CN112183895A - 一种地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，属于电力检修技术领域，其包括依次信息互联的高级应用层、业务支撑层、基础管理层和数据存储层，基础管理层包括检修数据库、检修知识库、网络通讯模块、进程管理模块、权限管理模块、图形转换模块、模型转换模块和可视化交互模块，业务支撑层包括在线网络建模模块、状态估计处理模块、自定义专家系统和集成优化算法，高级应用层包括检修计划优化辅助决策模块和网络发布及查询统计模块，检修计划通过可视化交互模块录入基础管理层，经业务支撑层优化、辨识后，通过高级应用层输出结果。本发明能够有效提高设备检修计划安排的合理性，避免重复停电，提升设备利用率。
Description
技术领域
本发明涉及电力检修技术领域，具体是一种地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统。
背景技术
随着我国电力技术、电力需求的不断发展和现代电网的规模日益扩大，供电设备和输变电设施的数目也日益增长。各供电设备的正常服役是电网优质运行的保障，然而，设备从开始使用到最终报废的时间是有限的，设备异常及故障是影响其安全运行的主要原因。在设备的正常使用期以内，以一定的方式合理安排设备检修，可以有效的减少意外故障，延长设备的使用寿命，进而保证电网安全、稳定、经济运行。
对电网公司而言，供电设备检修计划安排是一项复杂的、日常的工作，大多由调控中心专职人员完成，可靠实用的辅助软件或工具较少，通常需要计划、运维、调度、变电检修工区、超高压工区等多部门多专业的人员互相协作、密切配合。当前大多数电网公司中的供电设备检修计划仍是由人工编制的，这种传统的方法依靠审批，以及不同单位、不同部门、不同专业间的协调，在个人经验的基础上形成检修计划，对人员经验和状态依赖性大，计划编制工作量繁重，效率较低，对设备停电频率、时间及安全分析不是很精确，局限性较大。此外，电网检修计划可靠性、经济性得不到保障，导致安排不合理，如重复停电、电压越限等，同时存在数据累计不完整、不易进行数据统计分析的情况，无法为实行状态检修、制订更合理的检修计划提供分析的依据。
公告号为CN 103150685 B的专利公开了一种智能检修计划优化编制系统和方法，系统包括模算筛选模块、评价评级模块、模型算法库模块和目标约束库模块；模算筛选模块从所述模型算法库模块中取得评级信息和该评级信息对应的算法和模型，并对评级信息进行筛选，选出评级最高的算法进行优化编制运算，用户通过所述评价评级模块将优化编制运算结果进行评级，并将评级结果存储于模型算法库模块或目标约束库模块中。可以从积累的大量的算法储备中根据用户的手段调整以及历史评级筛选出满足特定用户的需求。而且在长时间的使用后，针对不同情况下的不同算法选择和参数预设也会被积累下来，智能检修计划优化编制系统也会越来越适应各种动态变化的环境和要求。但是，该发明仅从积累的大量的算法储备中根据用户的手段调整以及历史评级筛选出满足特定用户的需求，无法为实行状态检修、制订更合理的检修计划提供分析的依据。
公布号为CN 111445040 A的专利文献公开了一种设备检修计划择优方法以及相关装置，用于解决人工测试得到少量运行效率数据情况下，刻画出来的设备运行效率变化的过程准确度有限，进而影响到设备最优检修计划的选择问题。本申请实施例方法包括：获取设备的历史运行信息、以及不同的检修计划，根据历史运行信息生成设备的预测负荷曲线，根据预测负荷曲线生成设备的不检修运行效率变化曲线，根据不检修运行效率变化曲线生成设备的不检修运行能耗成本曲线，根据各检修计划与预测负荷曲线生成设备采用各检修计划后的基准运行效率变化曲线，根据各基准运行效率变化曲线生成采用各检修计划后对应的检修后总成本曲线，在成本比较周期内比较设备的全部检修计划，得到并选择目标检修计划。但是，该发明以成本曲线作为选取目标检修计划的标准，考虑因素不够全面，得出的结果不够准确。
发明内容
有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种能够有效提高设备检修计划安排的合理性，避免重复停电，提升设备利用率的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，包括依次信息互联的高级应用层、业务支撑层、基础管理层和数据存储层，所述数据存储层包括存储设备、文件系统和数据库，所述基础管理层包括检修数据库、检修知识库、网络通讯模块、进程管理模块、权限管理模块、图形转换模块、模型转换模块和可视化交互模块，所述业务支撑层包括在线网络建模模块、状态估计处理模块、自定义专家系统和集成优化算法，所述高级应用层包括检修计划优化辅助决策模块和网络发布及查询统计模块，检修计划通过所述可视化交互模块录入所述基础管理层，经所述业务支撑层优化、辨识后，通过所述高级应用层输出结果。
进一步的，所述数据存储层与所述基础管理层通过数据存储接口信号连接，所述基础管理层与所述业务支撑层通过数据接口信号连接，所述业务支撑层与所述高级应用层通过业务接口信号连接，所述基础管理层设置第三方接口。
