CN103198222A - 一种用于综合停电检修计划的平衡优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于综合停电检修计划的平衡优化方法，该方法通过综合考虑检修设备状态评价结果与风险评估结果，运用隐枚举法得到平衡优化的最优停电检修计划。本发明能综合平衡各类检修计划，同时考虑可靠性预控要求，确保在停电计划编制过程中电网可靠性的预控、在控、能控，对电网进行高效管理。

Description

一种用于综合停电检修计划的平衡优化方法

技术领域

本发明属于电力领域，具体地说是一种用于综合停电检修计划的平衡优化方法。

背景技术

综合停电检修计划决策是进行电网高效管理，确保在停电计划编制过程中电网可靠性的预控、在控、能控的重要方面，也是统筹安排停电工作的要求。

为综合平衡各类检修计划，同时考虑可靠性预控要求，根据停电计划分层优化模型，在全局优化层需借助停电分析模型统筹考虑、合并关联相关检修计划，做到一次停电检修最大化，最大程度避免重复停电，努力提高可靠性指标。同时为完成可靠性预控指标，需建立停电计划平衡优化模型，借助可靠性指标测算模型，求取在满足可靠性预控指标下最优停电计划，完成综合停电检修计划的智能平衡优化。

在一个电网中，应对各条停电检修计划逐条进行分析，以确定各条停电检修计划的停电范围，做到减少全局的重复停电次数。因此，停电检修计划决策具有大规模、多约束、多目标等特点。目前在制定停电检修计划时，资源和任务不能实现全局协同分配，停电检查的资源调度效益差、效率低、成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于综合停电检修计划的平衡优化方法，该方法能综合平衡各类检修计划，同时考虑可靠性预控要求，确保在停电计划编制过程中电网可靠性的预控、在控、能控，对电网进行高效管理。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种用于综合停电检修计划的平衡优化方法，其特征在于：该方法通过综合考虑检修设备状态评价结果与风险评估结果，运用隐枚举法得到平衡优化的最优停电检修计划，具体步骤如下：

1）判断是否满足平衡优化模型适用的前提条件，需同时满足以下前提条件：

①停电计划来源为状态检修计划；

②计划工作内容非首检；

③设备状态评价为“正常状态”的停电计划；

其余计划均默认为满足，直接纳入综合停电检修计划；若满足进入步骤2）；

2）判断是否满足平衡优化模型的约束条件，若满足进入步骤3）；

约束条件为可靠性预控目标，分为两个部分：输电设备可靠性指标测算和变电设备可靠性指标测算；

3）构建设备状态评价因子的目标函数，优先踢出取值较小的设备状态评价因子；

4）构建设备风险评价因子的目标函数，优先踢出取值较小的设备风险评价因子；

5）将步骤3）和步骤4）中构建的目标函数代入，构建状态检修优先系数的目标函数；

6）将步骤5）中构建的状态检修优先系数代入，构建平衡优化模型的最终目标函数；

7）将步骤6）中得到目标函数进行转换，使其转换为可适用于隐枚举法求解的标准模型；

8）在标准化后的模型中，令所有的变量为“1”，以此作为“母方案”，检验母方案是否满足所有约束条件，如果满足即为问题的最优解，否则进入下一步；

9）在母方案基础上首先1个变量取“0”，从第一个变量开始依次取0，生成第一层分支；其次2个变量取“0”，从上一层各分支变量取“0”的下一位开始，依次取“0”，生成上一层各分支的下一层分支，并择优选择树枝生成；

10）当发生以下三种情况时，该分枝不再继续往下分，或保留或剪枝；

①该分支的若干子枝的方案都是可行解，保留所有可行解中使最优函数值最大的那个枝，其余剪去，即其余不继续参与迭代；

②若某分枝确定的最优函数值小于保留下来的可行解确定的最优函数值，剪枝，即本分支不继续参与迭代；

③在该分支中的上级变量的值已经确定的情况下，其余变量不管取什么值都无法满足所有约束时，该枝的分枝已无可行解，剪枝；

11）得到平衡优化的最优停电检修计划，当其余分枝都被剪去，仅存有一个分枝时，这条分枝的方案就是平衡优化的最优停电检修计划。

本发明中，输电设备可靠性指标测算方法如下：

对于单条架空线路与电缆线路，计划停运率按100km（km）计算，计算公式为：式中，POR为停运率，AF为可用系数

对于单条架空线路与电缆线路计划停运率按条计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路可用系数按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路可用系数按条计算，计算公式：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路计划停运率按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路计划停运率按条计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路可用系数按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路可用系数按条计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路计划停运率按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路计划停运率按条计算，计算公式为：

