CN106570567A - 一种主网检修多约束多目标评估专家系统及优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种主网检修多约束多目标评估专家系统及优化方法，主要包括：数据集成模块、电网检修计划综合评价模块、安全性评估模块、经济性评估模块、可靠性评估模块、历史数据库、指标模型库、检修能力评价模块、智能算法程序和智能人机界面；从而可以克服现有技术中标准化的状态检修无法满足多变的工作要求，实时监测和分析诊断技术还不成熟，虽然状态检修开展获取了比以往更多的信息，其提高了决策的正确性，但同时也大大增加检修决策复杂度。

Description

一种主网检修多约束多目标评估专家系统及优化方法

技术领域

本发明涉及电网检修技术领域，具体地，涉及一种主网检修多约束多目标评估专家系统及优化方法。

背景技术

电网停电检修计划编制是电力公司每年的一项重要工作。检修的主要目的是保障电网安全性、经济性和可靠性。随着电力工业的发展，电网检修模式也经历了变迁，在发展的初期，检修管理以故障检修模式为主。到了二十世纪中后期，则以定期检修为主。但进入21世纪后，这种检修模式的弊端和不足已越来越明显，一方面，随着电力技术的发展，电力设备的制造质量日益提高，各类检测技术和手段日趋完善；另一方面，由于电网规模的迅速扩大，继续沿用定期计划检修模式，由于检修针对项不强，不仅造成部分检修资源的浪费，又由于检修人员不足，而造成部分设备的失修。目前电力企业积极开展状态检修模式。状态检修是企业以安全性、经济性、可靠性为基础，通过设备状态评价、风险评估，检修决策，达到运行安全可靠检修成本合理的一种检修策略。

随着电力检修技术的进步，新模式也带来了新问题。一方面，标准化的状态检修无法满足多变的工作要求，另一方面，实时监测和分析诊断技术还不成熟。虽然状态检修开展获取了比以往更多的信息，其提高了决策的正确性，但同时也大大增加检修决策复杂度。为此需要应用新思路、新技术和新方法来综合评价检修计划合理性。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种主网检修多约束多目标评估专家系统及优化方法，以实现对可实现对主网检修计划可靠性影响的预测；同时根据国民经济影响对主网故障停电影响进行推理与查询，采用主网检修计划综合评价专家系统的智能算法，可寻找到主网检修项目优先级、各计划检修合理时长和人力投入需求的优化方案，进而实现电网运行安全性、经济性和可靠性的整体优化的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种主网检修多约束多目标评估专家系统，主要包括：

用于获取输变电设施台账参数、输变电设施运行状态信息、输变电系统回路台账参数和输变电系统运行信息的数据集成模块；

用于分析评估电网运行的安全性的电网安全性评估模块；

用于分析评估电网运行的经济性的电网经济性评估模块；

用于分析评估电网运行的可靠性的电网可靠性评估模块；

用于综合评价电网运行检修计划的合理性的电网检修计划综合评价模块；

用于根据实际发生各类故障抢修数据和各类计划检修数据,在检修计划模型库中寻找最接近的成熟案例的检修能力评价模块；

用于储存电网历史计划检修情况、故障停电情况，及对应其他模块记录的历史数据的历史数据库；

用于配置与查询参数输入以及实时监控或汇总历史报表的输出的服务端数据统计模块；

与服务端数据统计模块通过通讯端口进行通信的智能人机界面；

和包括多个多维主网检修计划评价的分析模型的指标模型库。

进一步地，还包括用以根据电网故障率、设施可靠率和停电国民经济影响，在所述网检修计划综合评价模块中寻找最接近的成熟案例的案例推理模块和用以根据所述最接近的成熟案例约束控制参数，寻找达到某类检修合理工时的参数的检修合理工时参数的检修工时评价模块。

进一步地，所述案例推理模块包括近似案例查询单元和最优解案例保存单元，所述近似案例查询单元用以根据电网故障率达标值、检修与故障反比相关系数和停电国民经济影响数据，在所述指标模型库中的检修模型寻找最接近的成熟案例，所述最优解案例保存单元用以保存以最高故障率限额下，经过经济性和可靠性调节后得到的新的案例并将该新的案例作为检修模型。