进一步的，所述检修数据库由电网基础数据库、检修设备库和检修计划库组成，所述检修设备库和所述检修计划库则分别用于存储生成的检修数据和最终的检修计划表。
进一步的，所述检修知识库包括各种电气设备和线路的检修规则、安全规程和操作规程。
进一步的，所述检修数据库和所述检修知识库均存储于所述数据存储层。
进一步的，所述在线网络建模模块包括电网信息物理融合系统。
进一步的，通过所述电网信息物理融合系统中的标准数据资源，构建规范的基础数据库，利用模糊逻辑，根据影响智能推理的各项约束条件，形成所述检修知识库，然后搜索每一条检修基础数据，分别触发主动规则模式利用自定义专家系统完成对检修数据的智能诊断分析和调整。
进一步的，所述约束条件包括互斥检修、同时检修、顺序检修、不可变更的检修、检修开始时间和检修持续性。
目前电力公司开展电网检修计划编制时，通常由电网调度中心检修专职人员依靠经验完成，在编制时需要按照电网运行方式、高度计划的编制原则和设备检修管理规定，统筹安排不同部门上报或下达的设备检修任务，使编制出的检修计划既满足电网安全可靠运行需要又达到检修部门间配合合理、无重复检修的要求。现有技术人员在对检修计划进行筛选时，基于成本和时效性的考虑，通常想到采用在经验库内通过算法直接筛选出低成本的检修计划，如公告号公布号CN 111445040 A专利文献公开的一种设备检修计划择优方法以及相关装置，用于解决人工测试得到少量运行效率数据情况下，刻画出来的设备运行效率变化的过程准确度有限，进而影响到设备最优检修计划的选择问题。本申请实施例方法包括：获取设备的历史运行信息、以及不同的检修计划，根据历史运行信息生成设备的预测负荷曲线，根据预测负荷曲线生成设备的不检修运行效率变化曲线，根据不检修运行效率变化曲线生成设备的不检修运行能耗成本曲线，根据各检修计划与预测负荷曲线生成设备采用各检修计划后的基准运行效率变化曲线，根据各基准运行效率变化曲线生成采用各检修计划后对应的检修后总成本曲线，在成本比较周期内比较设备的全部检修计划，得到并选择目标检修计划；又如公告号为CN 103150685 B的专利公开了一种智能检修计划优化编制系统和方法，系统包括模算筛选模块、评价评级模块、模型算法库模块和目标约束库模块；模算筛选模块从所述模型算法库模块中取得评级信息和该评级信息对应的算法和模型，并对评级信息进行筛选，选出评级最高的算法进行优化编制运算，用户通过所述评价评级模块将优化编制运算结果进行评级，并将评级结果存储于模型算法库模块或目标约束库模块中。可以从积累的大量的算法储备中根据用户的手段调整以及历史评级筛选出满足特定用户的需求。而且在长时间的使用后，针对不同情况下的不同算法选择和参数预设也会被积累下来，智能检修计划优化编制系统也会越来越适应各种动态变化的环境和要求；由此可知，本领域技术人员容易想到在检修模块算法库内直接筛选出满足成本和稳定性的检修计划，而不容易想到重新构建检修知识库、重新选取筛选算法，并对检修知识库进行智能诊断分析和调整。
另外，检修计划优化是一个复杂的多阶段动态规划过程。是一个以设备检修开始时间为优化变量的多目标多约束规划问题，其本质上是一个含决策偏好和复杂约束的多目标优化问题。在电网检修计划优化过程中，多个优化目标之间相互关联，甚至互为矛盾，且不同优化目标具有不同的重要程度。构建检修知识库需要考虑检修对象、约束条件、处理算法等多个环节，每个环节都有多种变量，如何选取检修对象、约束条件和处理算法，并将其结合，以获取较为全面的检修数据库，如何针对检修数据库进行筛选算法的选取，以获取较为合理的检修计划有效变量集，如何再根据自定义专家库对检修数据进行智能诊断分析和调整，这些对本领域技术人员来说，均不容易实现。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，通过建立检修知识库对检修计划进行合理性辨识，实现检修计划的快速录入、智能优化安排和结果自动生成等全周期闭环应用，完成设备检修时间偏离到周期时间最小、检修工作量分配最合理等目标，达到检修成本和供电可靠性之间最优平衡点，有利于电网企业从粗放式管理转向精细化管理，进一步提高电网检修计划制定工作的信息化和自动化水平。
另外，本发明在电网检修计划优化过程中，首先通过融合源系统中的标准数据资源，构建规范的味道基础数据库，利用模糊逻辑，根据影响智能推理的各项约束条件，形成电网检修知识库。然后搜索每一条检修基础数据，分别触发主动规则模式利用专家系统完成对检修数据的智能诊断分析和调整，最终使电网检修计划达到科学、规范的目标；从源系统获取电网参数数据信息，经过电网知识获取并将参数导入到检修知识库中，利用迷糊逻辑，形成适合专家系统使用的电网结构化知识，从而对电网检修计划进行分析优化，为决策者确定最终检修方案提供全面、准确的决策依据。
本发明能够帮助计划安排人员及时准确的了解设备运行检修信息和正确、无遗漏的安排设备检修计划，减轻计划编制人员的工作量，降低人为因素对电网管理的风险，最大限度的避免重复停电，减少停电损失，提高设备使用寿命，降低不必要的设备检修成本，直接经济效益显著；实现检修计划规范化科学化管理，减轻人员编制检修计划的压力和工作量，同时提高电网公司的检修计划管理水平，有力保证设备正常稳定安全可靠运行，提高电网供电可靠性，具有深远的社会效益和间接经济效益。
