设备检修策略优化方法及装置、存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种设备检修策略优化方法及装置、存储介质，其中方法包括：构建检修设备的生命周期风险图、故障率模型和运维成本模型、检修策略优化模型，采用遗传算法对检修策略优化模型进行求解，确定检修设备在其寿命周期内的最佳检修方案。实现设备检修可以综合考虑前序检修策略对设备故障率和系统风险的动态影响，优化风险与成本关系，提供了最佳检修策略。

【技术实现步骤摘要】
设备检修策略优化方法及装置、存储介质
本专利技术涉及设备检修
，尤其涉及一种基于生命周期风险图的设备检修策略优化方法及装置、存储介质。
技术介绍
我国电网设备检修经历了事后检修、定期检修和状态检修三个阶段。事后检修，是最早期的检修方式，即在设备故障后对设备进行修理或更换，但随着设备之间的相互影响越来越大，事后检修的局限性逐渐突出。定期检修，是以一定的时间间隔进行检修，主要依赖于设备自身参数和维修人员的维修经验，易出现“失修”或“过修”的情况，经济性与可靠性得不到保证。状态检修，是依赖状态检测与诊断技术，从设备运行状态出发制定检修计划的检修方式，克服了传统检修方式的局限性与盲目性，最大限度地保障系统的稳定性和科学性，适应电网发展趋势。状态检修主要分为三类：第一类是基于全寿命周期成本的检修，该检修决策是从设备整个寿命周期出发，在保证可靠性的同时，追求全寿命周期成本LCC最小的一种理念和方法；第二类是以可靠性为中心的检修，该检修决策优先考虑设备的可靠性，使其尽量保持规定功能运行；第三类是基于风险的检修，该检修策略是基于设备故障模式及故障后果做出的决策，能有效地量化设备故障对系统可靠性的影响，充分考虑风险、效益与可靠性之间的平衡关系。可以有效降低设备故障率、减少运维成本、提高运行可靠性。以上可见，基于全寿命周期成本的检修关注的焦点在于成本最优，但忽略了可靠性；而以可靠性为中心的检修虽然在一定程度上保证了设备的可靠性，但忽视了设备故障对系统的影响；基于风险的检修虽然综合考虑了经济性与可靠性，在设备和系统两个维度进行了优化，有效地量化了设备故障对可靠性的影响，使得决策结果更加准确、科学，但是，基于风险的检修却未考虑前序检修策略对设备故障率和系统风险的动态影响。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种设备检修策略优化方法及装置、存储介质，实现设备检修可以综合考虑前序检修策略对设备故障率和系统风险的动态影响，优化风险与成本关系，提供最佳检修策略。于是，本专利技术提供了一种基于生命周期风险图的设备检修策略优化方法，包括：构建检修设备的生命周期风险图；基于所构建的生命周期风险图，建立计及检修影响的故障率模型和运维成本模型；基于所构建的故障率模型和运维成本模型，设立优化目标、优化变量以及约束条件，建立检修策略优化模型；采用遗传算法对检修策略优化模型进行求解，确定检修设备在其寿命周期内的最佳检修方案。其中，所述构建检修设备的生命周期风险图，包括：构建坐标系，横轴为设备年龄，纵轴为基于设备故障的系统停电风险；在横轴上确定设备的经济寿命，在纵轴上确定可接受风险水平，并以此为边界将坐标系划分为理想区域、设备退役区域、不可接受风险区域。所述基于设备故障的系统停电风险表示为EENS，EENS＝ENS·λ，ENS为设备故障期间的缺供电量，单位是MWmin，λ为设备的故障率。所述建立计及检修影响的故障率模型和运维成本模型，包括：建立故障率模型，以设备的实际年龄、状态年龄、检修成本和故障率构建相关函数：CAge＝Age-g1(CM)λ＝g2(CAge)其中，Age为设备的实际年龄；CAge为设备的状态年龄；CM为每次的检修成本；g1()函数表示通过检修降低的状态年龄；g2()函数表示在状态年龄下的故障率，λ为设备的故障率。建立运维成本模型，以设备的状态年龄、累计运维成本和状态年龄下的运维成本构建相关函数：其中，CAgej为设备实际年龄第j年对应的状态年龄，CO为设备的累计运维成本，N为设备当前的实际年龄，N最大值为设备的经济寿命，g3()函数表示在状态年龄下的运维成本。其中，所述基于所构建的故障率模型和运维成本模型，设立优化目标、优化变量以及约束条件，建立检修策略优化模型，包括：以设备寿命周期成本的年平均值最小为优化目标，以设备寿命周期内的检修次数和检修时间为优化变量，以可接受风险水平为约束条件，建立相关函数为：MinAAC＝(CIN+CO+n·CM)/Age其中，AAC为生命周期成本的年平均值，Age为设备的实际年龄，n为检修次数，CIN为初始投资成本，CO为累计运维成本，CM为每次的检修成本。建立约束条件函数：EENSEL＝ENS·g2(CAgeEL)<EENSref其中，表示第i次检修时间OH对应的状态年龄；AgeOHi表示设备在第i次检修时的实际年龄；CAgemin表示检修后设备的最低状态年龄；g1()函数表示通过检修降低的状态年龄；EENSOHi、EENSEL分别表示在第i次检修时、经济寿命时的系统停电风险；EENSref表示可接受的风险水平；g2()函数表示在状态年龄下的故障率；ENS为设备故障期间的缺供电量。并将累计运维成本CO设为状态年龄的函数：其中，CAget为设备实际年龄第t年对应的状态年龄，CO为设备的累计运维成本，N为设备当前的实际年龄，N最大值为设备的经济寿命，g3()函数表示在状态年龄下的运维成本。所述采用遗传算法对检修策略优化模型进行求解，确定检修设备在其寿命周期内的最佳检修方案：考虑到配电设备大修次数不可能很多，针对次数的优化采用在约束范围内的枚举(最大检修次数N＝10)。针对每次枚举次数，采用遗传算法优化检修时间，获得全局最优解，步骤包括：生成初始种群：设置当前迭代次数k＝0，种群的总迭代次数L，检修次数为n，种群个体数为M，基因编码采用二进制；适应值计算：根据公式AAC＝(CIN+CO+n·CM)/Age计算种群中各个体的适应值；选择操作：按照适应值大小对种群的个体进行排序，通过给定的固定步长选择相应个体进行后续交叉操作；交叉操作：依据交叉概率pk，采用多点交叉获得新的个体；变异操作：依据变异率pm，采用均匀变异法对种群进行变异操作获得新的个体；更新种群：针对交叉和变异产生的个体计算各自适应值，并将其与原种群合并、排序，生成下一代种群；迭代终止判定：若得到的最优适应值在经过L代后未发生变化，则迭代结束，否则令k＝k+1返回继续循环。根据上述的基于生命周期风险图的设备检修策略优化方法，本专利技术还提供了一种基于生命周期风险图的设备检修策略优化装置，包括检修故障率模型、运维成本模型和检修策略优化模型，检修故障率模型和运维成本模型基于检修设备的生命周期风险图构建，检修策略优化模型基于所述故障率模型和运维成本模型构建，并设立有优化目标、优化变量以及约束条件，当采用遗传算法对检修策略优化模型进行求解时，执行上述任意一项所述的优化方法。根据上述的基于生命周期风险图的设备检修策略优化方法，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的优化方法。本专利技术所述设备检修策略优化方法及装置、存储介质，通过构建检修设备的生命周期风险图、故障率模型、运维成本模型和检修策略优化模型的方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于生命周期风险图的设备检修策略优化方法，其特征在于，包括：/n构建检修设备的生命周期风险图；/n基于所构建的生命周期风险图，建立计及检修影响的故障率模型和运维成本模型；/n基于所构建的故障率模型和运维成本模型，设立优化目标、优化变量以及约束条件，建立检修策略优化模型；/n采用遗传算法对检修策略优化模型进行求解，确定检修设备在其寿命周期内的最佳检修方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于生命周期风险图的设备检修策略优化方法，其特征在于，包括：
构建检修设备的生命周期风险图；
基于所构建的生命周期风险图，建立计及检修影响的故障率模型和运维成本模型；
基于所构建的故障率模型和运维成本模型，设立优化目标、优化变量以及约束条件，建立检修策略优化模型；
采用遗传算法对检修策略优化模型进行求解，确定检修设备在其寿命周期内的最佳检修方案。