基于主网检修多约束多目标评估专家系统的优化方法，包括：

步骤1：数据集成模块获取输变电设施台账数据、输变电设施事件数据、输变电回路台账数据、输变电回路事件数据和检修计划任务来源数据；

步骤2： 将步骤1中数据集成模块获取的所有数据发送至服务端数据统计模块，服务端数据统计模块对数据进行处理，然后将更新的参数发送至安全性评估模块、经济性评估模快和可靠性评估模块；

步骤3：参数初始化，通过与历史数据最优工作状态进行对比，如果有近似历史，则配置参数传输至电网检修计划计划综合评价模块，并储存历史数据，结束检修，如果无近似历史，则通过案例推理模块对指标模型库进行查询与推理，寻找最接近的成熟案例，并通过检修工时寻找到检修合理工时的参数，输出配置参数；

步骤4：输出配置参数后，配置参数传输至电网检修计划综合评价模块，通过输入结果，分析出各类控制型指标的预计算结果，储存最优解，结束检修

进一步地，步骤2中，所述安全性评估通过评估检修计划开展所降低的风险值，来体现本次检修计划所提高的安全性，风险值计算方法：风险值（D）=概率指数（P）×频率指数（F）×严重程度（S）；所述经济性评估的具体步骤为：首先依据某类型工作历史三年消费比计算出该类工作的经济性指标值在平均值（α）和标准差（β），如果某计划的经济性指标值在（α±β）内，则默认判定合格；如果某计划的经济性指标值在（α±2β）内，则自动标识该计划需要细分列举说明；

所述可靠性评估时，以全年指标进行总体控，即要求考虑前期检修工作情况、当前检修计划情况和后期待安排计划情况，可靠性和电力负荷都具有季度波动性，因此可靠性评价以移动平均值的波动性作为动态管理基础。

本发明各实施例的一种主网检修多约束多目标评估专家系统及优化方法，由于主要包括：数据集成模块、电网检修计划综合评价模块、安全性评估模块、经济性评估模块、可靠性评估模块、历史数据库、指标模型库、检修能力评价模块、智能算法程序和智能人机界面；从而可以克服现有技术中标准化的状态检修无法满足多变的工作要求，实时监测和分析诊断技术还不成熟，虽然状态检修开展获取了比以往更多的信息，其提高了决策的正确性，但同时也大大增加检修决策复杂度。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明具体实施方式所述的主网检修多约束多目标评估专家系统的组成示意图；

图2为本发明具体实施方式所述的基于主网检修多约束多目标评估专家系统的优化方法中从数据集成开始的优化流程图；

图3为本发明具体实施方式所述的基于主网检修多约束多目标评估专家系统的优化方法的检修计划优化系统/人机界面启动的优化流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

具体地，一种主网检修多约束多目标评估专家系统，主要包括：

用于获取输变电设施台账参数、输变电设施运行状态信息、输变电系统回路台账参数和输变电系统运行信息的数据集成模块；

用于分析评估电网运行的安全性的电网安全性评估模块；

用于分析评估电网运行的经济性的电网经济性评估模块；

用于分析评估电网运行的可靠性的电网可靠性评估模块；

用于综合评价电网运行检修计划的合理性的电网检修计划综合评价模块；

用于根据实际发生各类故障抢修数据和各类计划检修数据,在检修计划模型库中寻找最接近的成熟案例的检修能力评价模块；

用于储存电网历史计划检修情况、故障停电情况，及对应其他模块记录的历史数据的历史数据库；

用于配置与查询参数输入以及实时监控或汇总历史报表的输出的服务端数据统计模块；

与服务端数据统计模块通过通讯端口进行通信的智能人机界面；

和包括多个多维主网检修计划评价的分析模型的指标模型库。

还包括用以根据电网故障率、设施可靠率和停电国民经济影响，在所述网检修计划综合评价模块中寻找最接近的成熟案例的案例推理模块和用以根据所述最接近的成熟案例约束控制参数，寻找达到某类检修合理工时的参数的检修合理工时参数的检修工时评价模块。

所述案例推理模块包括近似案例查询单元和最优解案例保存单元，所述近似案例查询单元用以根据电网故障率达标值、检修与故障反比相关系数和停电国民经济影响数据，在所述指标模型库中的检修模型寻找最接近的成熟案例，所述最优解案例保存单元用以保存以最高故障率限额下，经过经济性和可靠性调节后得到的新的案例并将该新的案例作为检修模型。

