（电力系统及其自动化专业论文）基于遗传—退火算法的供电系统检修计划的研究.pdf

华北电力大学硕士学位论文 摘要 合理安排电力系统电气设备的检修时间，在系统运行过程中具有重要的 意义。科学地、合理地安排检修计划，对提高系统的供电可靠性、技术经济 效益都将产生积极的巨大的影响。 本文把检修作为一个优化的问题来处理，基于经济性 目标建立了检修计 划优化的数学模型并采用遗传算法、模拟退火算法、混合遗传模拟退火算法 进行求解，通过对计算结果的分析比较表明，混合遗传一退火算法的寻优结 果表现最为出色。实例验证混合遗传一模拟退火算法用于供电系统的检修计 划问题是可行的和有效的。 关键字:供电系统，检修计划，遗传算法，模拟退火算法，混合遗传一模拟退 火算法 ab s t r a c t e q u i p m e n t m a i n t e n a n c e i s a v e r y i m p o r t a n t p a r t o f p o w e r s y s t e m o p e r a t i o n t h e s c i e n t i f i c , r a t i o n a l m a i n t e n a n c e s c h e d u l e s a r e h e l p f u l t o i m p r o v e t h e r e l i a b i l i t y a n d e c o n o m y o f t h e p o w e r s y s t e m o p e r a t i o n a n d i m p r o v e t h e m o d e r n i z a t i o n l e v e l a n d p r o f i t e f f i c i e n c y o f t h e e n t e r p r i s e s . ma i n t e n a n c e s c h e d u l i n g i s c o n s i d e r e d a s a c o m b i n a t i o n o p t i m i z a t i o n p r o b l e m i n t h i s p a p e r . b a s e d o n e c o n o m i c a i m， t h i s p a p e r p r o p o s e s a m o d e l f o r d i s t r i b u t i o n m a i n t e n a n c e s c h e d u l i n g a n d a p p l y g a , s a a n d h g s a t o f i n d t h e m o s t e c o n o m i c a l m a i n t e n a n c e s c h e d u l e . b y c o n t r a s t i n g t h e r e s u l t s , h g s a i s t h e b e s t me t h o d t o m a k e t h e ma i n t e n a n c e s c h e d u l e , t h e e ff e c i v e n e s s o f t h e a p p r o a c h i s d e m o n s t r a t e d b y i t s a p p l i c a t i o n t o a p r a c t i c a l s y s t e m. z h a n g y a n ( e l e c t r i c a l e n g i n e e r in g a n d i t s a u t o m a t i o n ) d i r e c t e d b y p r o f . b a o h a i k e y w o r d s : p o w e r s u p p ly s y s t e m, ma i n t e n a n c e s c h e d u l i n g , g a , s a , h g s a y7 1 3 0 7 7 二 纽 二 .