[發(fā)明專利]一種配電設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811450296.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109583601B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅鳳章;張?zhí)煊?/a>;王成山;劉躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/20
• 分類號(hào): G06Q10/20;G06N3/126;G06F18/20;G06Q50/06
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學(xué)欣

1.一種配電設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化方法，所述的配電設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

步驟1)構(gòu)建設(shè)備多狀態(tài)轉(zhuǎn)移馬爾科夫鏈；

步驟2)在設(shè)備多狀態(tài)轉(zhuǎn)移馬爾科夫鏈基礎(chǔ)上構(gòu)建含有檢修行為的設(shè)備多狀態(tài)轉(zhuǎn)移馬爾科夫鏈；

步驟3)在步驟2)的基礎(chǔ)上建立設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化模型；

步驟4)應(yīng)用遺傳算法求解步驟3)中的設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化模型；

其特征在于：在步驟3)中，所述的在步驟2)的基礎(chǔ)上建立設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化模型的方法是：

3.1)構(gòu)建設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化模型的決策變量；

設(shè)備狀態(tài)檢修策略優(yōu)化模型的決策變量包括巡檢周期λ_I和檢修方式；巡檢周期λ_I為大于零的連續(xù)變化的實(shí)數(shù)，表達(dá)方式簡(jiǎn)單，用λ_I表示即可；但檢修方式為離散變量，檢修方式的離散變量的表示方法如下：

為了計(jì)及不同檢修方式對(duì)設(shè)備可靠度的影響，在步驟2)構(gòu)建的含有檢修行為的設(shè)備多狀態(tài)轉(zhuǎn)移馬爾科夫鏈基礎(chǔ)上，構(gòu)建增加檢修方式?jīng)Q策變量的設(shè)備多狀態(tài)轉(zhuǎn)移馬爾科夫鏈；首先構(gòu)建檢修方式?jīng)Q策向量s＝[s₁₀,s₁₁,s₂₀,s₂₁]，向量中的元素s₁₀和元素s₁₁表示當(dāng)設(shè)備狀態(tài)處于異常狀態(tài)S₁時(shí)，是否進(jìn)行小修的決策變量，如果決策是進(jìn)行小修，則元素s₁₀＝1，元素s₁₁＝0；如果決策是不進(jìn)行小修，則元素s₁₀＝0，元素s₁₁＝1；元素s₂₀和元素s₂₁表示當(dāng)設(shè)備狀態(tài)處于嚴(yán)重狀態(tài)S₂時(shí)的維修方式?jīng)Q策變量，如果決策是進(jìn)行小修，則元素s₂₀＝0，元素s₂₁＝1；如果決策是進(jìn)行大修，則元素s₂₀＝1，元素s₂₁＝0；當(dāng)巡檢人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備出現(xiàn)劣化時(shí)，即設(shè)備狀態(tài)為異常或嚴(yán)重狀態(tài)，4個(gè)決策變量取不同的值時(shí)，會(huì)有以下4種檢修方式：

(1)①③方式：檢修方式?jīng)Q策向量s＝[1?0?1?0]，檢測(cè)到異常狀態(tài)S₁則小修，檢測(cè)到嚴(yán)重狀態(tài)S₂大修，盡量使設(shè)備保持最佳的正常狀態(tài)S₀；

(2)①④方式：檢修方式?jīng)Q策向量s＝[1?0?0?1]，檢測(cè)到異常狀態(tài)S₁和嚴(yán)重狀態(tài)S₂都小修，使設(shè)備退回到前一個(gè)狀態(tài)；

(3)②③方式：檢修方式?jīng)Q策向量s＝[0?1?1?0]，檢測(cè)到異常狀態(tài)S₁不維修，只有檢測(cè)到嚴(yán)重狀態(tài)S₂后大修，使設(shè)備狀態(tài)恢復(fù)到正常狀態(tài)S₀；

(4)②④方式：檢修方式?jīng)Q策向量s＝[0?1?0?1]，檢測(cè)到異常狀態(tài)S₁不維修，只有檢測(cè)到嚴(yán)重狀態(tài)S₂后小修，使設(shè)備狀態(tài)退回到異常狀態(tài)S₁；

3.2)構(gòu)建狀態(tài)檢修策略優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)；

以系統(tǒng)缺供電量EENS為例，并將其轉(zhuǎn)換為停電懲罰，與檢修成本一起作為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)；如下式所示：

式(1)中C_EENS表示系統(tǒng)由于停電的懲罰，它與系統(tǒng)缺供電量EENS和單位停電量懲罰系數(shù)k_EENS有關(guān)；C_M為檢修所發(fā)生的人工成本，包括巡檢人工成本、小修人工成本、大修人工成本和故障維修人工成本；D_I、D_minor、D_major和D_F分別為巡檢、小修、大修和故障維修的時(shí)長(zhǎng)，單位為小時(shí)；k_I、k_minor、k_major和k_F分別為時(shí)長(zhǎng)的成本系數(shù)，單位為元/小時(shí)；

3.3)設(shè)定狀態(tài)檢修策略優(yōu)化模型的約束條件；

狀態(tài)檢修策略優(yōu)化模型中的約束條件包括設(shè)備的狀態(tài)概率轉(zhuǎn)移約束、系統(tǒng)可靠性指標(biāo)與設(shè)備停運(yùn)率之間的等式約束以及決策方案之間的沖突約束；

3.3.1)設(shè)備狀態(tài)概率轉(zhuǎn)移約束如式(2)所示：

式(2)中X₀表示設(shè)備處在正常狀態(tài)S₀的概率；X₁表示設(shè)備處在異常狀態(tài)S₁的概率；X₂表示設(shè)備處在嚴(yán)重狀態(tài)S₂的概率；X_F表示設(shè)備處在故障狀態(tài)S_F的概率；X_I0表示工作人員在巡檢該設(shè)備時(shí)，檢測(cè)結(jié)果為設(shè)備處于正常狀態(tài)的概率；X_I1表示工作人員在巡檢設(shè)備時(shí)，檢測(cè)結(jié)果為設(shè)備處于異常狀態(tài)的概率；X_I2表示工作人員在巡檢設(shè)備時(shí)，檢測(cè)結(jié)果為設(shè)備處于嚴(yán)重狀態(tài)的概率；

3.3.2)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)與設(shè)備可靠度的等式約束如式(3)所示：

EENS＝EENS_F+EENS_major+EENS_minor

EENS_F，EENS_major和EENS_minor滿足以下條件:

式(3)中，EENS_F、EENS_major和EENS_minor分別代表由于設(shè)備故障、設(shè)備大修和設(shè)備小修所引起的缺供電量；矩陣A、B和C表示該設(shè)備的停運(yùn)對(duì)系統(tǒng)中所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的三類停電量的影響；D_F表示故障修復(fù)時(shí)間；T_sw表示隔離開(kāi)關(guān)操作時(shí)間；T_op表示聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)操作時(shí)間；F_major和F_minor分別表示設(shè)備大修和小修的頻率；

3.3.3)檢修方式之間的沖突約束如式(4)所示：