多目标决策分析的电网综合停电计划管理探析

多目标决策分析的电网综合停电计划管理探析

林栋1胡元博2田晓雷3宫译淳4李峥5

(1.2.4.5、国网北京怀柔供电公司北京市101400；3国网北京市电力公司北京100031)

摘要：采用科学方法制定停电计划能够有效分配停电时间，并实现各种资源的优化配置，从而避免重复停电，提升能源利用率，保证供电系统的可靠性运转。怎样才能在保证供电安全性和供电质量的前提下提高供电可靠性，是当前电力公司首先要解决的问题。本文通过综合分析综合停电计划，利用电网综合停电管理多目标决策模型，设计多目标决策分析下的电网综合停电计划的系统架构，并对单相接地故障在线定位方法进行探讨。

关键词：多目标决策分析；电网综合停电计划；管理

引言：

相关资料显示，我国城市供电可靠性远低于国外发达国家，在综合停电管理工作中还存在很多问题，比如供电效率低、工作量大等，因此提出了多目标决策分析模型，对电网综合停电计划进行有效管理。在这一模型中，决策变量为全部电力设备在特定情况下的停电时间组合，在保证电网正常运行的前提下，在特定时间内对经济资源进行合理配置，从而提高电网运行的可靠性。

一、综合停电管理

简单来说，综合停电管理就是指在对电网设备进行统一管理的过程中，确定停电工作的具体流程，合理制定停电计划。在开展综合停电管理工作时，需要电力资源与人力资源相互协调，制定科学的生产计划，同时将其落实到管理计划之中。生产计划在综合停电管理工作中占有绝对地位。在实际工作中，需要按照不同标准将生产计划进行分类。其中，可以按照工作性质进行划分，可分为技改修理、基建新投和设备于东测试；按照工作周期可以分为年计划、月计划和周计划。在这里对年计划、月计划和周计划进行简单介绍：

（1）年计划的计划周期最长，因此工作内容也更为复杂，主要包括预定测试、定期检查、基层新投、技术修整等工作。从某种程度上来说，年计划是从宏观层次对综合停电工作进行总体统筹，以此来避免短时间内同一设备出现重复停电的问题。

（2）与年计划相比，月计划的计划周期较短，但是在工作过程中，月计划的相关设计需要以年计划的内容为参考依据。本月需要完成的计划、消缺工作、临时故障处理和上月未完成的检修工作时月计划的主要内容。此外，在开展月计划时，还要对检修项目的停电风险以及各种风险之间的联动关系进行评估，以此来对停电次序进行统筹安排。

（3）周计划的计划周期最短，但是在实际工作中，周计划的工作内容更加细致，周详。周计划的相关内容需要参考月计划的内容来设定，一般是需要按照原来的计划，反复推理并进行批复，不断对停电计划予以完善。

二、电网综合停电管理多目标决策模型

结合当前电力企业对停电管理工作的实际需要，笔者从停电管理计划设计的可靠性、经济性和资源配置的最优性来确定目标函数，即F=（f1，f2，f3），在该函数中，F表示函数的最优解、F1表示经济性指标、F2表示可靠性指标、F3表示工作量的衡量性指标。该函数主要反映的是：通过进行可靠性评估、经济性和工作量均衡性方面进行分析，对多种停电方案进行定量评估，并进行比较[1]。其中F1主要描述电网的停电损失，主要涉及负荷削减原因造成的售电损失，以及由设备故障而造成的维修费用等方面的内容，这一指标的计算需要综合考虑电价、停电设备的集合，以及设备在停电时系统负荷损失量和停电检修成本、停电时间等因素。经济性指标不但要对由用户需求、工程接入计划和定期检修计划而造成的停电损失问题进行考虑，还要考虑各种外部因素引起的设备故障而造成的停电问题，只有这样，才能从整体上表现系统停电的经济性。F2，即可靠性指标主要借助电量、时间和频率来进行描述，因为在F1中已经对停电负荷损失和停电时间等问题进行了考虑，因此在此使用停电频率指标。对电力系统来说，综合停电方案属于一个拥有大量不等式约束的非线性离散型组合优化问题。在多种方案中，笔者使用精英策略和差分进化方法的有效性获取全局解集帕累托最优前沿。其中，差分算法的优势在于，能够进行随机运算、不用考虑导数的存在性与单峰性和假设的连续性等问题，具体如下：