变电设备可靠性指标测算方法如下：

对于变压器、电抗器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、耦合电容器、阻波器、避雷器、母线，其单台（段）可靠性指标计算公式为：

其中可用小时数与统计期间小时数满足：

可用小时数AH＝统计期间小时数PH-设备停电小时数

对于变压器、电抗器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、耦合电容器、阻波器、避雷器、母线，其同一电压等级同类设备多台（段）可靠性指标计算公式为：

其中PH——所有设备统计百台（段）年数之和；

AH——Σ某台设备可用系数与该台设备统计百台年数之积；

POT——Σ某台设备计划停运率与该设备统计百台年数之积。

对于变压器、电抗器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、耦合电容器、阻波器、避雷器、母线，其不同电压等级同类设备多台（段）可靠性指标计算公式为：

设备状态评价因子的计算函数为：

$C_S=\max [\max (\frac{R_1}{R_{1\max }},...,\frac{R_i}{R_{i\max }},...,\frac{R_h}{R_{h\max }}),\frac{\underset{i=1}{\overset{h}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i}{R_{h\max }}]$

其中：h——该设备类型状态评价总部件数；

R_i——设备某部件i状态评价扣分值；

R_imax——设备某部件i“正常状态”下对应最大扣分值；

R_hmax——设备“正常状态”下对应最大合计扣分值；

C_s取值均满足在0到1之间，且取值越小则设备健康水平越好，应在综合停电检修计划中优先剔除。

风险评价因子的计算函数为：

C_C＝k(1-T_S/t)

其中：t——该设备从上次试验至当前的时间；

TS——该类型设备基准检修周期；

k——该类型设备电压等级风险系数，值选取可采用经验值；

C_c取值均满足在0到1之间，且取值越小则设备停运造成的风险越低，应在综合停电检修计划中优先剔除。

状态检修优先系数的计算函数为：

C＝ωC_S+(1-ω)C_C

其中：ω为分配参数，在[0,1]区间取值；

C也满足取值在0到1之间。

模型优化目标函数为：

$Z_j=\max (\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i*x_i)$

其中：j——设备类型

Z_j——优化目标

Ci——状态检修计划i对应设备的状态检修优先系数；

Xi——状态检修计划i的决策变量，可以取0或1；0代表不列入停电检修计划，1代表列入停电检修计划；

m——参与优化的总停电计划数。

由于综合停电检修计划来源很多，包括状态检修计划、反措、基建、市政、技改等内容，其中除状态检修计划外，其余受各种外部因素影响，通常难以削减。因此，本发明仅考虑削减状态检修计划，并将状态检修计划评价指标，作为停电检修计划平衡优化的优化目标，得到用于综合停电检修计划的平衡优化方法。

本发明能综合平衡各类检修计划，同时考虑可靠性预控要求，确保在停电计划编制过程中电网可靠性的预控、在控、能控，对电网进行高效管理。

附图说明

图1是综合停电检修计划平衡优化的实施流程图。

图2是隐枚举法详细求解流程图。

具体实施方式

一种用于综合停电检修计划的平衡优化方法，该方法通过综合考虑检修设备状态评价结果与风险评估结果，运用隐枚举法得到平衡优化的最优停电检修计划，图1是综合停电检修计划平衡优化的实施流程图，具体步骤如下：

步骤1：判断是否满足平衡优化模型适用的前提条件，若满足进入下一步骤；

需同时满足以下前提条件：①停电计划来源为状态检修计划；②计划工作内容非首检；③设备状态评价为“正常状态”的停电计划；

步骤2：判断是否满足平衡优化模型的约束条件，若满足进入下一步骤；

约束条件为可靠性预控目标，分为两个部分：输电设备可靠性指标测算和变电设备可靠性指标测算；

输电设备可靠性指标测算方法如下：

对于单条架空线路与电缆线路，计划停运率按100km（km）计算，计算公式为：式中，POR为停运率，AF为可用系数

对于单条架空线路与电缆线路计划停运率按条计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路可用系数按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路可用系数按条计算，计算公式：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路计划停运率按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路计划停运率按条计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路可用系数按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路可用系数按条计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路计划停运率按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路计划停运率按条计算，计算公式为：

变电设备可靠性指标测算方法如下：

对于变压器、电抗器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、耦合电容器、阻波器、避雷器、母线，其单台（段）可靠性指标计算公式为：

其中可用小时数与统计期间小时数满足：

可用小时数AH＝统计期间小时数PH-设备停电小时数

对于变压器、电抗器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、耦合电容器、阻波器、避雷器、母线，其同一电压等级同类设备多台（段）可靠性指标计算公式为：

