供电系统检修计划决策系统的研究

摘 要 为了减轻检修计划编制人员的负担和降低检修中的错误率，设计了一种供电系统检修计划决策系统。该系统以使停电检修造成的损失最小为目标，考虑同时检修和互斥检修的约束条件，对检修计划进行优化制定和安全校验，并支持检修计划的统计与查询。实际系统检修计划制定结果表明，该系统是有效的，优化了检修计划的制定结果，保证了系统的安全稳定运行，最大限度的避免重复停电，减少用户的停电损失，达到电力系统和社会双赢的效果。

关键词 检修计划；决策系统；优化；安全校验

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）55-0112-03

Research on Transmission Equipment Maintenance Scheduling Decision-Making System

REN Zhi-yuan1,2, DONG Lei1

1. Department of Electric and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Beijing, China

2. Baotou Power Supply, Inner Mongolia Baotou, China

Abstract In order to reduce the burden of maintenance scheduling planner and reduce the error rate of the maintenance, a transmission equipment maintenance scheduling decision-making system is designed. Aiming at the minimum power losses caused by maintenance and considering the constraints of simultaneity and mutually exclusion, the system optimizes the result of the maintenance scheduling and checks its safety. The system also supports the query and statistic function of maintenance plan. The result of the actual system maintenance scheduling shows that the system is effective to optimize the result of maintenance scheduling and to ensure safe and stable operation of the power system. Therefore, simultaneously power outages are avoided at maximal degree and power loss of users is reduced, and power system and social are put in a win-win situation as well.

Keywords maintenance；scheduling；decision-making；system；optimization；safety；check

0 引言

在电力系统中，为保证系统持续可靠地向用户供电，必须对发、输、变电设备进行检修。正确的制定检修时间可以保证节约资金、人力，提高系统运行的安全性和可靠性，使检修所造成的损失最小。

众所周知，电力设备的检修与系统运行的可靠性和经济性有着密切的关系。根据供电设备的运行状况，适时地安排检修，使设备保持良好的工作状态，减少偶发事故，从整体上来看，既可以提高系统运行的可靠性，又可以延长设备的寿命，取得较好的经济效益。如何合理地制定设备的检修计划，使供电系统检修计划得以合理制定是一个值得研究的问题。

目前，电力企业积极推进电力自动化、信息化，提倡无纸化办公，但有些供电企业中供电设备的检修计划还是靠人工编制而成。在人工编制计划中，是凭借人的经验来安排设备检修计划的，这种方法在电力系统规模不是很大时，确实发挥了很大的作用，但这种安排方法在系统规模达到一定程度后就有其不可突破的局限性，包括可靠性得不到保证、资源浪费、效率低下、数据积累不完整、人员因素对检修计划的编制影响重大等等[1]。考虑到现有编制方式的种种弊端，对电力系统设备的检修计划进行研究有着重要的现实意义。一方面它能将计划编制人员从大量繁琐的工作中解放出来，另一方面它还能充分保证系统的安全可靠经济运行，最大限度的避免重复停电，减少用户的停电损失，从而达到电力系统和社会双赢的效果。

本文依据检修计划的编制思想与编制流程，设计了供电系统检修计划决策系统。该系统以使停电检修造成的损失最小为目标，考虑同时检修和互斥检修的约束条件，对检修计划进行优化制定和安全校验，并支持检修计划的统计与查询。

1 系统的基本设计理念

1.1 编制思想

设备检修是提高设备健康水平，保证设备处于良好状态下运行，确保安全供电的一项重要措施。计划人员在制定检修计划时，应遵循以下基本原则：

1）保证整个系统及其各个组成部分的安全运行；

2）保证整个系统继电保护与自动装置的配合，保证结线的可靠性、灵活性，便于消除事故，缩小事故范围，避免事故扩大；

3）尽可能保持对重要用户的安全可靠供电；

4）使系统内设备通过的负荷不超过允许值；

5）使系统内各处供电电压质量符合规定标准；

6）使地区系统在最经济的方式下运行。

在上述编制原则的指导下，加强地区输、配电设备在停电检修方面的计划性，明确设备停电的管理分工、审批程序，按照国家电网公司“应试必试，试必试准；应修必修，修必修好”的精神，保证安全，多供少损，制定地区停电检修管理规定，建立设备停电检修的正常秩序，减少临时停电的次数，消除事故隐患，提高供电可靠性。