2.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述构建检修设备的生命周期风险图，包括：
构建坐标系，横轴为设备年龄，纵轴为基于设备故障的系统停电风险；
以经济寿命和可接受风险水平分别作为横轴与纵轴的边界，将坐标系划分为理想区域、设备退役区域、不可接受风险区域。当设备役龄超过经济寿命时，认为设备即将退役。当系统风险值大于可接受风险水平时，表示可靠性水平过低，不满足运行要求。


3.根据权利要求2所述的优化方法，其特征在于，所述基于设备故障的系统停电风险表示为EENS，EENS＝ENS·λ，ENS为设备故障期间的缺供电量，单位是MWmin，λ为设备的故障率。


4.根据权利要求1所述的优化方法，其特征在于，所述建立计及检修影响的故障率模型和运维成本模型，包括：
建立故障率模型，以设备的实际年龄、状态年龄、检修成本和故障率构建相关函数，CAge＝Age-g1(CM)
λ＝g2(CAge)
其中，Age为设备的实际年龄；CAge为设备的状态年龄；CM为每次的检修成本；g1()函数表示通过检修降低的状态年龄；g2()函数表示在状态年龄下的故障率，λ为设备的故障率。
建立运维成本模型，以设备的状态年龄、累计运维成本和状态年龄下的运维成本构建相关函数：



其中，CAget为设备实际年龄第t年对应的状态年龄，CO为设备的累计运维成本，N为设备当前的实际年龄，N最大值为设备的经济寿命，g3()函数表示在状态年龄下的运维成本。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：董力通，陈英华，姜英涵，刘文霞，廖孟柯，周宏宇，宁昕，项薇，葛艳琴，徐雪松，陈立志，付林，唐学军，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，国网新疆电力有限公司，国网湖北省电力有限公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11