附图说明
图1是本发明软件架构图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
实施例一
如图1所示，一种地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，包括依次信息互联的高级应用层、业务支撑层、基础管理层和数据存储层，所述数据存储层包括存储设备、文件系统和数据库，所述基础管理层包括检修数据库、检修知识库、网络通讯模块、进程管理模块、权限管理模块、图形转换模块、模型转换模块和可视化交互模块，所述业务支撑层包括在线网络建模模块、状态估计处理模块、自定义专家系统和集成优化算法，所述高级应用层包括检修计划优化辅助决策模块和网络发布及查询统计模块，检修计划通过所述可视化交互模块录入所述基础管理层，经所述业务支撑层优化、辨识后，通过所述高级应用层输出结果。
具体的，所述数据存储层与所述基础管理层通过数据存储接口信号连接，所述基础管理层与所述业务支撑层通过数据接口信号连接，所述业务支撑层与所述高级应用层通过业务接口信号连接，所述基础管理层设置第三方接口。
所述检修数据库由电网基础数据库、检修设备库和检修计划库组成，所述检修设备库和所述检修计划库则分别用于存储生成的检修数据和最终的检修计划表。
所述检修知识库包括各种电气设备和线路的检修规则、安全规程和操作规程。
所述检修数据库和所述检修知识库均存储于所述数据存储层。
所述在线网络建模模块包括电网信息物理融合系统。
本发明实施例的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，计划人员首先通过可视化交互模块，直接在图形上进行交互式操作，通过右键选择或者弹窗界面进行检修计划的录入；检修计划录入完毕，启动优化安排。基于电网运行经验专家库的优化，根据检修知识库、检修数据库，结合实际电网运行经验对刚刚录入的检修计划进行合理性判别，给出检修计划的优化调整建议，最终实现检修计划的快速录入、智能优化、合理辨识和结果输出全周期闭环应用。
本发明实施例构建电网检修规则库，融入各种电气设备检修规则，组建电网检修基础数据库，为编制检修计划提供辅助分析和决策依据；研究建立实用化的电网检修数学模型，为设备运行数据的准确辨识提供校验依据。研究多目标电网检修计划优化与检修策略技术，完成设备检修时间偏离到周期时间最小、检修工作量分配最合理等多目标优化，研究应用动态可视化交互技术并开发一套地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，实现检修计划的快速录入、智能优化、合理辨识和结果输出全周期闭环应用，提高电网公司的检修计划管理水平。
实施例二
本发明实施例的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，与实施例一的不同之处在于：
通过所述电网信息物理融合系统中的标准数据资源，构建规范的基础数据库，利用模糊逻辑，根据影响智能推理的各项约束条件，形成所述检修知识库，然后搜索每一条检修基础数据，分别触发主动规则模式利用自定义专家系统完成对检修数据的智能诊断分析和调整。
所述约束条件包括互斥检修、同时检修、顺序检修、不可变更的检修、检修开始时间和检修持续性。
本发明实施例的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，基于电网运行经验专家库的优化，根据实际电网运行经验给出检修计划的优化调整建议，通过基于电网运行经验专家库的优化过程可以过滤明确不能满足安全性能指标的检修计划，并对其执行时间进行自动调整。基于评估指标分析的优化是根据负荷充裕度评估的结果，通过找出对负荷供应充裕度的灵敏度大检修计划，给出影响负荷供应充裕度不足的负荷的检修计划，并进行检修计划的优化调整。
实施例三
本发明实施例的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，与实施例一、二的不同之处在于：所述地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统的运行方法，包括以下步骤：S1：通过电网信息物理融合系统中的标准数据资源，构建规范的基础数据库，利用模糊逻辑，根据影响智能推理的各项约束条件，包括互斥检修、同时检修、顺序检修、不可变更的检修、检修开始时间和检修持续性，形成检修知识库；
S2：在地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统中载入电网设备台账信息、检修知识库信息以及电网运行数据和网络参数信息；
S3：读取电网检修计划信息；
S4：根据检修时间约束，整理出到期需要检修的设备；