1.2 考虑因素

编制检修计划的技术人员在安排检修计划时，需要考虑以下几个因素:

1）尽量避免重复停电。上、下级电网统一检修，下级电网的检修工作配合上级电网的检修安排；具有同一逻辑间隔的设备同时检修；

2）尽量减少停电损失，提高供电可靠性。尽量将检修工作安排在负荷低谷区以减少停电负荷；尽量减少停电时间；

3）错开互斥设备的检修时间，避免出现电气孤岛；

4）进行设备和线路的潮流越限校验和节点电压越限校验。

5）考虑检修人员检修路线的合理性；

6）考虑检修人员和检修设备的能力合理安排检修工作。

7）综合考虑预试检修、缺陷消除、工程进度以及地区潮流等各方面因素；

8）在保证电网安全经济运行的前提下尽量减少对工区申报计划的调整。

1.3 检修计划制定流程

根据检修计划的编制原则，从系统的经济性能考虑，选取供电检修计划制定的目标为：“使停电检修造成的损失最小”，即在制定检修计划的过程中最大限度的减少停电损失的负荷。

在检修计划的制定过程中，需要考虑的约束条件主要为同时检修和互斥检修。

1）同时检修：在一个系统中，一次停电可以解决的问题要全面解决，不允许因考虑不周，而发生重复停电解决同一系统问题。因此，有些设备必须同时检修。当月所有检修中，凡是使同一条线路、相同节点失电的检修，都认为是重复停电检修，在进行检修计划时间编排时，将重复停电检修安排在相同的时间段内，即在此检修计划执行过程中只允许停电一次[2]；

2）互斥检修：有些设备不能同时检修，因此在检修计划制定过程中不能安排在相同的时间段内。

月度检修计划的制定流程如下：

1）各生产单位将下月的检修计划上报。具体内容包括：

（1）属于网调、省调通中心调度的系统设备停电检修，各生产单位必须在每月13日前编制出下月5日~次月5日的检修计划，并上报生产技术处和地区调度各一份；

（2）属地区调度的设备停电检修，需于23日前提出下月5日~次月5日停电计划，并上报生产部、地区调度各一份；

（3）其它生产单位及大用户分局、农电公司、基建工程部、资产管理中心所属企业如需运行设备停电，应按上述填报时间提前两天向运行管理单位提出书面申请，以便一并纳入停电计划。

2）调度所方式组综合汇总各单位的停电检修计划后编制月度设备检修进度表，其目的是：（1）减少停电次数，提高供电可靠性；（2）对于涉及大用户的设备停电检修，必须考虑用户的利益，提前协商，减少用户的损失，同时提高供电部门的社会效应和经济效益；

3）市局生产技术处每月25日召开检修平衡会议，讨论调度所方式组编制的月度设备停电检修进度表，总结上月检修计划，安排下月检修任务；

4）各单位报调度所的检修计划中属于省中调调度的设备必须于18日前报调度所，统一由调度所方式组18日前向中调电话申请。中调方式科根据各单位所填报的月度检修计划，考虑到各单位的配合及系统备用容量的基础上编制下月的月度检修计划；

5）月度停电计划批准后，由地区调度按照月度计划项目及临时停电项目编制周停电计划并于网上。

3 系统模块设计

系统采用面向对象技术，开发平台为Windows操作系统和SQL Server数据库管理系统。该系统基于软件工程思想，采用模块化设计，实现检修计划的优化制定。其主要功能模块包括：基础数据管理模块、工区检修计划上报模块、检修计划制定模块、检修情况统计与查询模块。

