电网检修计划优化编制方法研究及应用

电网检修计划优化编制方法研究及应用

聂思宇

内蒙古电力（集团）有限责任公司锡林郭勒供电分公司  内蒙古自治区锡林郭勒盟 026000

摘要：近年来随着电网的快速发展，电网结构日益复杂、设备不断增多，同时主网与各地区电网交错互联，任何一个设备停电检修都会对其他设备造成影响，这都给检修计划编制工作带来困难。对于年计划和月计划的编排大都依据检修优化模型确定初始检修方案，对于周计划和日计划是以电网安全稳定运行为基础，然后再结合人工经验调整形成最终发布的检修计划。该系统检修网络模型，与已建检修计划申报系统、检修优化系统、一体化检修票管理系统等无缝连接，形成时间轴上不同时段的检修网络图，并建立相应的检修知识库，为电网方式计划人员确认检修计划合理性提供可视化、智能化辅助决策手段。

关键词：电网检修；计划编制；方法

电力设备计划检修作为供电企业日常运行的重要工作，是提高设备健康水平、保证电网安全运行和持续可靠供电的一项必要措施。电网检修计划主要依靠人工编制完成，受专业技术能力、工作经验等人为因素影响较大，缺乏对检修经济效益和供电可靠性的考虑。目前关于电力系统检修计划编制的研究主要集中在机组检修计划优化上，对电网检修计划优化的理论研究和实际应用则处于初步阶段。

一、检修计划优化方法

电力系统检修方式经历了从＂故障检修＂到＂计划检修＂再到＂状态检修＂的发展过程。最初的电气设备检修是基于故障的检修，即计对已经发生的电气设备故障开展有针对性的检修工作，送种方式属于一种事后的检修和补救措施。而计划检修是针对设备定期巡视结果、电气设备使用寿命周期和运行持性等开展检修工作，具备很强的计划性，起到＂事前预防＂的效果。而状态检修则是根据分析反映电气设备运行状态的特征变量及其变化趋势，根据电气设备处于不同的＂状态＂开展检修工作。

二、检修网络模型构建

可视化主要的优点在于它将数字信息直观地作用于人的视觉系统，使技术人员能迅速地从采集的数据或复杂的数字计算结果中获得信息，而省去了繁杂的数据分析工作，减轻了人员的工作量和思维负载，又使人能够把精力集中在问题的本质上而不是耗费在了解问题的现象上。

1、图形元件定义。绘制和编辑不同类型的电力图形元件是检修网络模型最基础、也是最重要的功能。电力系统的图形元件都是由点、线、矩形、圆、文字等基本图形组成的，利用这些基本图形可以“组装”任何一种电力系统。采用以下方式来表示图形元件及其检修状态：

1）形状和颜色。根据形状的不同来区分不同类型的图形元件，采用矩形表示电站，红色代表火电站，蓝色代表水电站；采用双同心圆表示变电站；采用圆形加双斜线表示开关站；采用直线表示线路，蓝色代表500 kV 线路，红色代表220 kV 线路，黑色代表110 kV 线路。

2）大小。根据元件大小来区分同一类型不同电压等级的图形元件，分别以大、中、小号表示500kV、220 kV、110 kV 变电站和开关站。

3）动画。运用图形闪烁或渐变来表示当前设备元件的检修状态，如当500 kV 线路处于检修状态时相应图形元件将以蓝黄交替闪烁；当变电站处于检修状态时则以由大到小、由浅入深渐变闪烁，从而给工作人员很醒目的提示作用。各种图形元件都具有自己的属性和数据，如：名称、坐标等，在检修图形绘制的过程中，首先创建所需图形元件对象并赋值，然后根据元件坐标信息确定元件位置，最终产生实时检修网络拓扑图。

2、无向图描述网络拓扑结构。建立实用网络模型，实现图模一体化，是网络拓扑分析功能的关键。图是一种较线性表和树更为复杂的数据结构，被广泛应用于电力系统[2]。电网拓扑结构中包含大量的电源点、变电所和开关站，它们通过不同等级的电压线关联，组成一个巨大的网络，适合应用图进行描述，用节点表示各元件，边表示元件之间的连接线。则网络拓扑可描述为：