口口 尸明 本人郑重声明: 此处所提交的硕士学位论文 基于遗传一退火算法的供电系 统检修计划的研究 ，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下 进行的研究工作和取得的研究成果。 据本人所知， 除了文中特别加以标注和致谢 之处外， 论文中不包含其他人己 经发表或撰写过的 研究成果， 也不包含为获得华 北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名:日 期: 夕 ， 天 . 刁 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、 使用学位论文的规定，即: 学校有 权保管、 并向有关部门 送交学位论文的原件与复印 件; 学校可以 采用影印、 缩 印 或其它复制手段复制并保存学位论文: 学校可允许学位论文被查阅或借阅; 学校可以 学术交流为目 的， 复制赠送和交换学位论文; 同意学校可以 用不同 方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 作者签名 日期;枷t 3 导 师 签 名 : 妙 日期: . 0 二 3 华北电力大学硕士学位论文 第一章绪论 1 . 1引言 本章首先对选题的意义进行阐述，然后综述了国内外在发电机组检修计 划方面的研究成果，并对此做出客观的评价，最后介绍了本文的研究方向和 在论文期间的主要工作内容。 1 . 2选题的意义和目的 供电系统调度部门根据上一级调度部门制定的当月检修计划、 本月负荷 预测结果和各下属供电部门上报的检修计划，以及年检修计划在当月的安排 情况，对本单位管辖范围内设备检修时间进行安排， 称为检修月计划 。在 本文中所提到的检修计划都是指检修月计划。 供电检修计划是电力系统运行计划中一项重要的内容。 由于供电检修计划直 接关系到供电系统和用户的利益，对系统运行的可靠性和经济性都有很大的影 响， 所以周密地制定一个最优的供电检修计划有着重要的现实意义。 一般地， 对 检修计划的传统指导思想是2 ) : 周期性地安排设备计划检修 预防性检修) 和有 效地组织随机故障后的修复工作。 这些活动总的目 标是使设备经常保持或恢复到 良 好技术状态， 减少设备的故障， 延长设备的寿命， 从而提高电力系统的可靠性 和经济性。 就可靠性方面而言，电能生产与消费同时进行这一突出特点，使电力工 业对可靠性有非常高的要求，而供电检修计划与电力系统运行的可靠性密切 相关。实施检修计划就是为了使设备经常保持正常的工作状态。有计划地安 排检修，能够发现常规试验及外观观察无法发现的内部问题，在该问题未扩 大到危及系统安全运行前及时给予消除，从而避免事故的进一步发展，延长 了设备平均故障间隔期。这样，设备隐患能够及时得到发现和处理，减少因 设备缺陷的临时检修停电和故障停电，从而提高电力系统运行的可靠性。 至于经济性方面，检修计划对电力企业的经济性影响表现的两个方面。 一是对供电部门而言，要有为保证供电可靠性而必须增加的检修备用容量的 投资，且检修的直接费用是巨大的:二是对用户而言，停电所造成的损失也 是巨大的。实施检修计划保证了统一的计划停电管理，有利于各个专业停电 计划的优化和合并，即作为联合检修计划，使输电、变电和配电各专业的检 修、改造和缺陷处理工作得到充分准备，综合检修得以有序开展，最大限度 的避免重复停电。此外，按照检修工作 “ 应修必修，修必修好”的原则，可 华北电力大学硕士学位论文 第一章绪论 1 . 1引言 本章首先对选题的意义进行阐述，然后综述了国内外在发电机组检修计 划方面的研究成果，并对此做出客观的评价，最后介绍了本文的研究方向和 在论文期间的主要工作内容。 1 . 2选题的意义和目的 供电系统调度部门根据上一级调度部门制定的当月检修计划、 本月负荷 预测结果和各下属供电部门上报的检修计划，以及年检修计划在当月的安排 情况，对本单位管辖范围内设备检修时间进行安排， 称为检修月计划 。