綜合停電檢修計劃系統中平衡模型設計與應用

袁紅梅 ，楊 軍 ，劉志仁

(1.無錫供電公司，江蘇 無錫 214061；2.江蘇電力信息有限公司，江蘇 南京 210024)

電網設備停電檢修是電力系統運行中非常重要的一項工作,設備停電檢修計劃如何安排直接影響到供電企業和社會用戶的經濟利益，對電力系統的安全性和經濟性具有重大影響。建立停電檢修管理決策分析系統，對停電檢修計劃進行智能化管理，可以大幅度提高停電檢修計劃編制的效率及精益化水平。

1 停電檢修計劃管理決策分析系統

目前的綜合停電檢修計劃管理主要存在以下問題[1，2]：（1）工作量大，效率低。電力設備隨著電力系統規模的增大而逐年增多，電力網絡也日趨復雜，造成了編制停電檢修計劃工作量較大，工作效率較低。（2）可靠性低。停電檢修計劃目前屬于人工方法編制，對設備停電時間及停電的頻率控制不精確，導致重復停電；同時在編制計劃中存在靜態安全分析不準確、電壓越限、存在潮流等問題。（3）人員因素影響較大。計劃編制人員的工作經驗、專業技術能力及對工作的責任心直接關系到計劃編制的優劣。

針對上述問題，可建立停電檢修管理決策分析系統，并通過以下幾個方面對停電檢修計劃進行科學化的管理及優化。（1）對于停電檢修計劃進行智能化管理。根據規則生成年度、月度停電計劃，對大規模、復雜繁瑣的停電計劃采用分層優化模型，通過部門內部優化、部門間協調優化、公司層面全局優化，解決停電計劃匯總、分類、排序、歸并等問題。（2）建立停電檢修計劃優化平衡分析模型。根據規則分析停電范圍，通過設備關聯關系，歸并停電設備；根據設置規則給出停電分析預警。引入基于專家規則庫的優化算法，建立完善停電綜合檢修計劃智能平衡判據，確保優化算法實用、高效。（3）建立供電可靠率及其他可靠性指標測算模型，提高停電檢修計劃編制的效率及精益化水平。建立可靠性指標測算模型，并結合月度停電計劃，根據每條線路停電所影響的用戶數和計劃停電時間，進而計算出停電時戶數，再預測可靠性各類指標值，以此提高工作效率，并切實做到指標的先算后用。

2 停電檢修計劃平衡模型

停電檢修計劃平衡模型（以下簡稱平衡模型）以綜合停電為原則，優化生產工作方案，建立部門優化、協調優化、全局優化三層優化框架，同時考慮可靠性預控要求，根據停電計劃分層優化模型，在全局優化層借助停電分析模型統籌考慮、合并關聯相關檢修計劃，做到一次停電檢修最大化，最大程度避免重復停電，努力提高電網可靠性指標。同時為完成可靠性預控指標，建立停電計劃平衡優化模型，借助可靠性指標測算模型，求取在滿足可靠性預控指標下最優停電計劃，完成綜合停電檢修計劃的智能平衡優化，平衡模型的具體結構如圖1所示。

圖1 停電檢修計劃平衡模型

3 平衡模型關系分析

平衡模型是平衡設備停電計劃的核心，定義了平衡各個設備停電的規則。以停電計劃為載體，通過合并、關聯計劃來實現停電計劃安排的合理化和精確化。依據平衡模型建立的綜合停電決策分析系統功能關聯如圖2所示。

3.1 停電計劃與設備

停電計劃可以包含多個主設備，由設備的項目周期和檢修策略生成，根據文獻[3]，具體規則如下：

圖2 綜合停電分析決策系統功能關聯示意圖

（1）生成110kV，35kV非省檢設備，和省檢220kV，110kV，35kV設備的年度停電計劃；

（2）變電一次設備需檢查其狀態檢修的檢修策略（A，B，C，D，E 等）及檢修策略組合 （如 ABDE，AE等），若其檢修策略和策略組合中存在策略A，B，C中任意一種則需生成年度停電計劃，否則不生成；

