小型水电站新型巡回检修规划研究

敬明远

摘要：水电站在减少环境污染和温室气体排放方面有巨大潜力，而提高水电站的服务水平、对水电站进行合理分布以提高供电效率，是提高水利工程使用规模的重要途经。本文依据现有实际数据和相关指标参数进行计算机模拟，通过建立数学模型来表示服务水平，且利用服务水平指标和地区的实际情况对水电站的分布进行优化。

服务水平即完成一次发的完整效率，从检修员到达水电站到检修完成停留时间较短，则该检修服務水平较高。因此本文基于等待型的排队规则去建立排队模型，当排队系统处于稳定时，利用单位时间被服务水电站和单位时间到来检修员之比来表示服务水平指标。由于检修员到达水电站的行为具有不确定性，通过查找参考文献，确定了水电站在使用过程中的平均使用习惯和常见参数，根据检修排队系统规则和排队论相关理论，可以建立平衡下的服务水平指标模型。

通过查阅资料并加以处理，可知各州人口集中城市和美国各水电站的具体位置，通过Matlab以检修站到充电站最短为目标进行聚类分析，得出了水电站服务于城市的覆盖情况，建立了区域服务模型，各小问基于此模型，根据不同问题，实际上可以认为是检修员数量上的差异；根据各小问的具体情况可以在基础模型上完善出更具有针对性的具体模型，将己知的数据带入即可求解出不同情况下的服务指标值。

关键词：排队论：聚类分析：灰度分析：电动汽车：节能减排

1问题研究

为了检修网络进行合理设计、优化检修站的位置和数量，使检修效率大幅提高，本文依次提出了以下问题：

（1）给出能够用来衡量检修员给水电站服务的服务水平指标，并参考实际数据给出所定义的不同服务水平所对应的指标阂值。

（2）如果全美国水电站100%都本文的检修模式替代替代，探究其目前服务水平。

2问题分析

2.1问题（1）的分析

用检修员在水电站检修后逗留时间来衡量检修服务的好坏，而根据服务水平指标的定义，本文采用单位时间被服务水电站和单位时间到来检修员之比来表示服务水平指标。利用排队系统平衡下的服务指标去衡量服务水平，而一个排队系统由检修员到来的随机输入过程、单列的排队规则、先到先修的服务规则和充满即走的输出过程四个要素组成。以该理论规则去构造排队模型，通过查找文献资料确定了检修频率和检修时常等重要参数，建立服务水平指标体系，并确定指标阈值。

2.1问题（2）的分析

该问题是根据美国目前现有水电站和检修员进行分析的，利用文献的得到的检修站分布图和人口密度进行比对分析，以人口较集中的城市作为各州的中心，利用各水电站的位置数据利用Matlab聚类分析，以中心城市作为聚类中心，因此得到水电站归属各州的情况。在此基础上，这个问题就转化成了与问题一相同类型的题目，将参与排队情况带入问题一中的排队模型即可求解出服务指标。

3问题解决

检修员在一般水电站上检修所需要的时间一般为3小时左右，既可视作平均服务时间t=3小时，每日服务时间段处理为15小时，检修站在休息时间段外的有效检修时间内到水电站符合Poisson分布，因此可将一个水电站看做为M/M/s排队系统，当地（水电站有效作用范围）检修员为n，水电站内发电机数为s需要检修的检修员相继到达时间间隔服从参数为的负指数分布（可由发电功效、出力以及每天的有效供电时间求得），系统中共有s个发电机，每个发电机的服务时间相互独立，且服从参数为u的负指数分布（u由单个发电机时间确定）。当需要检修的检修员，若有空闲的服务台则马上接受服务，否则便排成一个队列等待，等待时间为无限。则系统服务强度：

4结论

该模型利用了运筹学中的排队论去解决对服务指标的划定，建立了等待型排队模型，限定条件符合常规水电站发电、检修情况，在服务水平的衡量上更贴合事实，可以较为准确地去应用于实际情况。运行实际情况具有极大的复杂性和不确定性，本模型在合理假设和合理简化的基础上，利用发电机可服务的范围去建立模型分析问题，将问题进行简化的同时不缺失实际应用性，并且可针对不同的替代情况在同一规则下进行具体数量分析，模型简单，操作性强。随着世界环保意识的逐步提升，节能减排能源模式必然成为大势所趋。越来越多的能源产生模式都会有着更先进服务模式以及修理、整顿模式，这将为水电站、风力发电站等发电设备的服务系统更加先进。