一种基于最小二乘法的直流换流站备品库统筹管理方法与流程

本发明涉及电网设备领域，尤其涉及一种基于最小二乘法的直流换流站备品库统筹管理方法。
背景技术：
：电网设备备品备件管理是指备品备件的计划、订货、供应、储备的组织与管理，它是换流站开展运维检修工作的关键组成部分。只有高效、有序的储备备品备件，才能在设备抢修过程中做到备品及时供应、电网快速恢复。现今国内换流站主要采用的备品管理方式为：各站备品库独立管理模式。在此模式下，各站根据本站需求分别进行备品采购与储备，但由于不同站间设备运行状况的差别(包括运行时间和故障率等)，备品的实际利用效率会有所不同，站内备品不足与站内备品过剩现象并存。为了在保障电网安全运行稳定的同时提高备品采购经济性，有必要将备品独立管理模式转变为统筹管理模式，以避免由于备品分散重复储备造成的备品利用率低、资金占有量大等问题。技术实现要素：本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于最小二乘法的直流换流站备品库统筹管理方法，实现换流站的备品统一调配，集中管理，降低备品管理人力成本，提高备品管理效率。为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：本发明提供了一种基于最小二乘法的直流换流站备品库统筹管理方法，建立根据往年设备故障情况、影响因子和备品需求量分析来预测下年设备故障情况，并得出备品的实际需求量，实现备品进行定额动态分配。进一步，所述影响因子包括设备故障率、备品使用数量、备品供应保障率和备品使用寿命。进一步，所述设备故障率：设备故障情况是影响备品需求的主要因素，设备备品的需求按照设备发生故障次数的多少来进行分配，设备故障次数多，对备品的需求量越大，结合换流站设备实际停运情况，包括年度计划检修，非计划紧急检修，故障被迫停运等情况，来综合考虑设备故障率，计算公式如下：进一步，所述备品使用数量：备品定额储备的数量由备品使用数量来决定，备品使用数量越多，备件储备定额数量也越大，从备品使用数量上也能直观的看出设备故障情况，决定了备品定额的总体数量。进一步，所述备品供应保障率：对某些重要设备的安全性越高，对备件的供应保障率就要求越高，相应的备品的储备需求也越大，备品供应保障率对保证设备的安全稳定运行的意义尤为重要。进一步，所述备品使用寿命：在设备运行中，设备故障率是比较低的，会不会出现故障或者出现故障的时间是不定期的，备品库中大量的备品不可能每一件备品都能够很好的利用起来，这就必须要考虑备品的使用寿命，才能更好的对备品定额预估。进一步，所述实现备品进行定额动态分配的过程为：将换流站往年设备故障平均值作为自变量x值，下年备品故障值作为因变量y值，在往年设备故障平均值x和下年设备故障值y之间可寻求一条最接近数据分布特征的线性函数关系，公式如下所示，yi＝axi+b(i＝1,2,3...n)(1)其中：a为直线斜率，b为y轴截距，a、b为任意参数，(xi，yi)为坐标值；在换流站备品定额动态分配的回归模型的建立中，考虑到每年换流站设备年度检修以及维护水平不尽相同，在得到的回归模型中，不可能使得每一个给定的数据点{(xi，yi)}(i＝0,1，…，n)都能够准确无误的满足所得到的回归模型；为了能够使回归模型尽可能好地拟合这些数据点，更好的预估设备故障水平，对模型进行优化，即选择最佳拟合回归模型的标准可以确定为：使总的拟合误差达到最小，虑拟合误差后的回归函数为：yi＝axi+b+ei(2)拟合误差如下：ei＝yi-axi-b(3)总残差平方和如下：使误差平方和最小，找到与给定点{(xi，yi)}(i＝0,1，…，n)的距离平方和为最小的曲线e(a,b)，把e作为因变量，a、b作为自变量，求解使得e最小时的a、b，就可以求出拟合函数的最小二乘解，而实现利用往年故障平均值预估设备下年故障值的目的，该数据作为判断基础，结合现场备品配置定额，按需调整备品定额，使定额配置达到最优。本发明的有益效果为：多站统筹管理：多个直流换流站备品集中管理，统一调配；运用云数据，对多个换流站备品库进行信息资源整合，实现直流换流站备品信息共享；换流站备品定额最优配置：运用基于最小二乘法的换流站备品定额动态修订方法，对多个换流站的设备提出更安全更经济的备品采购建议。附图说明图1为本发明最小二乘法的定额动态修订影响因素流程图；图2实施例一仿真线性函数图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请参阅图1，建立根据往年设备故障情况、影响因子和备品需求量分析来预测下年设备故障情况，并得出备品的实际需求量，实现备品进行定额动态分配。所述影响因子包括设备故障率、备品使用数量、备品供应保障率和备品使用寿命。