在 本文中所提到的检修计划都是指检修月计划。 供电检修计划是电力系统运行计划中一项重要的内容。 由于供电检修计划直 接关系到供电系统和用户的利益，对系统运行的可靠性和经济性都有很大的影 响， 所以周密地制定一个最优的供电检修计划有着重要的现实意义。 一般地， 对 检修计划的传统指导思想是2 ) : 周期性地安排设备计划检修 预防性检修) 和有 效地组织随机故障后的修复工作。 这些活动总的目 标是使设备经常保持或恢复到 良 好技术状态， 减少设备的故障， 延长设备的寿命， 从而提高电力系统的可靠性 和经济性。 就可靠性方面而言，电能生产与消费同时进行这一突出特点，使电力工 业对可靠性有非常高的要求，而供电检修计划与电力系统运行的可靠性密切 相关。实施检修计划就是为了使设备经常保持正常的工作状态。有计划地安 排检修，能够发现常规试验及外观观察无法发现的内部问题，在该问题未扩 大到危及系统安全运行前及时给予消除，从而避免事故的进一步发展，延长 了设备平均故障间隔期。这样，设备隐患能够及时得到发现和处理，减少因 设备缺陷的临时检修停电和故障停电，从而提高电力系统运行的可靠性。 至于经济性方面，检修计划对电力企业的经济性影响表现的两个方面。 一是对供电部门而言，要有为保证供电可靠性而必须增加的检修备用容量的 投资，且检修的直接费用是巨大的:二是对用户而言，停电所造成的损失也 是巨大的。实施检修计划保证了统一的计划停电管理，有利于各个专业停电 计划的优化和合并，即作为联合检修计划，使输电、变电和配电各专业的检 修、改造和缺陷处理工作得到充分准备，综合检修得以有序开展，最大限度 的避免重复停电。此外，按照检修工作 “ 应修必修，修必修好”的原则，可 华北电力大学硕士学位论文 以有效控制故障停电，避免临时检修事件的发生，减少经济损失。 1 . 3检修计划研究现状 目前国内外对检修计划的研究主要集中在发电机组，供电检修计划和发 电机组检修计划具有很多共同点，可以借鉴发电机组检修计划优化算法的研 究成果。发电机组的检修计划作为 e ms的一个重要功能，其新的算法不断 被人们提出，综合看来总共有两类算法:一类是基于数学优化方法，另一类 是基于人工智能的方法。 1 3 . 1 基于数学优化的算法 数学优化方法理论上可以保证解的最优性， 但由于发电机组检修计划的 整数性、高维数和非线性特点，在应用中存在许多困难。如果再用上许多简 化，那么所得的最优解就并不一定是实际工作中真正的最优。 数学优化的方法在检修问题中研究的较多的是整数规划法，整数规划是 一类要求变量取整数值的数学规划，这与发电机组检修计划的整数性是一致 的。但实际应用这种方法却存在着两方面的困难。首先，这种方法难以计及 检修问题所具有的不确定性;其次，对于规模较大的问题可能超出计算机的 处理能力 ( 存储容量过大和计算时间过长) 。文献 3 1 q 4 1 中，采用 q - 1 整数 规划法建立机组检修计划模型，把各个机组的每个允许开始的时间作为状态 变量，采用一些措施来缩小解空间，应用直接枚举法进行求解。由于枚举法 的全局寻优性，保证了解的全局最优性。但是由于状态变量维数很大，给枚 举求解带来了困难。 文献【 5 1 利用了分支定界法来改进。 文献 6 利用了隐枚举 法。 文献 7 1 使用混合整数规划， 考虑了两个区域构成的互联系统的情况， 考 虑了煤的传输、 坑口 生产等问 题。 文献 8 是首次利用整数规划来求中 长期机 组检修成本最小的 文章。 由 于整数规划的计算量大， 文献 9 建立的虽然是整 数规划模型，但求解还是用启发式算法一策略性直接树搜索来完成的。 由于检修计划属于多维决策过程问题，因此，理论上更适于应用动态规 划法来求解。动态规划是求解决策过程最优化的数学方法，其主要思想是把 多阶段过程转化为一系列单阶段问题逐个求解。但是由于动态规划的 “ 维数 障碍”问题，限制了这种方法的应用。为了使这种方法合于实用，文献【 1 剑 利用了 动 态规划 逐次逼 近法 ( s u c c e s s i v e a p p r o x i m a t i o n m e t h o d ) ，将机组分成 一组一组来求解。