提高。

上述3種方案對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用見(jiàn)表2。

表2 變電站風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用Tab.2 Substation risks cost

從表2可知：

a)方案2相比方案1，設(shè)備QF1發(fā)生故障后進(jìn)行機(jī)會(huì)維修使設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)減小，但系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增加。

b)方案3相比方案2和方案1，設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)均有所減小，這是由于實(shí)施機(jī)會(huì)維修顯著減少了系統(tǒng)計(jì)劃停運(yùn)損失。

6.2 惡劣氣象條件對(duì)計(jì)劃?rùn)z修的影響

為反映惡劣氣象條件對(duì)設(shè)備計(jì)劃?rùn)z修的影響，考慮突發(fā)性故障，對(duì)關(guān)聯(lián)集{T1,B1,G1}，對(duì)比以下3種情況：

情況1，不考慮惡劣氣象條件和機(jī)會(huì)維修，設(shè)備在各時(shí)段突發(fā)性故障率取正常天氣對(duì)應(yīng)的值。

情況2，考慮惡劣氣象條件，但不計(jì)及機(jī)會(huì)維修。

情況3, 考慮惡劣氣象條件，分析第6.1節(jié)中的方案3。

圖9為關(guān)聯(lián)集{T1,QF1,G1}可用度變化曲線，圖10截取了圖9中0.90～1.0部分的可用度。

圖9 計(jì)及惡劣氣象條件時(shí)關(guān)聯(lián)集可用度變化曲線Fig.9 Variation curve of availability of correlation set considering severe weather conditions

圖10 計(jì)及惡劣氣象條件時(shí)關(guān)聯(lián)集可用度在[0.90,1.0]內(nèi)變化曲線Fig.10 Variation curve of correlation set considering severe weather conditions as availability is within [0.90,1.0]

從圖9和圖10可知：

a)情況2相比情況1，在天氣惡劣的第1～8時(shí)段，關(guān)聯(lián)集停運(yùn)概率有所增大，可用度有所降低，這是由于惡劣天氣增大了設(shè)備突發(fā)性故障發(fā)生的概率，從而導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)概率增大。

b)情況3相比情況2，實(shí)施機(jī)會(huì)維修導(dǎo)致計(jì)劃?rùn)z修時(shí)段，情況3的關(guān)聯(lián)集可用度升高，這是由于通過(guò)機(jī)會(huì)維修減小了設(shè)備T1在計(jì)劃?rùn)z修時(shí)段進(jìn)行檢修的概率。

6.3 變電站檢修決策

考慮惡劣氣象條件對(duì)設(shè)備可靠性和機(jī)會(huì)維修實(shí)施的影響，本算例對(duì)以下2種檢修方案分別進(jìn)行決策：

方案1，考慮關(guān)聯(lián)集內(nèi)機(jī)會(huì)維修優(yōu)化設(shè)備檢修策略。

方案2，不計(jì)及機(jī)會(huì)維修。

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3至表5。

表3 設(shè)備檢修計(jì)劃Tab.3 Equipment maintenance schedule

表4 設(shè)備機(jī)會(huì)維修策略Tab.4 Equipment opportunistic maintenance strategy

表5 變電站風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用Tab.5 Substation risks cost

由表5可知：方案1相比方案2，系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)降低約4.3%，可以有效提高系統(tǒng)狀態(tài)檢修的效益，驗(yàn)證了本文模型的有效性。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文從惡劣氣象條件對(duì)系統(tǒng)檢修決策的影響出發(fā)，考慮機(jī)會(huì)維修對(duì)設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的影響進(jìn)行檢修決策。研究結(jié)果表明，本文模型能夠有效反映惡劣氣象條件對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和檢修決策的影響，提高設(shè)備檢修計(jì)劃應(yīng)對(duì)災(zāi)害天氣的能力。

然而，本文未考慮災(zāi)害天氣發(fā)生的概率對(duì)設(shè)備檢修決策的影響，如何將這一因素融入檢修決策中將是進(jìn)一步研究的內(nèi)容。