摘要：状态检修是企业以安全、可靠性、环境、成本为基础，通过设备状态评价、风险评估，检修决策，达到运行安全可靠，检修成本合理的一种检修策略。为了保证电力系统安全经济运行，状态检修越来越引起人们的重视。本文介绍了状态检修决策优化模型的建立和算法求解，并以实际案例验证了应用效果。
关键词：状态检修、优化模型、算法
1.设备状态检修策略优化
（1）优化模型
建立输变电设备状态检修决策优化的目标是在保证电网安全可靠运行的同时，尽量减少停电损失和检修费用，使得综合风险费用最小。假设在设备状态检修周期内，待修设备退出运行时的状态检修费用不变，则优化模型的目标函数可以简化为电网运行风险费用与设备故障风险费用之和最小，即综合风险费用最小，其数学描述如下:
式中：n 为整个检修周期包含的时段数； m 为待修设备总数。
约束条件包括：
a、同时检修约束
检修计划应尽量避免重复检修操作， 对于一次停电可以解决的问题， 不允许因考虑不周而发生重复停电。 因此， 有些设备必须同时检修， 例如当月 所有检修中， 凡是使同一条线路、相同节点失电的检修， 都认为是重复停电检修， 在编排检修计划时间时， 将重复停电检修安排在相同的时间段内， 即在此检修计划执行过程中只允许停电一次： k i = k j
b、互斥检修约束
为了尽可能避免负荷在设备检修时停电， 有些设备最好不要同时检修， 即不将它们安排在相同的时间段内检修， 例如双母线、桥形接线中的 2 台主变： k j > k i + T i - 1 ( 9 ）
c、检修资源约束
检修资源约束是指检修人员数量及技术能力、设备能力等。 由于资源有限使得能同时进行检修的设备数量有限， 即
式中：u it 为设备 i 在时段 t 内的检修状态变量， 若该设备被检修，记为 1， 否则记为 0； M 为表征检修能力的一个常数。
d、电网安全约束
设备因检修而退出运行， 电网潮流分布会改变， 有可能导致转供线路的传输功率过载， 故必须对线路通过潮流计算进行校验： p l ≤ p l max 。式中： p l 为线路实际功率； p l max 为线路允许传输的极限功率。
（2）搜索算法
通过引入一个灵活的存储结构和相应的禁忌准则来避免迂回搜索，并通过藐视准则来赦免一些被禁忌的优良状态，进而保证多样化的有效探索以最终实现全局优化。
将任意一台设备检修启动时段的一次调整定义为一次搜索。搜索算法流程如下图所示。
图1.搜索算法流程
2、算法求解过程
主要包括以下几个环节：
（1）由传统检修方案产生待修设备的检修启动时段，即初始检修方案。
（2）以初始解作为检修计划，优先考虑电网风险较大的时段作为处理时段，即将各时段的 EENS降序排列，位于前1/ 3的时段作为调整时间段。
（3）从调整对象集中任选一个设备，通过对其检修启动时段的调整得到新的检修启动时段组合;枚举得到所有的调整方案，构成初始解的邻域。
（4）从邻域中选择目标函数最优且满足禁忌要求的解作为最新的当前解，若当前解优于目前的最优解，则以其作为新的最优解。
（5）如果达到最大的迭代次数，或者最优解的目标函数在给定的迭代次数内不再下降，则算法结束，否则继续搜索。
3.实例
应用输变电设备状态检修决策优化模型及求解算法，对华东某地区 2009 年电网中220 kV及500 kV 的设备检修安排进行决策优化。算例电网在2009年初的规模如下:3座500 kV变电站，主变压器7台，总容量为6 000 MVA；21座220 kV变 电 站， 主 变 压 器 46 台， 总 容 量为7 710 MVA； 12条 500 kV 线 路， 总 长 度 为576. 841 km(仅计及该地区检修范围内的线路)；64条220 kV 线路，总长度为1 231. 721 km(仅计及该地区检修范围内的线路)；系统最高负荷为4. 562 GW。
根据设备状态检测结果，推算设备的故障概率，并初步拟定该电网51台主要设备的状态检修计划，包括设备的检修类别以及对检修后设备故障概率的预测值。
鉴于目前该电网企业实行双周检修模式，本算例将全年以半个月为一个时段共划分为24个时段，将可同时检修的设备的最大台数限定为 5。在设备状态检修决策优化过程中，需要对电网进行正常及检修方式下的 N - 1潮流分析，求取 EENS;在该过程中，每个时段的负荷值取相应月份系统的最大负荷值。
优化结果及按传统检修计划安排的结果列于下图中，以作对比分析。
4．结语
有了状态检测，电网工作人员在办公室就能很方便地浏览到所管变电站任一设备的当前和历史状态，并能迅速地对设备的未来状态进行预测。对于存在故障隐患的设备还可以组织运维人员，甚至包括制造厂在内的有关专家在网上远程诊断，决定该不该检修，何时检修，对什么部位进行检修。输变电设备状态检修决策优化模型的建立必将对后期智能电网的稳定运行提供强有力的保障。
参考文献：
【1】李英，于磊. 电网设备状态检修决策优化模式的研究， 2013 (5)
【2】【2】刘源，韩琳. 基于风险评估的配电网检修决策优化，科技视界，2095-2457.2014
【3】黄梁伟. 输变电设备状态检修优化分析，机电信息，1671-0797.2014.09
【4】温晋玲，刘海洋，甘忠. 基于可靠性的继电保护设备状态检修系统建设，信息技术与信息化，1672-9528.2015.3
论文作者:赤志华
论文发表刊物:《电力设备》2019年第10期
论文发表时间:2019/10/18
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