配电网检修计划智能排程核心算法研究与实现

何安宏　徐玮　胡发林国电南瑞科技股份有限公司

配电网检修计划智能排程核心算法研究与实现

何安宏徐玮胡发林
国电南瑞科技股份有限公司

本文针对供电企业现有检修计划排程管理过程中依靠人工方式制定检修计划的弊端，提出了配电网检修计划智能排程的分析算法，开发实现相应功能模块。有效的避开节假日，避免了与保电任务的冲突，通过对调度和施工单位的工作量进行均衡、合理分配，提供一个科学完备的停电时间安排方案，极大地提高了供电企业对检修计划管控和供电的可靠性。

配电网检修计划 智能排程 调度 保电 可靠性

1　引言

为了保障电网的安全稳定的运行，及时排除安全隐患，供电企业会定期安排对电力设备进行检修，检修计划的工作时间安排需要考虑到对当前电网运行经济性和可靠性的影响程度、检修资源的利用率、是否是保电任务发生冲突等情况，涉及到多个业务部门的协同工作，而传统的检修计划整个制定过程还是主要依靠人工为主，因此对计划编制人员的能力要求非常高，现实中基本是通过组织召开停电平衡会的方式，对每一条检修计划进行讨论分析的方式进行。

随着电网规模越来越大，用户对供电质量的要求也越来越高，通过传统依靠人工方式制定检修计划的弊端逐渐暴露出来，如制定的检修计划影响了某重要用户、计划安排的工作时间与保电任务产生冲突、甚至出现对同一区域重复停电或停电时间过长等情况，即影响了供电可靠性，也不利于电网的经济运行，为了减少此类问题的发生，需要相关业务部门通过多次开会反复修改已制定的检修计划，导致工作量繁重，效率低下。

由于依靠人工制定的检修计划的科学性不够，容易造成对工作量的安排不合理，导致在检修计划的实际执行过程中调度人员和检修人员有时应接不暇，增大工作中出错的几率，而有时几天没有工作，浪费了人力资源和检修时间，而要解决此问题，需要获取多方面的数据信息进行分析，光依靠人工很难及时获取到有用数据并实现准确无误的分析工作。

本文对配电网检修计划智能排程进行分析研究，提出检修计划智能排程的算法，对调度和施工单位的工作量进行均衡分配，实现一个科学合理的停电时间安排方案。

2　现状分析

停电计划管理的业务流程比较复杂，从停电计划的拟定到实施，需要考虑的因素众多，如：停电计划的影响范围、停电计划实施的安全性、停电计划对供电可靠性的影响，以及停电计划安排时需要考虑班组及施工队伍的物资以及人员的工作量安排等。目前电力公司大多已经在生产管理系统（PMS）中建立了停电计划流程管理模块，但停电计划编制工作主要还是通过人工编制、开会讨论等方式进行，对设备停电的频率及停电时间的控制不是很精确，导致重复停电或者停电时户数超标等问题，可靠性得不到保证；同时缺乏及时有效的信息支持和安全分析工具，导致对同杆架设和交叉跨越的线路是否遗漏了陪停计划、制定的停电计划中是否影响了重要用户和双电源用户、停电范围和停电时间是否与保电任务发生冲突等问题不能及时掌握，需要多次开会讨论甚至到现场进行确认，反复修改已制定的停电计划，工作量繁重，效率低下。

同时，停电计划安排涉及到多个业务部门的协同工作，一份编排合理、考虑周全、安排有序的生产计划对安全生产工作至关重要。目前电力企业的停电计划安排主要以人工为主，相关人员的专业技术能力、工作经验、对工作的责任心直接关系到停电计划的优劣，会造成工作量安排不适当，造成调度人员和检修人员有时超负荷工作，增大了工作中出错的几率，浪费人力资源。要保证计划安排的合理性和科学性，需要大量的有效信息的支持，目前难以对这方面的信息进行整合和集成，以至于难以实现停电计划优化安排、难以减少停电次数和停电时间。

在对停电计划的现状及问题进行分析后可知，配电网停电计划管理的难点主要在于停电计划如何拟定以及停电计划如何合理进行排程，使得制定的停电计划更加安全、可靠、合理，本文就从这两点入手，在综合考虑现有外围系统的数据的情况的同时，不对现有外围系统进行改造只增加部分数据接口的情况下，提出了停电计划优化排程的模型和算法，并通过计算机编程实现。