一般情况下，在多目标的决策问题中，各个目标函数之间存在一定的冲突性和矛盾性，同一个解几乎不可能使几个目标同时达到最优状态，所以，在求解的过程中，通常很难在满足所有约束条件的情况下寻求一个最佳解向量，让所有目标函数同时达到最小。对此，在多目标优化问题上所获得的解通常不是一个，而是一组解的集合。为了更好的对这一问题进行优化，Pareto最优解就出现了。这一算法最早是由法国经济学家V.Pareto提出的，Pareto首先对经济领域中的多目标优化问题进行了理论研究，提出了Pareto最优性理论，随着这一理论的传播，现已经被广泛应用于机械工程、生产调度、生物科技和微电子学等多个领域中。在使用多目标决策方法对电网进行综合停电管理时，由于电网在可靠性、资源配置和经济性等方面存在较为严重的矛盾冲突，所以在引入多个目标函数时，难以找到一个最优方案使各个目标函数达到最优，并且各目标函数的数量纲不一样，也不能进行加权比较或者直接计算来确定孰优孰劣。因此，使用差分算法能够对多目标决策问题进行优化，使用Pareto占优(Paretodominance)原则，可以判断多目标优化的优劣，从而找到Pareto最优解集。

三、多目标决策分析下的电网综合停电计划的系统架构

使用B/S体系结构对停电计划进行综合优化设计，主要需要同时把数据库服务和应用服务装置在不同的硬件服务器上，这样能够显著提升系统的响应速度和负载能力。参考供电局网络分区原则，数据库服务器与应用服务器需要被部署在供电局内部网络，或者文件交换调度所需的物理隔离设备服务器上，所以在电厂信息系统被安置在两区或者三区的供电局不能进行直接访问的情况下，可以使用现有VPN设备进行扩容，并可以借助SSLVPN访问，获得三个区局信息系统中超过五十个电厂的支持，从而供电企业能够直接对内容网络进行访问。在考虑优化配电网停电计划时，需要考虑以下两项问题：

首先是多目标，即尽可能的提升供电可靠性程度，这一指标是对供电可靠性程度的最小值进行计算；减小用户停电计划的损失风险和人员安全风险；对工作量进行平衡，并建立评价模型，然后对每一项工作的工作量最佳区间进行计算，并优化最小方差；调整停电时间[2]。

其次是多个约束，也就是使用杆保持和约束，如果线路已经优化，就不要再考虑停电问题。其中需要对双电源的限制进行优化，来保证两个以上用户的电源不被同时切断；确保电力供应的限制，从而保证用户权力不再时间范围内切断。如果在负载被转移到过载的情况下，设备达不到过载要求时，对负载进行优化。必须保证优化的工作量不超过阈值[3]。

四、结语

综上所述，在智能电网运行和维护工作中，对停电计划进行综合优化是十分重要的。统一进行调度，能够进一步提升工作效率。这就需要电力企业要不断进行技术的优化和创新，对各种资源进行优化配置，并灵活运用，并让工作人员熟练掌握设备操作技巧，提升工作的精细化程度，为电力企业的长效、稳定发展提供强有力的保障，为我国电力事业的发展贡献力量。

参考文献：

[1]王晓文，赵彦辉.电力系统无功优化模型的研究综述[J].华北水利水电大学学报（自然科学版），2015，（02）：63-69.

[2]顾丹珍，徐瑞德.一种地区电网多目标无功优化的新方法-改进模拟退火算法[J].电网技术，2014，（01）：71-74.

[3]王志．基层供电企业实施供电可靠性管理的探究[J]．中国电力教育，2014，（15）：41．