基于风险管理的配网检修计划优化研究

林兴良

摘 要：针对配电网检修降低供电质量和稳定性问题，提出了最优化检修计划。文章首先阐述了基于风险的检修技术原理，其次提出了一种基于风险的检修计划优化模型，能有效减少检修费用和停电时间，在理论上实现费用最省、停电时间最短。

关键词：风险管理；配电网；检修计划优化

中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）21-0111-02

对配电网进行检修是确保其安全、稳定运行的重要措施，科学、合理的检修计划不仅能有效确保配电网的可靠运行，还能极大的降低运营成本，提高经济效益，因此，建立既能考虑经济性，又能考虑稳定性的配电网检修计划模型是十分必要的。为了建立一种最优化的检修计划，必须要对各种可能情况进行分析和风险评估，然后根据适当的风险评估标准，基于投入成本最小化制定最优化的检修方案，内容对风险管理的配网检修计划优化研究。

1 基于风险的检修技术原理

检修工作通常包括设备信息收集、状态评价、检修策略、检修计划、实施、评价及考核部分，前三者是制定检修计划制定的基础性工作。检修原理，如图1所示。

1.1 设备信息收集

对配电网运行设备信息收集是基础性工作，主要收集的信息包括投运前信息、运行信息、检修试验信息及家族信息。投运前信息是指电力设备出厂及交接实验报告、安装验收等信息；运行信息是指电力设备在运行过程中维护、接地、故障、缺陷及不良工况等信息；检修试验信息是指诊断性实验报告、缺陷消除记录等；家族性缺陷信息是指同一批次产品的共性缺陷。

1.2 设备状态评价

设备状态评价是指按照一定的评价方法，依据收集到设备运行过程中的各种信息，从而对设备健康状态进行客观的分析和评估，这是检修决策的基础。目前行业最通用的状态评估方法是打分制，依据打分制的评价模式，将设备拆分成部件，每个部件又分为不同的状态量，根据状态量的全部信息，将缺陷进行分类细化，根据设备部件的不同按照既定的分值和权重进行评分。

1.3 设备检修策略

设备检修策略是指采用某种检修决策，并根据电力设备的状态评价制定检修类别和内容，电力设备的检修等级通常可以分为下述五等：A、B、C、D、E，其中前面三类必须停电进行，第四类为不停电检修，第五类为带电检修，检修时具体采用何种检修模式是根据电力设备的结构特点决定，本文中检修计划的优化仅考虑前三种检修模式。

检修策略必须按照下述几个原则进行：第一，根据电力设备的状态评价结果分析，坚持“应修必修，修必修好”，确保电力设备的安全可靠运行；第二，最好采用不停电作业方式，以便降低损失，提高供电稳定性；第三，对状态异常、严重的电力设备必须要采取合理的检修等级及增加必要的诊断性实验。

1.4 设备故障率的推算

基于风险管理的检修既要考虑检修及故障造成的后果，还要考虑电力设备发生故障的概率，电力设备故障率是很关键的指标，是对配网进行风险评估的很重要因素，预测设备故障率是十分必要的。

合理预测电力设备故障率必须考虑下述几点：第一，设备状态评估要依据一定的评估周期进行；第二，配电网的长期检修计划时间相对较长，要考虑较长时间对设备健康状态变化的影响；第三，电力设备在耗损期故障率相对较高，检修周期内变化要引起重视。

2 检修计划优化的关键问题

检修计划优化是指通过对整个检修过程进行合理的安排，安排所检修配电网的电力设备检修开始时间，在能满足检修需求的基础上，尽可能的减少配电网系统风险和停电损失，提高检修效益。

检修计划的重点是安排电力设备的检修时间，这也是状态检修最后一步，时间决策的制定具有独特的性质，不仅要重视电力设备的具体需求，还必须要考虑整个配电网运行的约束和需求，这样就会出现新的问题，这些问题中最关键的是检修关系约束的确定和快速潮流的计算。

3 基于风险的检修计划优化模型

3.1 检修风险和故障风险

配电网检修工作对象是配电网设备，本文主要考虑两类检修：其一，周期性检修；其二，非周期性检修，周期检修是指按照固定时间对电力设备的检修，非周期性检修是按照电力设备的运行状态进行提前或延后检修。本文基于风险的检修计划优化是考虑负荷变化、设备随机故障等基础上对电网不同检修方案进行风险评估，以便合理安排检修计划，最大限度降低检修周期存在的风险。

就配电网的检修而言，运行过程中存在的风险主要有两部分：第一部分，电网检修风险；第二部分，电网故障风险，这两种风险互相矛盾，要解决这种矛盾的核心在于找到两部分的平衡点，使得检修后配电网运行风险最小，这样既能避免检修过度导致检修风险太大，也能避免由于检修不足而造成的故障风险过高。

电网检修风险定义及表达式：配电网检修退出运行时会损失一部分电荷，称为计划失负荷损失；配电网检修时设备不可靠，当其他电力设备故障时电网失负荷风险变大，这种损失称为随机失负荷损失，具体表达式如式（1）：

电网故障风险定义及表达：配电网设备可能出现故障导致电网面临随机失负荷损失、设备维修或更换的个体损失，具体表达式如式（2）：

上式中，分别表示时段t配电网故障风险、模式合集、f故障模式的随机失负荷损失、自身损失、检修模式的电网随机失负荷量、修复几率、i设备的维修费用、更换费用及停电时间。

3.2 基于风险的检修计划优化模型

为确保配电网可靠、稳定运行，在检修人员能力许可前提下，建立优化的检修计划模型，目标函数表达如式（3）：

F=min（R0）=min（RM+RF）（3）

具体约束条件如下：

①线路潮流约束。

电力设备在检修时可能表现不可靠，为了避免电网运行方式变化，要对其安全校验，如下式（4）所示；

Si

式中Si，Smax分别表示线路允许传输的极限潮流值。

②检修关系约束。

为了避免电力设备维修过程中重复停电导致配电网供电质量下降，要将同段线路检修安排统一时段检修，时间要求如式（5）所示：

tmi=tmj （5）

式中分别表示tmi，tmj设备的检修开始时间。

③检修资源约束。

检修资源约束具体体现是同时检修电力设备的数量，具体表达如式（6）：

式中μit，mi，Mt分别表示检修状态变量、资源及资源上限（取值为3）。

4 结 语

综上所述，基于风险的配电网检修计划优化模型既能考虑配电网检修的经济性，又能提高配电网供电质量，值得推广使用。

参考文献：

[1] 崔姗姗，张建华.复合遗传混合智能算法在配电网检修时间优化中的 应用[J]现代电力，2013，（1）.

[2] 胡文堂，余绍峰.输变电设备风险评估与检修策略优化[M].北京：中国 电力出版社，2014.

[3] 徐旭峰，黄民翔.供电设备检修优化算法及其在地区电网中的应用[J]. 电网技术，2013，（14）.