3　检修计划智能排程模型和算法

检修计划排程的目的是对当前班组提交的所有检修计划安排科学合理的批准工作时间，其中经过捏合的一组停电计划自动安排在同一天进行，在满足设定的相关条件的情况下，尽量平均安排工作时间。

3.1排程前的准备

（1）排程之前首先确定工作周期，考虑到工作周期间有节假日不工作或不执行停电的情况，需要定义这段工作周期内的工作日和非工作日。

（2）为了保证调度员每天的工作能正常进行，可以根据实际情况设置调度员的每天最大工作量，即每天最大允许的停电计划个数，智能排程算法会保证每天安排的工作量不超标，如遇到人工安排导致超标，则会对超标的日期给出提醒。

（3）为了保证每个施工单位都能在一天内保证完成所有工作，可以根据实际情况设置好施工单位的每天最大工作量，智能排程算法会保证每天安排的工作量不超标。如遇到人工安排导致超标，则会对超标的日期给出提醒。

（4）确定工作周期内所有的保电任务，当停电计划影响到的用户里面涉及到保电用户时，智能排程算法会保证停电计划的执行时间不与保电期限冲突。

3.2排程规则制定

按优先级排序，排程的主要规则如下：

（1）如果检修计划没有批准工作时间但是工区在上报停电计划时已经初步确定了计划工作时间，则检查是否有保电冲突、工作量越限等情况，如果所有的检查都没问题，原则上尽量予以保留已安排的计划工作时间；

（2）如果检修计划已经具有了批准工作时间，即已经确定了该检修计划安排在哪一天执行，则检查是否有保电冲突、工作量越限等情况，如果所有检查都没问题，原则上尽量予以保留已安排的批准工作时间；

（3）对于既没有计划工作时间也没有批准工作时间的停电计划，由智能排程算法自动分派一个最合适的时间。时间的选择是从工作周期内（如一个月）选择一个最合适的时间，需要满足以下要求：

①当天不是节假日；

②当天不存在与该计划冲突的保电任务；

③检查实际已经安排的工作量情况，根据权重选择工作量最小的一天，主要检查内容包括：统计当天已安排的调度实际工作量，尽量保证当天调度的工作量不越限；以及当天所有已安排的施工单位实际工作量，尽量保证当天所有施工单位的工作量不越限；

④如果符合条件的有多个选择，则检查理论工作量情况。具体为如果将该检修计划分派在某一天，检查对后面的检修计划分派是否造成影响，选择影响最小的一天，主要检查的内容是在后面的检修计划保留已安排时间的情况下：

统计当天已安排的调度理论工作量，尽量保证当天调度的工作量不越限；

统计当天所有已安排的施工单位理论工作量，尽量保证当天所有施工单位的工作量不越限；

⑤如果检查理论工作量情况还是有多个符合条件的选择，则选择工作量权重最小的日期中的第一个。

3.3智能排程算法设计

图3.1　智能排程算法流程图

（1）补充批准工作时间

检查所有检修计划的批准工作时间是否已经被设置，对于已经有批准工作时间的检修计划，保留已有的批准工作时间。

对于没有批准工作时间但有计划工作时间检修计划，将计划工作时间作为批准工作时间，如果该检修计划经过捏合，则把所有相关被捏合的检修计划的批准工作时间都设置为相同时间。

对于没有批准工作时间也没有计划工作时间的检修计划，不作任何处理，由排程过程自动计算得出。

补充设置完批准工作时间之后，对所有检修计划进行排序，将有批准工作时间的检修计划排在前面，没有批准工作时间的检修计划排在后面，保证排程过程优先处理已有批准工作时间的检修计划。

（2）检查已安排的批准工作时间

检查已安排的批准工作时间是否合理，主要检查的过程是：

首先检查安排的批准工作时间当天是否与保电任务相冲突，具体的方法是检查该检修计划影响用户是否有涉及到保电的用户，如果涉及到保电用户再检查该检修计划的执行时间与其保电期限是否有重叠，如果时间重叠，则判断为不合理的时间；

其次再检查安排的批准工作时间当天最大允许的检修计划个数是否超标，具体的方法是统计出安排在当天的所有检修计划，加上该条检修计划后（如果是捏合后的需要加上所有相关停电计划）是否过每天最大允许的停电计划个数，如果超过，则判断为不合理时间；

