配电检修系统优化仿真平台研究

尹志成，孙会龙，王洪授，陈红光，杨 弦，邓小翠，包秀莉

(1.国网重庆潼南区供电有限责任公司，重庆 402660；2.重庆市虚拟现实内容制作与体感设备研发工程技术中心，重庆 401331)

1 引言

目前，大多数电力企业仍是凭借个人经验制定配电设备检修计划为主，缺乏行之有效的辅助决策的工具，加之供电企业人力、财力等资源有限，使得人为制定配电设备检修计划的局限性日益突出[1]。基于此，本研究拟开发基于Windows操作系统的，包含配电设备信息采集、状态评价、风险评估以及检修策略的优化仿真平台。该平台的构建将提高配电检修效率，降低检修成本，具有经济、可靠的优点，对提高供电可靠性，保证电网安全稳定运行具有深远意义。

2 配电检修系统优化目标

2.1 经济性

经济性目标包括维护成本和生产成本两部分。维护成本又分为固定维护成本和运维相关维护费用。为实现检修计划的经济性目标：张晶伟等人提出了遗传拓扑混合算法的优化策略，以解决配电网检修优化问题[2]；黄弦超等人设计了多约束条件下的联合优化模型，该模型将检修优化分为主问题和子问题进行反复迭代，以此达到优化目标[3]。

2.2 可靠性

在可靠性目标方面将其分为两类：确定性目标函数和随机性目标函数。确定性目标函数，是指当配电设备进行检修而停电期间，其它供电设备的最大负荷能力；随机性目标函数则是指配电设备运行故障造成设备停运和配电设备是否可用的不确定性。Li Wenyuan和Korczynski J等人认为应以生成风险度最小的检修计划和最可靠的计划停运操作程序为检修计划目标，以此做到检修计划的可靠性[4]；魏少岩等人提出按风险度增加量最小研究输电线路检修优化问题[5]。

2.3 实用性

为实现检修计划实用性，刘永梅提出以检修最小停电量为目标，根据电网实际情况考虑多种约束条件，采用网络拓扑方法和改进的遗传算法对问题进行求解，得到优化结果，并根据线路的重要性安排检修计划[6]；蒋献伟认为电网系统规模逐渐扩大，人工检修计划制定困难，应从实际出发减少重复停电并且保障电路设备安全运行为目标，采用遗传算法构建满足多约束条件的优化模型[7]。

3 仿真平台结构设计与实现

3.1 仿真平台结构设计

对仿真平台的结构进行设计，具体包括：数据信息层、状态分析层、风险评估层以及检修决策层[8](图1)。

3.1.1 数据信息层

本研究利用Oracle数据库，以实现配电检修系统优化分析与仿真平台管理系统之间数据的有效转换，最终实现一个统一、高效的数据规划系统。

3.1.2 状态分析层

系统通过对配电设备数据信息进行深入分析，利用健康指数(HI)相关规定，对设备状态进行分析，提取出对配电检修优化有利的关键信息，用于配电网检修计划编制。

3.1.3 风险评价层

此层级利用HI与设备故障率之间的关系，对设备故障率进行求解，再利用相关信息获得设备可能损失的资产，通过系统进行综合分析，确定设备指标的优劣程度，为配电检修计划的制定提供有力的数据支持。

3.1.4 检修决策层

系统科学对比后，输出最优的检修方案，为配电网检修计划的制定以及施行起到辅助的作用。

3.2 仿真平台功能及实现

配电检修优化仿真平台共设计了四大功能模块，具体示意图见图2。

图1 仿真平台结构示意

图2 仿真平台功能设计示意

3.2.1 基础信息收集模块

配电设备信息采集是进行配电检修优化工作的基础环节，在此环节主要将所拍摄收集的原始信息及时入库，利用计算机进行数据分析，并提供相应的界面信息、对应参数，这有助于对原始信息进行整理、分析。原始信息的导入和导出有助于实现配电设备数据库的及时更新与同步。

3.2.2 设备状态评价模块

对配电设备运行状态评价是进行设备检修的前提，通测算过描述设备状态的“健康指数”(HI,Health Index)，然后利用健康指数评价标准来完成配电设备状态评价的描述。输入配电设备状态信息，包括带实时测试、常规测试以及不良工况诊断等等，对输入信息的强度、大小和发展趋势进行评价，获得组件分值，再结合分值对设备进行综合评价，系统最终得分作为设备的健康指数(HI)，以此来评估配电设备状态。

3.2.3 设备风险评估模块

利用健康指数(HI)和故障率之间的关系得到设备平均故障率。健康指数与故障率之间的关系可描述为：

∝=KeC*HI

(1)

式(1)中：∝为故障率，K为比例系数，C为曲率系数，HI为健康指数。

求解得到故障率后，利用资产量化与故障损失概率的之间的关系，对其进行统计得到设备资产与资产损失程度，最后可获得设备可能损失的资产额度，输出结果，以此完成配电设备风险评估。

3.2.4 决策输出模块

利用优先级决策功能进行配电检修计划方案决策，确定最优的配电设备检修方案。