基于主网检修多约束多目标评估专家系统的优化方法，包括：

步骤1：数据集成模块获取输变电设施台账数据、输变电设施事件数据、输变电回路台账数据、输变电回路事件数据和检修计划任务来源数据；

步骤2： 将步骤1中数据集成模块获取的所有数据发送至服务端数据统计模块，服务端数据统计模块对数据进行处理，然后将更新的参数发送至安全性评估模块、经济性评估模快和可靠性评估模块；

步骤3：参数初始化，通过与历史数据最优工作状态进行对比，如果有近似历史，则配置参数传输至电网检修计划计划综合评价模块，并储存历史数据，结束检修，如果无近似历史，则通过案例推理模块对指标模型库进行查询与推理，寻找最接近的成熟案例，并通过检修工时寻找到检修合理工时的参数，输出配置参数；

步骤4：输出配置参数后，配置参数传输至电网检修计划综合评价模块，通过输入结果，分析出各类控制型指标的预计算结果，储存最优解，结束检修

步骤2中，安全性评估通过评估检修计划开展所降低的风险值，来体现本次检修计划所提高的安全性，风险值计算方法：风险值（D）=概率指数（P）×频率指数（F）×严重程度（S）；所述经济性评估的具体步骤为：首先依据某类型工作历史三年消费比计算出该类工作的经济性指标值在平均值（α）和标准差（β），如果某计划的经济性指标值在（α±β）内，则默认判定合格；如果某计划的经济性指标值在（α±2β）内，则自动标识该计划需要细分列举说明；

所述可靠性评估时，以全年指标进行总体控，即要求考虑前期检修工作情况、当前检修计划情况和后期待安排计划情况，可靠性和电力负荷都具有季度波动性，因此可靠性评价以移动平均值的波动性作为动态管理基础。

结合图1，本发明揭示了一种主网检修计划多约束多目标优化专家系统，用以优化主网检修计划的安全性、经济性和可靠性；其包括：数据集成模块、电网检修计划综合评价模块、安全性评估模块、经济性评估模块、可靠性评估模块、历史数据库、指标模型库、检修能力评价模块、智能算法程序和智能人机界面。以下具体介绍各模块。

数据集成模块，用于获取输变电设施台账参数、设施运行状态信息、输变电系统回路台账参数和输变电系统运行信息；

电网安全性评估模块，用于分析评估电网运行的安全性；

电网经济性评估模块，用于分析评估电网运行的经济性；

电网可靠性评估模块，用于分析评估电网运行的可靠性；

电网检修计划综合评价模块，用于综合评价电网运行检修计划的合理性；

检修能力评价模块，用于根据实际发生各类故障抢修数据和各类计划检修数据,在检修计划模型库中寻找最接近的成熟案例；

历史数据库，用于储存电网历史计划检修情况、故障停电情况，及对应其他模块记录的历史数据；

指标模型库，包括若干多维主网检修计划评价的分析模型；

数据统计模块，用于参数配置的输入与实时监控汇总/历史报表的输出。

检修能力评价模块，用于根据实际发生各类故障抢修数据和各类计划检修数据,在检修计划模型库中寻找最接近的成熟案例；

历史数据库，用于储存电网历史计划检修情况、故障停电情况，及对应其他模块记录的历史数据；

指标模型库，包括若干多维主网检修计划评价的分析模型；

数据统计模块，用于参数配置的输入与实时监控汇总/历史报表的输出。

作为本发明的一种优选方案，所述多目标优化系统包括：

案例推理模块，用以根据电网故障率、设施可靠率和停电国民经济影响，在所述主网检修计划综合评价库中寻找最接近的成熟案例；

检修工时评价模块，用以根据上述最接近的成熟案例约束控制参数，寻找达到某类检修合理工时的参数。

作为本发明的一种优选方案，所述案例推理模块包括：

近似案例查询单元，用以根据电网故障率达标值、检修与故障反比相关系数和停电国民经济影响数据，在所述指标模型库中的检修模型寻找最接近的成熟案例；

最优解案例保存单元，用以保存以最高故障率限额下，经过经济性和可靠性调节后得到的新的案例作为检修模型。

所述多目标优化系统包括安全性评估模块、经济性评估模块、可靠性评估和电网检修计划综合评价模块。案例进行多目标优化时，如果安全性评估不达标，则该计划被一票否决，安全性评估是通过评估检修计划开展所降低的风险值，来体现本次检修计划所提高的安全性。风险值计算方法：风险值（D）=概率指数（P）×频率指数（F）×严重程度（S）。

