高速公路微电网电气设备动态检修计划制定方法及系统

本发明涉及配电网检修，特别是涉及一种高速公路微电网电气设备动态检修计划制定方法及系统。

背景技术：

1、随着智能电网建设的推进，高速公路微电网的建设日益受到关注。微电网作为一种能够在本地区域内独立运行的小型电网系统，其电气设备的检修也成为了微电网维护管理中不可忽视的一环。在实际运行中，电气设备的故障会对微电网的正常运行造成重大影响，因此建立准确的设备故障率模型，是制定检修计划的关键，制定一套合理的检修计划能保障设备的正常运行和延长其使用寿命。

2、在电气设备的检修计划制定中，机会检修被广泛采用。机会检修是指在设备正常运行期间对其进行定期检修或维护，以防止设备出现故障并确保设备的可靠性。同时，突发性故障的发生也需要充分考虑。突发性故障是指在正常运行期间，由于外部因素的突然变化导致设备发生故障，通常需要及时进行维修以保障设备的安全运行。高速公路微电网网架结构复杂，设备种类繁多，且影响设备故障率的因素复杂，常伴有突发性故障难以预测，对检修计划的制定是一大挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高速公路微电网电气设备动态检修计划制定方法及系统，使得电气设备检修所用成本更低，也更利于实时应对突发性故障。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种高速公路微电网电气设备动态检修计划制定方法，包括：

4、建立高速公路微电网模型；所述高速公路微电网模型中包括多个设备关联集；任一所述设备关联集中的所有设备具有共同的入口；

5、获取所述高速公路微电网模型在预设检修时段内的天气数据；所述天气数据包括风速、光照强度、温度和湿度；

6、基于预设云模型、预设双重动态调节因子计算模型以及预设比例风险故障模型，根据所述天气数据，确定任一所述设备关联集内各个设备的比例风险故障率计算模型；

7、基于所述设备的比例风险故障率计算模型，采用蒙特卡洛法，以检修损失最小为目标，确定设备检修门槛值；所述检修损失包括在预设检修时段内高速公路微电网模型中的风机出力损失、光伏出力损失以及设备的失负荷损失；

8、基于所述高速公路微电网模型在所述预设检修时段内投入的成本以及设备的比例风险故障率，计算费效比；

9、根据所述费效比和所述设备检修门槛值，确定设备检修方式决策矩阵；所述设备检修方式决策矩阵中设备检修方式包括设备不检修、设备进行机会检修、设备小修以及设备大修；

10、基于所述高速公路微电网的历史故障数据，分别构建设备突发性故障模型及设备动态检修约束函数集合；所述设备动态检修约束函数集合包括设备同时检修约束、检修资源约束及气象条件约束；

11、基于所述设备突发性故障模型及设备动态检修约束函数集合，以检修成本最小为目标，根据所述设备检修方式决策矩阵建立动态检修优化模型；

12、对所述动态检修优化模型求解，以得到所述高速公路微电网模型中所有设备的检修计划。

13、可选地，所述预设云模型包括x条件云发生器、γ半降云模型及y条件云发生器；

14、基于预设云模型、预设双重动态调节因子计算模型以及预设比例风险故障模型，根据所述天气数据，确定任一所述设备关联集内各个设备的比例风险故障率计算模型，具体包括：

15、将所述天气数据输入至所述x条件云发生器，计算天气隶属度；将所述天气数据输入至所述γ半降云模型中进行模糊处理，以得到γ半降云数字特征；

16、将所述天气隶属度和所述γ半降云数字特征，输入至所述y条件云发生器，以得到气象因子；

17、基于所述预设双重动态调节因子计算模型，计算回退时间调节因子和健康回退调节因子；所述回退时间调节因子用于表征设备检修后故障率回退受检修成本、检修次数及检修时间的影响程度；所述健康回退调节因子用于表征检修次数增加时设备健康度的回退程度；