（3）若設備周期信息的“年度停電計劃生成時間”為空，表示沒有生成年度停電計劃，可以生成，否則不能生成；一旦生成了該設備的年度停電計劃，需要更新周期信息的“年度停電計劃生成時間”。

（4）變電一次設備的周期大于3年，如果其下次檢修日期在本年度的下下一年6月30號之前（包含6月30日），則生成年度停電計劃。

（5）變電一次設備的周期小于等于3年，如果其下次檢修日期在下一年12月31日前 （包含12月31日），則生成年度停電計劃；

（6）變電二次設備，如果其下次檢修日期在本年度的下下一年6月30日之前（包含6月30日），需生成年度停電計劃；

（7）輸電線路生成規則等同于變電一次設備。

3.2 主設備與陪停設備

平衡模型中停電計劃的設備信息由主設備和陪停設備組成。陪停設備的產生根據其與主設備的關系來確定。陪停規則具體如下：（1）間隔停役。若計劃中主設備為間隔內的某個設備，則此計劃的陪停設備取該間隔下的其他所有設備。（2）線路停役。若計劃中主設備為輸電線路，則此計劃的陪停設備包括該線路的各側間隔、支線及二級支線、各級支線的間隔、各間隔下的所有設備。（3）全部停役。若計劃中主設備為隔離開關，其所屬間隔為斷路器且該主設備調度編號末尾為3，則該計劃的陪停設備包括此開關間隔及其出線。

3.3 合并與關聯停電計劃

3.3.1 自動合并

同工區內的計劃才能相互合并；合并時，需根據用戶權限，取市級或縣域或工區范圍中所選年度的全部有效年度停電計劃進行合并。計劃方式為“周期”，計劃來源為“市公司”的計劃之間合并，計劃方式為“手工”，計劃來源為“市公司”的計劃之間合并，計劃來源為“省檢”，計劃方式為“手工”的計劃之間合并，計劃來源為“省檢”，計劃方式為“周期”的計劃之間合并，不允許混合合并。

合并時判斷計劃的主設備，若相關計劃的主設備是同一間隔下的變電設備，或同一主線下的輸電線路，則相關計劃合并為一條新計劃，原年度計劃狀態置為“被合并”。

算法分析與實現規則。獲取所有符合合并規則的計劃清單數據。變電：遍歷計劃清單，判斷是否為同工區、同一間隔、同計劃來源、計劃方式的計劃數據，如果為同一間隔數據，則進行合并。輸電：遍歷計劃清單，判斷是否為同工區、同一主線、同計劃來源、計劃方式的計劃數據，如果為同一間隔數據，則進行合并。

在日常使用過程中發現與實際業務場景存在偏差，原參與合并的計劃只有一個主設備數據，調整為一個計劃可以對應多個主設備數據，此變更帶來算法的調整，具體調整后算法分析與實現規則：（1）滿足規則計劃先獲取，通過計劃取所有主設備數據；（2）遍歷主設備數據（涵蓋計劃信息，間隔/主線信息）；（3）判定是否存在2條或者2條以上的主設備數據屬于同一個間隔或者主線，并且非同一計劃，如果存在，則將對應的計劃存放到MAP中，key為計劃的編號，value為相同值；（4）將已經判定過的設備數據從清單中剔除；（5）再遍歷主設備數據，判定是否存在2條或者2條以上的主設備數據屬于同一個間隔或者主線，并且非同一計劃，如果存在，判定滿足條件的所有設備對應的計劃在MAP中是否已經存在，如果存在，則將所有的計劃添加到MAP中，并且value值設置為已經存在的計劃對應的value值。

3.3.2 自動關聯

間隔關聯：若計劃中主設備在同一個間隔內，則這些計劃之間可以關聯。線路關聯：若計劃中主設備為輸電線路，且都在同一個主線路上，則這些計劃之間可以關聯。自動關聯的計劃默認執行年度為當年的未導入月度計劃有效的年度計劃；已關聯的不能重復關聯；同工區的計劃進行關聯。

