摘要：本文论述了电网检修计划的概述及编制现状，并对检修优化模型及应用进行了探讨。
关键词：电网检修计划；优化系统；实现
随着电力系统规模的增大和结构复杂化，为确保其安全、可靠、经济运行，需对电力网络的检修计划进行适当优化。同时，建立合理的检修计划优化模型，以确保电力系统的安全、可靠和经济运行。
一、电网检修计划
1、检修计划概述。电网设备检修工作是保证配电系统正常运行的重要保障，能极大提高设备元件的安全性能，在最大程度上发挥电力设备的使用效率，提升电力企业的经济效益。目前，电网设备检修方式主要以提高可靠性为目的的定期检修方式，同时实施状态检修及事故检修。状态检修指的是以时间为标准的预防性检修，避免出现设备事故的发生。定期检修方式是目前最适合电网实际情况的方式，能在最大程度上保证电力设备的正常运行状态，增强电力系统的稳定可靠性，保证电力企业的经济效益。
2、检修计划的作用。检修计划指的是以电力设备的工作状态、设备缺陷及用户的需求为前提，合理设置检修设备的停电时段，主要有年检计划、月检计划及日检计划。设备检修计划的目的在于保证供电设备的正常运行状态，及时发现设备中的缺陷问题，并进行及时解决，从而提高电力系统的稳定可靠性，避免造成严重的事故。同时，检修计划有利于提高电力系统运行经济性。检修计划对电力系统的经济性影响表现为两方面：一是对供电部门而言，检修的直接费用是巨大的，另外，还有为保证供电可靠性而必须增加的检修备用容量的投资；二是对用户而言，停电所造成的损失也是巨大的。实施检修计划保证了统一的计划停电管理，有利于各个专业停电计划的优化和合并，即作为联合检修计划，使输电、变电和配电各专业的检修、改造和缺陷处理工作得到充分准备，综合检修得以有序开展，最大限度的避免重复停电。此外，按照检修工作“应修必修，修必修好”的原则，可以有效控制故障停电，避免临时检修事件的发生，减少经济损失。
二、检修计划的编制现状
我国的检修管理执行过程中一般采取扩大性大修、一般性大修、小修、临修等形式，按相关规定大修间隔时间为2-3年，小修间隔时问为4-8个月，检修项目、工期安排、检修周期均由上级主管部门根据经验制订。运作过程中，下级基层部门按照检修规程规定的检修周期和项目申报大、小修标准项目(主要覆盖一些常规的检查项目)，根据运行缺陷历史、检修经验和设备健康状况申报非标准项目(包括重要、复杂部件的更换、技术改造、更新改造)，最后由上级主管部门根据电网运行状况和资金情况统筹安排，制定检修计划。目前，电力系统各单位的调度机构的检修计划大多采用手工编制，对已使用信息管理系统(MIS)的单位，是将检修计划和执行结果输入MIS网，供调度员或其他生产部门查阅；有些单位采用检修计划自动编制软件，主要仍是根据电业局调度工作的实际情况，用计算机实现手工操作流程，即按照现有的手工编制步骤制定检修计划，完成检修计划的计算机化。这种软件为检修计划编制人员提供了计算机支持系统，减小了工作量，但大多未考虑检修计划的优化问题，所编制的检修计划只能称为是可行性计划，而非最优或较优的计划。
三、检修优化模型
电网检修计划实际上是一个多目标、多约束的优化问题。由于该问题的复杂性，一般难以建立统一的数学模型和优化算法。在电网检修计划问题中通常有2类目标函数：可靠性目标函数和经济费用目标函数。本文采用4个基本的优化目标：等备用容量、等备用率、缺电量最小以及备用方差最小。
1、目标函数。a.等备用容量：尽量使各时段的等效负荷值相等。
（1）其中， 
分別为第i、j时段的系统备用容量，等于系统装机容量减去相应时段的最大负荷和检修停运容量。b.等备用率：尽量使各个时段的等效空闲率（（装机容量-等效负荷）/系统负荷）相等。
（2）其中，