其中：节点集合T 是包括发电机、主变、开关、断路器等其他设备在内的非空集；边集合L 表示设备之间的连接线路，表示一个电源、多个变电站和数条线路组成的网络结构，根据各种设备和线路之间的关联关系，可以抽象为如图所示。

3、时间维度模型建立。对每个设备对象增加设备状态、投运时间和退役时间等描述信息以及网络拓扑结构关系。采用时间轴的模型机制，实现不同时间维度的电网检修网络模型，包括月检修模型、周检修模型和日检修模型，并在此基础上对模型的过去、现在和未来进行管理。以月检修网络模型为例，假设某月第a天计划投产设备i，第b天计划退役设备j，这样1～a-1天检修网络模型相同，a～b-1天检修网络模型相同，b～30天检修网络模型相同。

三、检修计划编制中的智能化管理

1、检修知识库。电网检修知识库融入了各种电气设备和线路的检修规则。在为编制检修计划提供辅助分析时，需要根据这些规则对检修基础数据进行关联性分析。随着标准、规程及导则中有关内容的变化，以及调度机构技术人员运行经验不断积累和增加，知识库要随时扩充、修改、更新，增强系统的诊断、辅助决策能力。

2、检修计划合理性辨别

电网检修网络模型不仅可以将检修计划信息进行可视化动态显示，同时也可以通过检修知识库对检修计划进行合理性辨别，采用BFS 算法遍历检修网络模型，检测出可能存在的不合理的检修计划安排。具体步骤如下：

1）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Q，检修冲突集合L。

2）从R 中选定起始节点r，存入队列Q。

3）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。

4）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6）执行；若为是则说明节点q 在当前时间点有检修计划安排，有可能存在于其他设备冲突的情况，执行下一步操作。

5）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。

6）判断队列Q 是否为空，若不为空，则直接跳转到3）执行；若为空，则进行下一步操作。

7）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。

3、动态可视化交互分析。电网检修计划是根据设备运行状况、存在缺陷以及用户用电需求，凭借经验对需要检修设备的停电时间做出预先安排。由于电网运行方式的多变性，仅依靠经验编制的检修计划很难完全避免错误的产生。因此，系统在设计研发时，就将人无可比拟的逻辑对比分析能力和计算机比人快千倍万倍的处理速度有机地结合起来，可以从多维度检修网络模型中发掘其变化的趋势以及深层次的原因，将人的作用加入到这个闭环控制系统中。通过本系统，方式人员可以对上报检修计划或编制检修计划进行预显示，分析检修计划的合理性，并及时做出调整。以日计划检修为例，系统将以15 min 为一个间隔提取全网设备检修网络模型数据，刷新电网检修拓扑图，将当前时刻全网检修情况动态地呈现出来，同时工作人员还可以对即将进行的检修安排进行可视化查看。当发现有检修安排不合理或出现错误时，可对检修计划进行临时调整，也可以通过添加临时检修计划来调整。当电网运行过程中出现紧急情况或是比较严重的故障时，调度人员可以通过该系统直接添加紧急故障检修计划，从而维护全网的稳定性。

基于检修过程的动态可视化展示，并结合人工经验构建了检修知识库，对可能存在的不合理检修安排进行自动提示和调整，为方式人员在编制检修计划过程中提供智能化、可视化的服务，极大地方便了检修计划的制定和提高了计划编制的合理性。

参考文献:

[1] 黄海峰, 曹阳, 宋鑫. 适应于智能调度的电网模型管理系统设计[J]. 中国电机工程学报, 2019, 10.

[2] 缪亚林, 卞正中, 缪相林. 可视化知识库智能建立的研究与实现[J]. 计算机工程, 2018, 31(22): 22.

[3] 缪相林, 孙超, 李彦. 电网检修计划设计的智能分析与可视化实现[J]. 西安交通大学学报, 2019(6):55.