再检查安排的批准工作时间当天施工单位最大允许执行的检修计划数是否超标，具体的方法是查统计出该检修计划的施工单位在当天已被安排的检修计划个数，加上该检修计划后（如果是捏合后的需要加上所有相关检修计划）是否过施工单位每天最大允许执行的停电计划个数，如果超过，则判断为不合理时间；

最后对已安排的批准工作时间判断合理时间的检修计划，保留已安排的批准工作时间作为最终的结果；对于判断为不合理时间的检修计划，将已安排的批准工作时间清空，由智能排程过程自动分派一个合理的批准工作时间。

（3）自动分派批准工作时间

对于没有批准工作时间的检修计划和判断为不合理时间的检修计划，通过这个过程为检修计划自动分派一个合理的批准工作时间。该过程的关键点是对于工作量权重值的计算方法，通过对工作量权重值的计算，为科学合理的选择工作周期内的某一天作为停电计划的批准工作时间提供判断依据。

工作量权重的计算方法是：假定当天权重为W、当天安排的检修计划总数numOfPlans、当天每个施工单位的工作量crewTasksArray、每天允许执行的检修计划数maxPlanCount、班组每天允许执行的检修计划数maxPlanCountOfCrew：

①设初始权重值W=0；

②检查当天安排的检修计划总数是否超标，如 果numOfPlans-maxPlanCount0时 即 超 标， 则W+=maxPlanCount+ （numOfPlans-maxPlanCount）* 10000000；否则即不超标，则W+=numOfPlans；

③检查当天每个施工单位的工作量是否超标，循环crewTasksArray中的每一个施工单位工作量crewTasks：如果crewTasks-maxPlanCountOfCrew大于0时即超标，则W+=maxPlanCountOfCrew+（crewTasksmaxPlanCountOfCrew）*10000；否则即不超标，则W+= crewTasks；

权重值越大，说明当天调度员或者施工单位的工作量较大，排程时尽量不要把检修计划安排在权重值大的这一天；权重值越小，说明当天调度员或者施工单位的工作量越小，所以在排程时要尽量把检修计划安排在权重值小的某一天。

工作量权重分为实际工作量权重和理论工作量权重两种：实际工作量权重的核心算法是只考虑当前实际已经被安排了批准工作时间的检修计划，分析如果将检修计划安排在这一天，对实际已安排工作产生怎样的影响；理论工作量权重的核心算法是在保留检修计划原有批准工作时间的情况下，分析如果将检修计划安排在这一天，对还没有安排的停电计划产生怎样的影响。

自动分派批准工作时间的具体算法是，方法是首先在当前工作周期内除去所有节假日以及与保电任务冲突的日期，再统计剩下的日期中每一天的实际工作量权重，取实际工作量权重最小的一天作为检修计划的批准工作时间，如果最小实际工作量权重在多个日期内重复存在，则再计算具有相同最小实际工作量权重日期的理论工作量权重，取理论工作量权重最小的一天作为检修计划的批准工作时间。

在完成对所有检修计划的批准工作时间安排后，对排程的结果进行最后检查，由于要保留排程前已经设置好的批准工作时间，或者当前工作周期内的停电计划太多，可能会导致某一天的调度或施工单位的工作超标，对发生工作超标的情况自动给出提醒，可以由人工对排程结果做相应的调整。

4　结论

本文主要研究了检修计划智能排程算法，有效避开了节假日，避免了与保电任务的冲突，对调度和施工单位的工作量进行均衡分配，提出了一个科学的停电时间安排解决方案。目前该研究成果已在江苏省各地市单位全省推广应用，以首批应用的扬州为例，调度在平衡会前利用该算法对所有停电计划进行智能排程，形成报告在平衡会上作为参考，根据实际情况对排程结果做相应人工调整，排程算法会自动计算节假日、保电任务、工作量超标等情况，并及时给出提醒。

该研究成果通过科学合理安排各部门工作量以提高工作效率，通过将经过捏合的检修计划安排在同一时间执行，减少了停电次数和停电时间，提升了供电企业的检修计划管理水平。

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国家电网公司科技项目（配电生产检修管理关键支撑技术研究与开发：8300022813）。

何安宏（1982-），男，本科，助理工程师，从事电力信息化、配电生产管理技术研究和产品开发。

徐玮（1989-），男，本科，工程师，从事配电自动化技术研究和产品开发。

胡发林（1985-），男，本科，助理工程师，云南电网有限责任公司丽江供电局，从事电力基建工作。