分别为第i、j时段的系统备用率，等于该时段的系统备用容量与最大负荷的比值。c.缺电量最小：缺电量是指等效负荷大于系统装机容量部分的总和。由于目前整个电网的负荷需求较大，系统的装机容量不足，所以在计算时为了尽量避免限电发生，引入了缺电量最小的目标函数。d.备用方差最小：备用方差是指等效负荷曲线的方差。备用方差最小实际也相当于使各个时段的空闲容量相等，计算过程中等备用容量法是采用启发式算法，将要安排的检修机组放在等效负荷最小的位置，这样可以满足各个时段等效负荷值到平均值之间的距离之和最小，但是不能满足等效负荷的方差最小。经多次计算结果表明，备用方差最小目标在优化计算过程中得到的方案是最好的，因它可以保证各个时段的等效负荷值尽量相等，同时可以保证缺电量达到最小。
2、约束条件。a.检修活动的连续性。一台机组开始检修后必须在一个连续的期间内完成，即：
（3）其中，Sk为检修持续时段（周数或月数）；tk为检修开始时段（第tk周或日）；mkt为检修时段，k=0时，时段t没有检修；k=1时，时段t处于检修状态。b.检修期间约束，指机组k的检修必须在给定的期间内进行，即：
（4）其中，S=｛1，2，…，k｝为研究周期内参与检修的发电机组集合；
为允许第k台机组安排检修的时间间隔的始、末时段。c.机组k一年检修次数。我国电网机组一年的检修次数一般为2次（1次大修和1次小修，当年无大修则为2次小修）。设2次检修的持续期间分别为Sk1和Sk2，则有：
（5）d.机组k 2次检修之间的最小间隔。设此间隔期间为B周，则：
（6）e.检修班组约束。一般情况下，同一电厂在同一时段内不能安排2台发电机组检修，此时Vn＝1，只有少数检修力量雄厚的电厂容许Vn＞1，但须满足：
（7）其中，Vr为电厂r的机组集合；Vrt为t时段检修班组数量。f.梯级约束。尽量让梯级电站中各个子梯级机组同时进行检修。g.区域约束。为满足电网系统各个区域的安全运行，必须保证每个区域各时段的检修容量小于规定的区域检修容量。
（8）其中，Md为d地区同一时刻最大检修容量；Rd为d地区所有检修机组。模型求解过程中充分结合启发式搜索与逐次逼近算法的优点，先采用启发式搜索方式获得检修安排的初始结果，然后以该结果作为逐次逼近算法的初始可行解，通过不断迭代逐步寻优，获得满足各类约束的最优结果。
四、应用实例
1、应用背景。本系统已在某电网公司投入运行，电网统调装机容量由8887.9 MW发展到目前装机容量为23839.25MW，其中水电14225.5MW，占总装机的59.67％；火电9535MW，占总装机的40％；风电78.75 MW，占总装机的0.33%。。500 kV输电线路由原来的12条增加到48条，总长度为6332km，220 kV输电线路由原来的102条增加到248条，总长度为11157 km。面对电网规模不断扩大，系统并未做任何调整，各个功能模块均运行稳定，检修模型及算法也得到了充分的验证。结果表明，系统不仅具有界面友好、操作方便快捷、系统扩展性好等特点，而且检修优化结果也达到了预期效果，减轻了人员计划检修安排的工作量，得到了业内人士的认可。
2、典型界面。在电网设备检修计划查询及跟踪界面，可以查询全年和某一时间段内的检修情况，只要查询时间范围内有检修的，界面中相应的电厂或输电线路会以不同颜色信息提示。在为检修优化修改界面、优化计算后，认为哪个检修安排不合理，可在图形中直接手动修改，方便操作员的人工干预调整，缩短编制检修优化方案的时间。界面中可针对每个电厂每台检修机组进行修改。
五、结论
电网检修计划是电力系统正常稳定运行的重要保障，能实现电力企业经济效益的最大化。因此，加强对电网的检修及优化工作，保证电网的供电稳定性，减少因设备检修而造成的经济损失，并保证电网安全。
参考文献：
[1]陈俊峰.电网检修计划优化研究[D].电力大学,2017.
[2]冯永青.电网检修优化模型探讨[J].工程学报,2017.
[3]黄弦超.电网检修计划优化方法的应用[D].电力系统自动化,2017.
论文作者:朱毓龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/28
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