电力系统检修计划优化问题研究王博

电力系统检修计划优化问题研究王博

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（国网安徽省电力有限公司岳西县供电公司安徽省安庆市246600）

摘要：电力系统的运行质量很大程度上依赖电力系统优化运行状态的增强，因此，对电力系统优化过程中的各项问题进行分析研究，能够使电力系统在后续的运行过程中获得更加高质量的运行状态，对提升电力系统的整体运行质量至关重要。

关键词：电力系统；优化运行；问题研究

随着我国电力系统技术应用状况的改善，很多社会领域对电力系统运行质量的要求持续提高，加强电力系统的改造力度，能够很大程度上提升电力系统的改造质量，分析电力系统的具体优化方案，并对各环节的执行情况进行调查，能够促进我国电力系统整体质量的优化。

一、电力系统国内外检修情况

作为能源消耗与温室气体的一大输出者，电力行业必须要不断开发更多的绿色、可再生能源才能够更好地满足行业增长需求，更好地缓解能源危机和温室效应。现今已经投入使用的可再生能源包括风力、水力、潮汐和太阳能等多种发电形式，而在这么多的可再生能源当中，风力发电技术已趋近成熟，所以，众多国家也越发重视风力发电技术的开发。我国风能资源极为丰富，具有较大的风力发电发展优势，且近年来政府部门大力扶植风电产业的发展。

电力系统检修计划就是为了保障系统的正常生产运行，检修过程中系统就必须停运，进而影响发电机组构成。因此，发电机组检修计划备受国内学者的关注，他们从不同方面对发电机组检修计划进行研究，并取得了一定成效。可将发电机组检修计划分为三个研究阶段：一是以研究电力系统供电可靠性；二是研究电力系统的经济性；三是研究电力系统的调峰能力和经济性。

二、影响电力系统安全性的因素

电力系统是一个极为复杂的系统，因此影响其稳定性的因素也是多方面的，下面是一些常见的因素：

（一）外部因素

外部因素通常包括自然因素和人为因素，其中自然因素又包括洪水、干旱、地震、冰雹、雷电、风暴、森林火灾等；人为因素包括工作人员操作失误、程序设置错误、人为蓄意的破坏等。

（二）内部因素

内部因素是指系统本身存在的导致电力系统无法正常运行的故障，具体包括：（1）对电力系统控制和保护出现故障，如继电器损坏、继电器运行障碍、断电器的操作失误等。（2）组成系统的部件出现故障，变压器、输电线、发电机等出现故障。（3）控制系统的计算机网络硬、软件出现问题。（4）信息系统灵敏度降低或失灵，监控任务不能顺利进行。另外，外部势力进入信息系统（如黑客）也有可能导致系统问题的出现。（5）电力系统一些不稳定因素可能损坏系统硬件，如频率、电压等急剧波动等。

三检修计划优化模型的建立

3.1目标函数

在电力系统检修计划中，目标函数可以分为单目标函数和多目标函数两类。其中，单目标函数包括经济性目标、实用性目标以及可靠性目标。传统的检修计划通常对经济性目标考虑的较多，目的是为了能够有效的降低费用，并将可靠性作为约束性条件。随着电力系统规模的不断发展，检修的问题日益复杂化，针对这种情况，多目标函数被逐渐的引入到检修计划中来。

（1）经济性目标函数，在这类函数中，通常包含着生产费用和设备检修费用。设备检修费用包括在长期的运行中，设备由于磨损而产生的费用以及增加人工而出现的额外费用。生产费用指的是由于停电而导致出现损失的电费。

通过对相关文献的分析，一些案例中使用了经济性指标，将检修产生的费用与停电产生的费用相加，其和最为最小的目标函数。还有一些文献中的案例对电力市场的环境进行了充分的考虑，把由于检修导致线路潮流变化而出现的无功缺额而增加的购买无功的费用也算到经济性目标函数里面。