算法分析與實現規則。獲取所有符合關聯規則的計劃清單數據。變電：遍歷計劃清單，判斷是否為同工區、同一間隔、同計劃來源、計劃方式的計劃數據，如果為同一間隔數據，則進行關聯。輸電：遍歷計劃清單，判斷是否為同工區、同一主線、同計劃來源、計劃方式的計劃數據，如果為同一間隔數據，則進行關聯。

3.4 層次關系

3.4.1 合并后的層次關系

合并后的計劃主設備及陪停設備取原計劃主設備及陪停設備的合計，去除重復設備。原計劃置為“被合并”狀態，在系統中查詢不出來。但是通過查看計劃來源為“合并”的計劃，可以看到該合并計劃是由哪些原始計劃合并而成的，停電計劃合并界面如圖3所示。

3.4.2 關聯后的層次關系

關聯年度停電計劃是將若干條年度停電計劃建立一種關聯關系，并不改變這些計劃中的數據，在系統中仍然是有效數據。建立關聯關系可以讓用戶在進行其他操作時看到相關聯的其他年度停電計劃，這樣給用戶提供數據支持。停電計劃關聯界面如圖4所示。

3.5 拓撲關系

平衡模型以一條主線為中心，它本身、開關設備、支線以及支線上的開關設備對應的計劃在實際的平衡過程中都將關聯在一起。運用平衡模型將停電計劃自動拓撲關聯如圖5所示。

4 平衡模型對象與屬性分析

設備模型對象以停電計劃為載體，包含設備信息。設備模型對象如圖6所示。

在進行對象屬性分析時，設備的相關信息，例如間隔單元或者主線，將存放于設備對象上。業務實體的重點在于信息結構的設計，它是整個數據庫系統設計的關鍵，獨立于邏輯結構設計和數據庫管理系統（DBMS）。現實中一組具有某些共同特性的行為對象就可以抽象為一個業務實體。對象類型的組成可以抽象為實體的屬性[4]。

圖5 停電計劃拓撲關聯示意圖

5 實踐成效

該項目依托國家、企業、行業標準，充分考慮綜合停電檢修計劃編制過程中各類業務需求，構建停電計劃分層優化模型，以綜合停電為原則，逐級輔助決策優化，在各層面統籌安排各類停電檢修計劃，滿足電網可靠性管控要求。根據相關標準規定以及業務規則自動產生、合并、關聯、優化停電計劃的功能；同時依據可靠性指標測算模型，定義各類設備可靠性的計算公式，實現自動預警檢查和報表分析功能；將綜合停電檢修計劃決策分析系統全面納入綜合停電檢修計劃編制的全過程，編制統一的綜合停電檢修計劃業務流程規范，有利于指導全省開展綜合停電檢修工作。

該項目運用ETL數據庫同步技術，可以直接通過ETL服務器實現庫與庫之間、表之間的同步，解決生產系統與綜合停電系統基礎數據的同步問題。利用webservice技術，解決綜合停電系統與生產系統的綜合停電計劃的同步以及批復功能，實現與生產系統的無縫對接。

6 結束語

綜合停電檢修計劃決策分析系統在無錫供電公司應用良好，已達到綜合停電檢修計劃多層優化及建立供電可靠率及其他可靠性指標測算模型的目的，在保證供電可靠率指標可控、能控和在控的同時與停電優化模型完成合理對接。后續還需補充完善業務規則，提高綜合停電檢修計劃決策分析系統的平衡優化能力，使之更加完善、更智能化。另外待加強與生產管理系統（PMS）、調度管理系統（OMS）的緊密結合，減少人工干預的步驟，提高工作效率。

[1]牟善科.電網檢修計劃安排與優化系統的研究與實現[D].浙江：浙江大學碩士論文，2007.

[2]杜 明.基于J2EE平臺的停電計劃管理系統的研究與實現[D].武漢：武漢理工大學碩士論文，2005.

[3]DL/T 393—2010，輸變電設備狀態檢修試驗規程[S].

[4]翁芳芳，林 俐，楊以涵.CIM模型與關系模型的一種映射方法的探討[J].現代電力，2005（4）：25-29.