18、将所述气象因子、所述回退时间调节因子和所述健康回退调节因子输入至预设比例风险模型中，以得到设备的比例风险故障率计算模型。

19、可选地，基于所述设备的比例风险故障率计算模型，采用蒙特卡洛法，以检修损失最小为目标，确定设备检修门槛值，具体包括：

20、生成满足威布尔分布的随机故障率阈值样本库；

21、采用蒙特卡洛法从所述随机故障率阈值样本库中抽取多次，并将每次抽到的故障率阈值作为初始故障门槛值；

22、基于所述设备的比例风险故障率计算模型，计算设备在预设检修时段内的比例风险时变故障率；

23、当所述比例风险时变故障率大于或等于所述初始故障门槛值时，计算所述比例风险时变故障率对应的检修损失；

24、基于预设检修时段内的多个比例风险时变故障率对应的检修损失，计算检修损失之和；

25、从多次抽取后得到的初始故障门槛值对应的检修损失之和中，选择最小的检修损失之和，将所述最小的检修损失之和对应的初始故障门槛值作为设备检修门槛值。

26、为达上述目的，本发明还提供了如下技术方案：

27、一种高速公路微电网电气设备动态检修计划制定系统，包括：

28、模型构建模块，用于建立高速公路微电网模型；所述高速公路微电网模型中包括多个设备关联集；任一所述设备关联集中的所有设备具有共同的入口；

29、天气数据获取模块，用于获取所述高速公路微电网模型在预设检修时段内的天气数据；所述天气数据包括风速、光照强度、温度和湿度；

30、比例风险故障率计算模型构建模块，用于基于预设云模型、预设双重动态调节因子计算模型以及预设比例风险故障模型，根据所述天气数据，确定任一所述设备关联集内各个设备的比例风险故障率计算模型；

31、设备检修门槛值确定模块，用于基于所述设备的比例风险故障率计算模型，采用蒙特卡洛法，以检修损失最小为目标，确定设备检修门槛值；所述检修损失包括在预设检修时段内高速公路微电网模型中的风机出力损失、光伏出力损失以及设备的失负荷损失；

32、费效比计算模块，用于基于所述高速公路微电网模型在所述预设检修时段内投入的成本以及设备的比例风险故障率，计算费效比；

33、设备检修方式决策矩阵确定模块，用于根据所述费效比和所述设备检修门槛值，确定设备检修方式决策矩阵；所述设备检修方式决策矩阵中设备检修方式包括设备不检修、设备进行机会检修、设备小修以及设备大修；

34、检修约束函数构建模块，用于基于所述高速公路微电网的历史故障数据，分别构建设备突发性故障模型及构建设备动态检修约束函数集合；所述设备动态检修约束函数集合包括设备同时检修约束、检修资源约束及气象条件约束；

35、动态检修优化模型构建模块，用于基于所述设备突发性故障模型及设备动态检修约束函数集合，以检修成本最小为目标，根据所述设备检修方式决策矩阵建立动态检修优化模型；

36、检修计划确定模块，用于对所述动态检修优化模型求解，以得到所述高速公路微电网模型中所有设备的检修计划。

37、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

38、本发明公开一种高速公路微电网电气设备动态检修计划制定方法及系统，基于预设云模型、预设双重动态调节因子计算模型以及预设比例风险故障模型，根据高速公路微电网模型在预设检修时段内的天气数据，确定任一设备关联集内各个设备的比例风险故障率计算模型，基于此，采用蒙特卡洛法模拟各设备最佳的设备检修门槛值；且其中是基于设备关联集进行的处理，所以其能够引入机会检修，将设备故障后检修与预防性检修相结合。然后用费效比模型决策各个设备的检修方式，使检修计划更加符合实际并具有经济性，所用成本更低。最后建立设备突发性故障模型和设备动态检修约束函数集合，以检修成本最小为目标，根据设备检修方式决策矩阵建立动态检修优化模型，通过对上述模型求解得到高速公路微电网全年所有设备经济性最佳的检修计划，解决了目前设备故障率模型考虑因素较为局限，无法准确反映设备状态变化，且传统检修计划无法实时动态调整突发性故障的缺点，使检修计划更加具有工程价值。