（2）可靠性目标函数，可靠性目标函数又可以分成随机与确定两个类别。确定的目标中，如果一个设备停止运行，那么其它设备还能够保持最大的电力供应能力，将其作为目标函数。使用确定性目标函数的时候，通常会认为设备运行状态会一直很好，但实际上运行后各个阶段是有一定的差异的。随机性目标函数对由于故障而导致的停机以及设备可利用率的不稳定性进行了充分的考虑，这样就使得目标函数与实际更加符合。

通过分析相关的文献，一些文献中的实例对机组检修时所占用的一部分备用容量进行了考量，因此，将剩下的净备用容量的最大化来当做目标。还有一些文献中以提升供电的可靠性作为最终的优化目标，并且把每一次停电的户数和停电持续的时间相乘得出的积作为目标函数。

3.2多目标优化函数

对检修计划进行优化的目标是多样化的，目前许多文献中所采用的方法是对每个函数进行相加，之后再将其转化为单目标函数，这种算法会将一些函数所具有的功能抹杀掉。除此之外，使用单目标函数对于最后的优化结果分析也是不利的，所以为了能够有效的对检修计划进行优化，应该将多目标理论应用到检修计划优化中来。

通过分析相关的文献，一些文献提出了两种检修计划优化法：其一，使用线性加权来对多个目标函数进行转化，使其成为单个目标，把停电带来的损失负荷以及检修的工作量的加权作为目标函数，在此基础上建立优化模型；其二，对检修的经济性与可靠性之间的平衡问题进行了充分的考虑，为了能够反映出可靠性以及经济性，使用期望缺供电量以及维修成本来进行。

3.3约束条件

为了能够确保检修计划切实可行，必须设定相应的约束条件。约束条件主要包括技术约束、资源约束以及系统运行约束三类种。

（1）技术约束条件，所谓技术约束是指在进行检修的时候，必须要遵守相关的技术规范，按照上级部门的要求进行工作。技术约束包括检修时段的约束、持续时间的上下限、连续性的要求、检修顺序、同时检修以及不可变更的检修等几个方面，每个方面都有各自具体的要求，需要按照规章制度严格遵守。

（2）资源条件约束，所谓的资源约束指的是该电力企业所拥有的检修人员、检修设备包括车辆等资源。按照不同的要求可以将资源约束分为以下几个方面：其一，多组可用检修人员，分类标准是依据专业以及地理位置来划分；其二，同时检修容量约束，分类标准是检修设备以及备品备件等。

（3）系统运行条件约束，所谓系统运行条件约束，指的是在对设备进行检修的期间，除了要确保电力用户用电的可靠性，同时还要确保电力运行的安全稳定。一般情况下，为了确保电力系统运行的稳定性，必须要考虑支路潮流、网络连通性、系统运行的网络辐射性等方面。

在进行电力检修计划优化模型建立的时候，对于上面提到的约束条件，应该根据实际情况进行考虑，无需将所有的约束条件都考虑进去。通过查找相关文献，一些文献的论述中对基本的检修资源、时间以及潮流约束进行了考虑，同时运用缺供电约束来对可靠性进行保证。

对于以上所提出的约束条件，一重要性也各不相同。有一些约束条件是必须要满足的，而有一些就可以不用太多考虑。需要特别重视的约束条件，比如检修计划时间段以及与系统安全运行有关的约束等；对于人力和资源的要求灵活性比较大，可以根据实际情况来考虑。

结术语

电力系统未来的主要发展趋势就是要进行大规模的可再生能源开发和利用，要充分考虑到的就是要利用大规模反调峰性和波动性对电力系统造成的调峰压力，从而做好电力系统检修计划优化研究工作，提高电力系统调峰压力，进一步提升电网调峰能力。广大电力工作者必须要从长远考虑，构建系统检修计划优化模型，推动可再生能源的深入研究。

参考文献：

[1]黄立新.智能电网条件下输电检修优化模式与实施方案研究[D].华北电力大学，2013.

[2]周小艺，唐磊，田方媛，等.电力系统检修计划优化问题研究[J].华北电力大学学报（自然科学版），2014（6）：67-74，87.

[3]高华峰.电力业扩报装速度影响因素分析[J].电力科技信息，2014（16）.