S5：依据检修知识库对需要检修的设备进行同时检修约束、互斥检修约束、顺序检修约束、不可变更的检修约束、检修开始时间约束和检修持续性约束的智能判断，形成检修有效变量集；
对检修时间的处理方式，相关公式如下：
互斥检修约束：
同时检修约束：
顺序检修约束：
不可变更的检修约束：
检修开始时间约束：
检修持续性：
式中：xi和xj分别为第i个和第j个设备的开始检修时间；
为第i个设备检修持续的天数；
表示第i个设备不可变更的开始检修时间；Xi为第i个设备允许开始检修时间集合；T为检修时段总数；为第f时段第i个设备的状况，取0时，表示设备正常运行，取1时，表示设备停机检修；
S6：通过粒子群算法搜索检修有效变量集中每一条检修基础数据，分别触发主动规则模式，利用地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统中的自定义专家系统完成对检修数据的智能诊断分析和调整；
粒子群算法包括以下步骤：
（1）初始化粒子种群，设置粒子群算法相关参数；
（2）根据速度和位置变化公式计算粒子新的速度和位置；
（3）判断是否满足终止条件，若是，停止搜索，输出最优方案，若否，转至（1）；
对检修数据的智能诊断分析和调整方法，包括以下步骤：
（a）从电网信息物理融合系统获取检修网络模型结构R，和检修知识库集合N，定义遍历节点队列O，检修冲突集合L；
（b）从R中选定起始节点r，存入队列Q；
（c）从队列Q中取出第一节点q，然后获取q的所有邻接点，并依次存入队列Q中；
（d）判断节点q在当前时间点上是否处于检修状态，若为否则说明节点q在当前时间点上没有检修安排，不可能与其他设备检修存在不合理的情况，直接跳转到（f）执行；若为是则说明节点q在当前时问点有检修计划安排，有可能存在于其他设备冲突的情况，执行下一步操作；
（e）从N中找出与节点q关联的其他设备，依次判断各关联设备在当前时间点上是否有检修计划，并检测是否存在冲突，若存在则将节点q记录到集合L中；
（f）判断队列Q是否为空，若不为空，则直接跳转到（c）执行；若为空，则进行下一步操作；
（g）判断集合L是否为空，若为空则说明检修计划安排合理；若不为空则需检查设备检修计划冲突的原因，并依次给出调整建议；
（h）搜索完成，退出程序。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，其特征在于：包括依次信息互联的高级应用层、业务支撑层、基础管理层和数据存储层，所述数据存储层包括存储设备、文件系统和数据库，所述基础管理层包括检修数据库、检修知识库、网络通讯模块、进程管理模块、权限管理模块、图形转换模块、模型转换模块和可视化交互模块，所述业务支撑层包括在线网络建模模块、状态估计处理模块、自定义专家系统和集成优化算法，所述高级应用层包括检修计划优化辅助决策模块和网络发布及查询统计模块，检修计划通过所述可视化交互模块录入所述基础管理层，经所述业务支撑层优化、辨识后，通过所述高级应用层输出结果。
2.如权利要求1所述的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，其特征在于：所述数据存储层与所述基础管理层通过数据存储接口信号连接，所述基础管理层与所述业务支撑层通过数据接口信号连接，所述业务支撑层与所述高级应用层通过业务接口信号连接，所述基础管理层设置第三方接口。
3.如权利要求2所述的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，其特征在于：所述检修数据库由电网基础数据库、检修设备库和检修计划库组成，所述检修设备库和所述检修计划库则分别用于存储生成的检修数据和最终的检修计划表。
4.如权利要求3所述的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，其特征在于：所述检修知识库包括各种电气设备和线路的检修规则、安全规程和操作规程。
5.如权利要求4所述的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，其特征在于：所述检修数据库和所述检修知识库均存储于所述数据存储层。
6.如权利要求5所述的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，其特征在于：所述在线网络建模模块包括电网信息物理融合系统。
7.如权利要求6所述的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，其特征在于：通过所述电网信息物理融合系统中的标准数据资源，构建规范的基础数据库，利用模糊逻辑，根据影响智能推理的各项约束条件，形成所述检修知识库，然后搜索每一条检修基础数据，分别触发主动规则模式利用自定义专家系统完成对检修数据的智能诊断分析和调整。
8.如权利要求7所述的地区电网检修计划智能辨识及辅助编制系统，其特征在于：所述约束条件包括互斥检修、同时检修、顺序检修、不可变更的检修、检修开始时间和检修持续性。
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