其中PH——所有设备统计百台（段）年数之和；

AH——Σ某台设备可用系数与该台设备统计百台年数之积；

POT——Σ某台设备计划停运率与该设备统计百台年数之积。

对于变压器、电抗器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、耦合电容器、阻波器、避雷器、母线，其不同电压等级同类设备多台（段）可靠性指标计算公式为：

步骤3：构建设备状态评价因子的目标函数，优先踢出取值较小的设备状态评价因子；

设备状态评价因子的计算函数为：

$C_S=\max [\max (\frac{R_1}{R_{1\max }},...,\frac{R_i}{R_{i\max }},...,\frac{R_h}{R_{h\max }}),\frac{\underset{i=1}{\overset{h}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i}{R_{h\max }}]$

其中：h——该设备类型状态评价总部件数；

R_i——设备某部件i状态评价扣分值；

R_imax——设备某部件i“正常状态”下对应最大扣分值；

R_hmax——设备“正常状态”下对应最大合计扣分值；

C_s取值均满足在0到1之间，且取值越小则设备健康水平越好，应在综合停电检修计划中优先剔除。

步骤4：构建设备风险评价因子的目标函数，优先踢出取值较小的设备风险评价因子；

风险评价因子的计算函数为：

C_C＝k(1-T_S/t)

其中：t——该设备从上次试验至当前的时间；

TS——该类型设备基准检修周期；

k——该类型设备电压等级风险系数，值选取可采用经验值；

C_c取值均满足在0到1之间，且取值越小则设备停运造成的风险越低，应在综合停电检修计划中优先剔除。

步骤5：将步骤3和步骤4中构建的目标函数代入，构建状态检修优先系数的目标函数；

状态检修优先系数的计算函数为：

C＝ωC_S+(1-ω)C_C

其中：ω为分配参数，在[0,1]区间取值；

C也满足取值在0到1之间。

步骤6：将步骤5中构建的状态检修优先系数代入，构建平衡优化模型的最终目标函数；

模型优化的最终目标函数为：

$Z_j=\max (\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i*x_i)$

其中：j——设备类型

Z_j——优化目标

Ci——状态检修计划i对应设备的状态检修优先系数；

Xi——状态检修计划i的决策变量，可以取0或1；0代表不列入停电检

修计划，1代表列入停电检修计划；

m——参与优化的总停电计划数。

步骤7：将步骤6中得到目标函数进行转换，使其转换为可适用于隐枚举法求解的标准模型；图2是隐枚举法详细求解流程图。

步骤8：在标准化后的模型中，令所有的变量为“1”，以此作为“母方案”，检验母方案是否满足所有约束条件，如果满足即为问题的最优解，否则进入下一步；

步骤9：在母方案基础上首先1个变量取“0”，从第一个变量开始依次取0，生成第一层分支；其次2个变量取“0”，从上一层各分支变量取“0”的下一位开始，依次取“0”，生成上一层各分支的下一层分支，并择优选择树枝生成；

步骤10：当发生以下三种情况时，该分枝不再继续往下分，或保留或剪枝。

①该分支的若干子枝的方案都是可行解，保留所有可行解中使最优函数值最大的那个枝，其余剪去，即其余不继续参与迭代；

②若某分枝确定的最优函数值小于保留下来的可行解确定的最优函数值，剪枝，即本分支不继续参与迭代；

③在该分支中的上级变量的值已经确定的情况下，其余变量不管取什么值都无法满足所有约束时，该枝的分枝已无可行解，剪枝。

步骤11：确定最优解，当其余分枝都被剪去，仅存有一个分枝时，这条分枝的方案就是最优解。

Claims (6)

1.一种用于综合停电检修计划的平衡优化方法，其特征在于：该方法通过综合考虑检修设备状态评价结果与风险评估结果，运用隐枚举法得到平衡优化的最优停电检修计划，具体步骤如下：

1）判断是否满足平衡优化模型适用的前提条件，需同时满足以下前提条件：

①停电计划来源为状态检修计划；

②计划工作内容非首检；

③设备状态评价为“正常状态”的停电计划；

其余计划均默认为满足，直接纳入综合停电检修计划；若满足进入步骤2）；

2）判断是否满足平衡优化模型的约束条件，若满足进入步骤3）；

约束条件为可靠性预控目标，分为两个部分：输电设备可靠性指标测算和变电设备可靠性指标测算；

3）构建设备状态评价因子的目标函数，优先踢出取值较小的设备状态评价因子；

4）构建设备风险评价因子的目标函数，优先踢出取值较小的设备风险评价因子；

5）将步骤3）和步骤4）中构建的目标函数代入，构建状态检修优先系数的目标函数；

6）将步骤5）中构建的状态检修优先系数代入，构建平衡优化模型的最终目标函数；

7）将步骤6）中得到目标函数进行转换，使其转换为可适用于隐枚举法求解的标准模型；

8）在标准化后的模型中，令所有的变量为“1”，以此作为“母方案”，检验母方案是否满足所有约束条件，如果满足即为问题的最优解，否则进入下一步；

9）在母方案基础上首先1个变量取“0”，从第一个变量开始依次取0，生成第一层分支；其次2个变量取“0”，从上一层各分支变量取“0”的下一位开始，依次取“0”，生成上一层各分支的下一层分支，并择优选择树枝生成；