所述设备故障率：设备故障情况是影响备品需求的主要因素，设备备品的需求按照设备发生故障次数的多少来进行分配，设备故障次数多，对备品的需求量越大，结合换流站设备实际停运情况，包括年度计划检修，非计划紧急检修，故障被迫停运等情况，来综合考虑设备故障率，计算公式如下：所述备品使用数量：备品定额储备的数量由备品使用数量来决定，备品使用数量越多，备件储备定额数量也越大，从备品使用数量上也能直观的看出设备故障情况，决定了备品定额的总体数量。所述备品供应保障率：对某些重要设备的安全性越高，对备件的供应保障率就要求越高，相应的备品的储备需求也越大，备品供应保障率对保证设备的安全稳定运行的意义尤为重要。所述备品使用寿命：在设备运行中，设备故障率是比较低的，会不会出现故障或者出现故障的时间是不定期的，备品库中大量的备品不可能每一件备品都能够很好的利用起来，这就必须要考虑备品的使用寿命，才能更好的对备品定额预估。所述实现备品进行定额动态分配的过程为：将换流站往年设备故障平均值作为自变量x值，下年备品故障值作为因变量y值，在往年设备故障平均值x和下年设备故障值y之间可寻求一条最接近数据分布特征的线性函数关系，公式如下所示，yi＝axi+b(i＝1,2,3...n)(1)其中：a为直线斜率，b为y轴截距，a、b为任意参数，(xi，yi)为坐标值；在换流站备品定额动态分配的回归模型的建立中，考虑到每年换流站设备年度检修以及维护水平不尽相同，在得到的回归模型中，不可能使得每一个给定的数据点{(xi，yi)}(i＝0,1，…，n)都能够准确无误的满足所得到的回归模型；为了能够使回归模型尽可能好地拟合这些数据点，更好的预估设备故障水平，对模型进行优化，即选择最佳拟合回归模型的标准可以确定为：使总的拟合误差达到最小，虑拟合误差后的回归函数为：yi＝axi+b+ei(2)拟合误差如下：ei＝yi-axi-b(3)总残差平方和如下：使误差平方和最小，找到与给定点{(xi，yi)}(i＝0,1，…，n)的距离平方和为最小的曲线e(a,b)，把e作为因变量，a、b作为自变量，求解使得e最小时的a、b，就可以求出拟合函数的最小二乘解，而实现利用往年故障平均值预估设备下年故障值的目的，该数据作为判断基础，结合现场备品配置定额，按需调整备品定额，使定额配置达到最优。2018年1月21日下午3时，龙泉换流站p2pcpa1主机pcifstall故障。经检修人员现场检查研究，确定事故原因为pcif板卡ps820故障，为消除缺陷需立即对ps820板卡进行更换。在ps820板卡更换过程中，检修人员发现其他换流站的820板卡暂无储备，而龙泉换流站的板卡备品刚好可以满足此次消缺的需要，最终缺陷在最短时间内被及时消除，这主要归功于中心此前采用的基于最小二乘法的直流换流站备品库统筹管理方法。中心于2017年初开始着手研究备品库管理方法，经过几轮筛选，最终选择了基于最小二乘法的直流换流站备品库统筹管理方法。该管理办法首先需要选取合适的备品定额动态分配影响因子；而后通过结合换流站设备往年故障平均值，利用最小二乘法搭建仿真模型；最后通过输入本年度故障值，估算出下一年的故障值，最终达到换流站备品定额动态分配的目的。以龙泉换流站为例，在龙泉站中，首先把设备进行分类：直流一次设备、直流二次设备、交流一次设备、交流二次设备、辅助设备、其他设备。一年内设备的总故障数为所有设备发生故障数的和，以往年设备的故障总数预测下年设备故障总数后，可以按照设备的分类具体到某一类设备的故障总数，就知道了一年内所有设备发生故障的情况，达到对设备备品进行定额动态分配的目的。下面是龙泉换流站近几年的故障数。表1龙泉换流站2008-2017年设备缺陷故障总数年份2008200920102011201220132015201520162017故障数8101518242530333441根据以上故障数，利用matlab软件对往年设备故障值x和下年设备故障值y进行仿真分析如图2，得到一条最接近数据分布特征的线性直线。在程序中调用函数p＝polyfit(x,y,1)，可以得到a＝1.008,b＝3.4713,即y＝1.008x+3.4713。利用这个运算关系，在已知2017年一年年故障数的情况下，我们很容易就可以预估2018年的故障数，从而得到2018年内所有设备发生故障的情况。因此，采用基于最小二乘法的直流换流站备品库统筹管理方法，可以按需调整备品定额，使换流站备品定额配置达到最优，改善换流站备品管理中缺乏和冗余的弊端，提高电网运行经济性。本发明以湖北省省内换流站为例，创新统筹管理直流换流站备品库的方法，不仅实现省内换流站备品的统筹调配，改善备品管理中的缺乏和冗余的弊端，还可以在国网公司范围内进行统筹调配，进一步节省资源，提高备品利用效率，节约成本，提高经济效益。同时，随着直流工程的推广，各省所辖换流站数量增多，多站统筹管理的必要性也将日趋凸显。未来，换流站设备逐渐国产化、标准化后，各换流站之间备品通用性也将大幅增加，因此本发明方法具有广阔的应用前景。以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12