[發明專利]一種電力逾齡設備檢修與退役雙層優化方法

在審

• 申請號: 202310231814.5
• 申請日: 2023-03-10
• 公開（公告）號: CN116342098A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 李旭陽;張龍;牛鑫;樊冰;禹紅偉;李大鵬;李勇杰;衛璞;徐焓娛;艾曉雨
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司經濟技術研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: G06Q10/20
• 分類號: G06Q10/20;H02J3/00;G06Q10/04;G06Q10/0635;G06Q50/06
• 代理公司: 鄭州知己知識產權代理有限公司 41132
• 代理人: 季發軍

本發明首先對檢修后的故障率回退進行量化建模；然后，上層以等年值成本最小為目標建立退役策略優化模型，下層以退役時間為約束，以剩余壽命期間的年總成本最小為目標建立檢修策略優化模型；最后，上層通過枚舉法決策退役時間，下層采用遺傳算法優化最佳檢修策略，及時開展逾齡設備資產投資方法研究，在保障電網安全運行的前提下降低生產成本，優化資產運營狀況、提高設備利用效率，促進電網企業整體資產精益化管理水平，指導資產管理中實際問題的有效解決，實現電網企業降本增效。

技術領域

本發明屬于電力系統資產管理技術領域，具體涉及。

背景技術

目前，電網企業通常以設備的役齡或狀態評價結果為判斷依據，安排設備的退役更換時間。這種決策方法容易導致健康狀態良好的設備提前退役或狀態劣化嚴重的設備繼續運行，不僅會給電網企業造成一定的經濟損失，而且設備自身的利用率及整個系統的可靠性也得不到保障。因此，制定有效的退役更換策略成為值得研究的重要問題。目前，為優化電網設備的退役更換策略，許多專家學者已經開展了大量研究，大多基于全壽命周期成本法，通過評估設備在其壽命周期內的成本或效益，從經濟學的角度決策退役更換時間。有的計算了在變壓器壽命周期內的初始投資成本、運行成本、檢修維護成本、故障成本、報廢成本，又將環境成本和社會成本納入全壽命周期成本中，以此確定設備的經濟壽命，但在成本模型中未考慮資金的時間價值。有的在計算全壽命周期成本值時考慮了成本的時間價值，但由于無法獲取全壽命周期內運行維護成本和停電損失成本的數據，只能采用一年的統計數據簡化計算，大大降低了模型的準確性。有的對設備未來的運行成本、中斷成本、檢修成本建立了預測模型，然后再以全壽命周期內等年值成本最低為依據確定設備退役更換的最佳時機，但預測模型是在假設維修成本滿足線性關系的前提下建立的，無法保證其合理性。有的等在考慮多方面經濟因素的基礎上，提出了變壓器經濟壽命的概念并給出評估方法，還考慮了現役變壓器和設想更新的參照變壓器的多種經濟性指標的差異,給出在役變壓器最佳或經濟更新時機以及不同時間更新效益的分析。也有以時間-成本坐標系運維成本曲線和退役成本曲線的交點作為設備最佳退役時間，給出定量確定電網主設備經濟退役點的方法。上述研究多是從初始投資和運行成本出發考慮經濟性，站在所分析設備的角度上確定設備最佳退役年限，而針對電力設備在退役環節涉及的成本構成考慮不夠全面，無法量化分析處置決策的綜合經濟性，決策的經濟性最優不能保證。

在研究中之所以無法對設備全壽命周期內的檢修成本、運行維護成本和停電損失成本進行準確預測，原因在于設備在未來時間內的檢修、故障具有不確定性。隨著設備不斷老化，尤其是進入耗損失效期后，設備的檢修及運維策略較之前出現明顯差異，相關成本數據也隨之發生變化。雖然有人引入役齡回退因子來預測檢修后的故障率，通過計算前后全壽命周期成本變化量和檢修后的費效比，對可靠性優先、經濟性優先和費效比優先的原則遴選最佳檢修策略。也有人提出用生命周期風險圖來量化經濟壽命和可接受風險區間，繼而建立檢修次數和檢修時間的優化決策模型。上述研究單從設備檢修層面出發，未考慮檢修后對設備運行狀態的影響，繼而影響退役時間。也有通過役齡回退因子來表征檢修效果，建立了檢修后的變壓器故障率模型，進而可以計算在不同更換時間下的相關成本和收益，選擇成本最低的方案作為更換變壓器的時機，但在模型計算過程中，認為每年都發生了檢修，這在實際工程中不一定經濟合理。另外有從系統效能的角度分析了檢修與退役之間的交互影響，提出一種考慮系統效能和風險的設備檢修/退役策略協同優化方法，但是在對故障率曲線進行修正時采用BP神經網絡，此方法基于大量的歷史數據，采集較為困難。

從以上分析可以看出，如何將檢修融入到設備的退役更換決策中還有待進一步研究。針對目前存在的檢修成本、停電損失成本無法準確預測，以及檢修與退役更換決策尚未綜合優化的問題，本發明提出一種電網設備檢修與退役更換策略雙層優化方法，該方法能直觀展示檢修對退役更換時間的影響，并輸出考慮檢修的全局最優退役更換策略。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的問題提供一種電網逾齡設備檢修與退役更換策略雙層優化方法，該方法能直觀展示檢修對退役更換時間的影響，并輸出考慮檢修的全局最優退役更換策略。