10）当发生以下三种情况时，该分枝不再继续往下分，或保留或剪枝；

①该分支的若干子枝的方案都是可行解，保留所有可行解中使最优函数值最大的那个枝，其余剪去，即其余不继续参与迭代；

②若某分枝确定的最优函数值小于保留下来的可行解确定的最优函数值，剪枝，即本分支不继续参与迭代；

③在该分支中的上级变量的值已经确定的情况下，其余变量不管取什么值都无法满足所有约束时，该枝的分枝已无可行解，剪枝；

11）得到平衡优化的最优停电检修计划，当其余分枝都被剪去，仅存有一个分枝时，这条分枝的方案就是平衡优化的最优停电检修计划。

2.根据权利要求1所述的用于综合停电检修计划的平衡优化方法，其特征在于：步骤2）中，输电设备可靠性指标测算方法如下：

对于单条架空线路与电缆线路，计划停运率按100km（km）计算，计算公式为：式中，POR为停运率，AF为可用系数

对于单条架空线路与电缆线路计划停运率按条计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路可用系数按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路可用系数按条计算，计算公式：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路计划停运率按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其同一电压等级多条线路计划停运率按条计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路可用系数按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路可用系数按条计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路计划停运率按100km(km)计算，计算公式为：

对于架空线路与电缆线路，其不同电压等级多条线路计划停运率按条计算，计算公式为：

变电设备可靠性指标测算方法如下：

对于变压器、电抗器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、耦合电容器、阻波器、避雷器、母线，其单台（段）可靠性指标计算公式为：

其中可用小时数与统计期间小时数满足：

可用小时数AH＝统计期间小时数PH-设备停电小时数

对于变压器、电抗器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、耦合电容器、阻波器、避雷器、母线，其同一电压等级同类设备多台（段）可靠性指标计算公式为：

其中PH——所有设备统计百台（段）年数之和；

AH——Σ某台设备可用系数与该台设备统计百台年数之积；

POT——Σ某台设备计划停运率与该设备统计百台年数之积。

对于变压器、电抗器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、耦合电容器、阻波器、避雷器、母线，其不同电压等级同类设备多台（段）可靠性指标计算公式为：

3.根据权利要求1所述的用于综合停电检修计划的平衡优化方法，其特征在于：步骤3）中，设备状态评价因子的计算函数为：

$C_S=\max [\max (\frac{R_1}{R_{1\max }},...,\frac{R_i}{R_{i\max }},...,\frac{R_h}{R_{h\max }}),\frac{\underset{i=1}{\overset{h}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i}{R_{h\max }}]$

其中：h——该设备类型状态评价总部件数；

R_i——设备某部件i状态评价扣分值；

R_imax——设备某部件i“正常状态”下对应最大扣分值；

R_hmax——设备“正常状态”下对应最大合计扣分值；

C_s取值均满足在0到1之间，且取值越小则设备健康水平越好，应在综合停电检修计划中优先剔除。

4.根据权利要求1所述的用于综合停电检修计划的平衡优化方法，其特征在于：步骤4）中的风险评价因子的计算函数为：

C_C＝k(1-T_S/t)

其中：t——该设备从上次试验至当前的时间；

TS——该类型设备基准检修周期；

k——该类型设备电压等级风险系数，值选取可采用经验值；

C_c取值均满足在0到1之间，且取值越小则设备停运造成的风险越低，应

在综合停电检修计划中优先剔除。

5.根据权利要求1所述的用于综合停电检修计划的平衡优化方法，其特征在于：步骤5）中的状态检修优先系数的计算函数为：

C＝ωC_S+(1-ω)C_C

其中：ω为分配参数，在[0,1]区间取值；

C也满足取值在0到1之间。

6.根据权利要求1所述的用于综合停电检修计划的平衡优化方法，其特征在于：步骤6）中的模型优化目标函数为：

$Z_j=\max (\underset{i=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i*x_i)$

其中：j——设备类型

Z_j——优化目标

Ci——状态检修计划i对应设备的状态检修优先系数；

Xi——状态检修计划i的决策变量，可以取0或1；0代表不列入停电检修计划，1代表列入停电检修计划；

m——参与优化的总停电计划数。

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