经济性评估时，首先依据某类型工作历史三年效费比计算出该类工作的经济性指标值的平均值（α）和标准差（β）。在实施案例中如果某计划的经济性指标值在（α±β）内，则默认判定合格；否则在检修耗时历史中查找类似案例，如果该计划经济性指标值在类似案例值区间内，则认定为经济性评估可通过；如果没有类似案例，则该计划要求提交额外材料进行人工评审。在人工评审通过时的该计划纳入到历史案例库中。

可靠性评估时，以全年指标进行总体控，即要求考虑前期检修工作情况、当前检修计划情况和后期待安排计划情况。可靠性和电力负荷都具有季度波动性，为此本案例可靠性评价以移动平均值的波动性作为动态管理基础。

可靠性评估时，从统计学角度看，要求年度内电网系统可靠性季度波动性与历史值基本相同，并且当期可靠性实际值应该在预测曲线的受控区域内。

多目标优化系统根据设置的目标参数，调节计划起始时间和计划工作时长，并分析临近检修计划合并对指标的影响。当某计划所要消缺的安全隐患风险较大，则人力优先和时序优先；同样某计划安排时，如果资源需求超出限额时，则可能产生检修超时转第一类非计划停运，此时需要进行检修计划平衡，调整检修时序。

所述数据集成模块，采集数据包括输变电设施台账参数、输变电设施运行状态信息、输变电系统回路台账参数、输变电系统运行信息、主网停电检修申请信息和主网大修技改年度计划信息等。输变电设施台帐参数主要用于获取需要首年投运例行检查的设备信息。输变电设施运行状态信息主要用于获取历史故障抢修或计划检修的工作时长。输变电系统回路台账信息用于划分设备同停同送的间隔单元。输变电系统运行信息用于评估系统安全性和可靠性等指标状况。主网停电检修申请信息和主网大修技改年度计划信息是需要进行优化调整原始计划数据。

结合图2至图3，所述方法包括如下步骤：

服务端程序对监测数据集成模块获取的数据进行初步处理，而后把更新的参数发送至多目标优化系统的主网检修计划综合优化模块；

多目标优化系统通过集成采集到的监测数据或主动问询主网检修计划优化系统、指标模型库的信息，与系统内置的历史数据最优检修计划的执行参数集进行对比，查看检修计划是否处于最优状态；

多目标优化系统基于历史数据库与指标模型库，通过对集成数据台帐参数集和设备停电参数集与检修能力指标的函数关系进行分析，并将设备的多个约束因素整体考虑，最终得到检修计划整体最优的配置参数；

更具体的描述为：主网运行状态监测系统、检修计划分析模块获取停电计划数据、设备历史检修分析数据、设备历史故障分析数据、设备近亲历史故障分析数据，并将数据传输至平台通讯端口；

服务端程序对监测数据采集单元获取的数据进行初步处理，而后把更新的参数发送至多目标优化系统的调节模块；

多目标优化系统，是通过样本划分、样本事件数据、电力系统安全性约束、经济性约束和可靠性约束等数据，以建立计算机辅助决策的目的。系统基于统计学原理，通过与历史数据最优工作状态进行对比，查看检修计划是否属于最优状态；

指标模型库根据模型输出配置参数，并将其传输至电网检修综合评价模块；

电网检修综合评价模块,通过输入结果，分析出各类控制型指标的预计算结果，并用于对计划进一步调整。

作为本发明的一种优选方案，所述多目标优化系统包括：

案例推理模块，用以根据电网故障率、设施可靠率和停电国民经济影响，在所述主网检修计划综合评价库中寻找最接近的成熟案例；

检修工时评价模块，用以根据上述最接近的成熟案例约束控制参数，寻找达到某类检修合理工时的参数。

作为本发明的一种优选方案，所述案例推理模块包括：

近似案例查询单元，用以根据电网故障率达标值、检修与故障反比相关系数和停电国民经济影响数据，在所述指标模型库中的检修模型寻找最接近的成熟案例；

最优解案例保存单元，用以保存以最高故障率限额下，经过经济性和可靠性调节后得到的新的案例作为检修模型。

综上所述，本发明提出的一种主网检修多约束多目标评估专家系统及优化方法，可实现对主网检修计划影响可靠性指标进行预测；同时根据指标模型库进行综合评价和推理，采用检修计划优化专家系统的智能算法，可寻找在约束条件下最佳检修计划时序设置方案，进而通过检修计划实施管控，实现多约束多目标的整体优化。