3.1 基础数据管理模块

该模块可分为设备检修基础数据管理和电网数据管理两部分。设备检修基础数据主要有：设备名称、编号、容量、所属单位（公司）、固定小修费用、固定大修费用、固定小修周期、固定大修周期、强迫停电率等。电网数据主要有：全年各时段系统设备容量、预计负荷、储备极限等。

检修设备基础数据库的建立，有利于设备及电网基础信息的访问与调用，为检修计划的制定奠定基础。

3.2 工区检修计划上报模块

工区上报模块由3部分组成，分别是输变电设备检修申请、工区月度计划上报和数据校验。

根据电网公司制订的设备停电检修管理标准，分别由变电、输电设备停电单位的相关专责或相关技术人员制定安全可靠的变电设备停电检修申请。设备停电检修申请内容主要包括：申报单位，填报性质，申请开始时间，申请结束时间，申请停电的单位，申请停电日期，停电性质等等。

各工区将上报的检修申请进行汇总，形成工区月度计划并上报。上报后，需要对初始数据进行校验，对于不正确的申请给予提示和修改建议。校验内容包含：1）结束时间是否小于起始时间，是否有重复申报现象；2）根据检修基础数据库判断某设备检修时间是否在规定时间范围内。

3.3 检修计划制定模块

该模块包括月度检修计划制定和周检修计划制定两个模块。

3.3.1 月度检修计划制定

月度检修计划的制定可分为两步：

1）优化编制

根据检修申请内容，以“使停电检修造成的损失最小”为目标，考虑同时检修和互斥检修的约束条件，建立整数规划模型。执行优化计算，确定检修计划的初步方案。

2）安全校验

将上述优化的结果按单位时间（即一天）内，供电系统全网节点、设备最大有功传输容量（线路电压、线路潮流等上限）进行安全校验，如果满足安全约束，则为最优方案；如果不满足安全约束，则继续枚举下一种可行方案。

满足上述条件的即为最终月检修计划优化方案。

3.3.2 周检修计划制定

调度所方式专责根据下发的月度检修计划，加入临时检修项目，编制周停电检修计划。具体步骤与月度检修计划的编制类似。

3.4 检修情况统计与查询模块

在检修计划执行的过程中可能因为某种原因导致一些计划未完成，或在计划执行中加入了临检计划。该模块允许检修专工对制定好的检修计划的执行情况、完成情况进行归纳、整理和统计，以供各相关部门查询，并可为今后制定检修计划提供参考，便于对未执行和未完成的检修计划进行处理。

4 应用状况分析

表1 经优化编制的检修计划

采用本文所设计的供电系统检修计划决策系统，制定了包头地区电网2010年6月7日~6月13日的周检修计划表。由于周检修计划表包含30多条记录，在此仅列出部分片段。经该系统优化编制后，所得结果如表1所示。

对所得计划进行安全校验，得到最优计划如表2所示。

对比表1和表2可以看出：

1）表1中第3项停电计划因不满足安全校验而被取消。这是由于昆都仑电厂2#已停机，如沙召1线停电，将导致沙召2线越稳定极限，因此取消停电；

2）表1中第6项停电计划因不满足安全校验而被取消。这是由于昆都仑电厂2#已停机，如沙召2线停电，将导致沙召1线越稳定极限，因此取消停电。

经实际运行说明该系统可以优化检修计划的制定结果，使得所制定的检修计划更加符合实际，避免了系统线路潮流越限、节点电压越限等情况的发生，保证了系统的安全稳定运行。

5 结论

供电系统检修计划决策系统可以制定合理、经济的检修计划，这样，不但能大大减轻调度人员繁重的脑力劳动，提高了工作效率；还可降低检修造成的损失，提高电网的安全、稳定、经济运行水平，具有明显的经济效益。该系统是信息技术、电力系统计算分析技术等众多学科的综合协调应用，将为今后国内电力系统全局智能、协调运行提供具有普遍意义的理论依据和分析方法。

参考文献

[1]黄弦超．配电网检修计划优化问题的研究[D].北京：华北电力大学，2007.

[2]董雷，鲍海，齐郑，张粒子.一种供电系统检修计划自动制定系统的设计方法[J].现代电力，2001，18(3)：57-60.