至少可以达到以下有益效果：本发明提出的主网检修计划多约束多目标优化专家系统及其优化方法，可实现对主网检修计划可靠性影响的预测；同时根据国民经济影响对主网故障停电影响进行推理与查询，采用主网检修计划综合评价专家系统的智能算法，可寻找到主网检修项目优先级、各计划检修合理时长和人力投入需求的优化方案，进而实现电网运行安全性、经济性和可靠性的整体优化。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种主网检修多约束多目标评估专家系统,其特征在于，包括：

用于获取输变电设施台账参数、输变电设施运行状态信息、输变电系统回路台账参数和输变电系统运行信息的数据集成模块；

用于分析评估电网运行的安全性的电网安全性评估模块；

用于分析评估电网运行的经济性的电网经济性评估模块；

用于分析评估电网运行的可靠性的电网可靠性评估模块；

用于综合评价电网运行检修计划的合理性的电网检修计划综合评价模块；

用于根据实际发生各类故障抢修数据和各类计划检修数据,在检修计划模型库中寻找最接近的成熟案例的检修能力评价模块；

用于储存电网历史计划检修情况、故障停电情况，及对应其他模块记录的历史数据的历史数据库；

用于配置与查询参数输入以及实时监控或汇总历史报表的输出的服务端数据统计模块；

与服务端数据统计模块通过通讯端口进行通信的智能人机界面；

和包括多个多维主网检修计划评价的分析模型的指标模型库。

2.根据权利要求1所述的主网检修多约束多目标评估专家系统，其特征在于，还包括用以根据电网故障率、设施可靠率和停电国民经济影响，在所述网检修计划综合评价模块中寻找最接近的成熟案例的案例推理模块和用以根据所述最接近的成熟案例约束控制参数，寻找达到某类检修合理工时参数的检修工时评价模块。

3.根据权利要求2所述的主网检修多约束多目标评估专家系统，其特征在于，所述案例推理模块包括近似案例查询单元和最优解案例保存单元，所述近似案例查询单元用以根据电网故障率达标值、检修与故障反比相关系数和停电国民经济影响数据，在所述指标模型库中的检修模型寻找最接近的成熟案例，所述最优解案例保存单元用以保存以最高故障率限额下，经过经济性和可靠性调节后得到的新的案例并将该新的案例作为检修模型。

4.基于权利要求3所述的主网检修多约束多目标评估专家系统的优化方法，其特征在于，包括：

步骤1：数据集成模块获取输变电设施台账数据、输变电设施事件数据、输变电回路台账数据、输变电回路事件数据和检修计划任务来源数据；

步骤2： 将步骤1中数据集成模块获取的所有数据发送至服务端数据统计模块，服务端数据统计模块对数据进行处理，然后将更新的参数发送至安全性评估模块、经济性评估模快和可靠性评估模块；

步骤3：参数初始化，通过与历史数据最优工作状态进行对比，如果有近似历史，则配置参数传输至电网检修计划计划综合评价模块，并储存历史数据，结束检修计划评估，如果无近似历史，则通过案例推理模块对指标模型库进行查询与推理，寻找最接近的成熟案例，并通过检修工时寻找到检修合理工时的参数，输出配置参数；

步骤4：输出配置参数后，配置参数传输至电网检修计划综合评价模块，通过输入结果，分析出各类控制型指标的预计算结果，储存最优解，结束检修计划评估。

5.根据权利要求4所述的主网检修多约束多目标评估专家系统的优化方法，其特征在于，步骤2中，所述安全性评估通过评估检修计划开展所降低的风险值，来体现本次检修计划所提高的安全性，风险值计算方法：风险值（D）=概率指数（P）×频率指数（F）×严重程度（S）；所述经济性评估的具体步骤为：首先依据某类型工作历史三年消费比计算出该类工作的经济性指标值在平均值（α）和标准差（β），如果某计划的经济性指标值在（α±β）内，则默认判定合格；如果某计划的经济性指标值在（α±2β）内，则自动标识该计划需要细分列举说明；

所述可靠性评估时，以全年指标进行总体控，即要求考虑前期检修工作情况、当前检修计划情况和后期待安排计划情况，可靠性和电力负荷都具有季度波动性，因此可靠性评价以移动平均值的波动性作为动态管理基础。