从而可以大大缩小状态空间，减少计算工作量。文献汇 1 1 1 在前者基础上融入了半不变量法，并把目 标函数变为生产费用和可靠性费用 华北电力大学硕士学位论文 以有效控制故障停电，避免临时检修事件的发生，减少经济损失。 1 . 3检修计划研究现状 目前国内外对检修计划的研究主要集中在发电机组，供电检修计划和发 电机组检修计划具有很多共同点，可以借鉴发电机组检修计划优化算法的研 究成果。发电机组的检修计划作为 e ms的一个重要功能，其新的算法不断 被人们提出，综合看来总共有两类算法:一类是基于数学优化方法，另一类 是基于人工智能的方法。 1 3 . 1 基于数学优化的算法 数学优化方法理论上可以保证解的最优性， 但由于发电机组检修计划的 整数性、高维数和非线性特点，在应用中存在许多困难。如果再用上许多简 化，那么所得的最优解就并不一定是实际工作中真正的最优。 数学优化的方法在检修问题中研究的较多的是整数规划法，整数规划是 一类要求变量取整数值的数学规划，这与发电机组检修计划的整数性是一致 的。但实际应用这种方法却存在着两方面的困难。首先，这种方法难以计及 检修问题所具有的不确定性;其次，对于规模较大的问题可能超出计算机的 处理能力 ( 存储容量过大和计算时间过长) 。文献 3 1 q 4 1 中，采用 q - 1 整数 规划法建立机组检修计划模型，把各个机组的每个允许开始的时间作为状态 变量，采用一些措施来缩小解空间，应用直接枚举法进行求解。由于枚举法 的全局寻优性，保证了解的全局最优性。但是由于状态变量维数很大，给枚 举求解带来了困难。 文献【 5 1 利用了分支定界法来改进。 文献 6 利用了隐枚举 法。 文献 7 1 使用混合整数规划， 考虑了两个区域构成的互联系统的情况， 考 虑了煤的传输、 坑口 生产等问 题。 文献 8 是首次利用整数规划来求中 长期机 组检修成本最小的 文章。 由 于整数规划的计算量大， 文献 9 建立的虽然是整 数规划模型，但求解还是用启发式算法一策略性直接树搜索来完成的。 由于检修计划属于多维决策过程问题，因此，理论上更适于应用动态规 划法来求解。动态规划是求解决策过程最优化的数学方法，其主要思想是把 多阶段过程转化为一系列单阶段问题逐个求解。但是由于动态规划的 “ 维数 障碍”问题，限制了这种方法的应用。为了使这种方法合于实用，文献【 1 剑 利用了 动 态规划 逐次逼 近法 ( s u c c e s s i v e a p p r o x i m a t i o n m e t h o d ) ，将机组分成 一组一组来求解。从而可以大大缩小状态空间，减少计算工作量。文献汇 1 1 1 在前者基础上融入了半不变量法，并把目 标函数变为生产费用和可靠性费用 华北电力大学硕士学位论文 以有效控制故障停电，避免临时检修事件的发生，减少经济损失。 1 . 3检修计划研究现状 目前国内外对检修计划的研究主要集中在发电机组，供电检修计划和发 电机组检修计划具有很多共同点，可以借鉴发电机组检修计划优化算法的研 究成果。发电机组的检修计划作为 e ms的一个重要功能，其新的算法不断 被人们提出，综合看来总共有两类算法:一类是基于数学优化方法，另一类 是基于人工智能的方法。 1 3 . 1 基于数学优化的算法 数学优化方法理论上可以保证解的最优性， 但由于发电机组检修计划的 整数性、高维数和非线性特点，在应用中存在许多困难。如果再用上许多简 化，那么所得的最优解就并不一定是实际工作中真正的最优。 数学优化的方法在检修问题中研究的较多的是整数规划法，整数规划是 一类要求变量取整数值的数学规划，这与发电机组检修计划的整数性是一致 的。但实际应用这种方法却存在着两方面的困难。首先，这种方法难以计及 检修问题所具有的不确定性;其次，对于规模较大的问题可能超出计算机的 处理能力 ( 存储容量过大和计算时间过长) 。文献 3 1 q 4 1 中，采用 q - 1 整数 规划法建立机组检修计划模型，把各个机组的每个允许开始的时间作为状态 变量，采用一些措施来缩小解空间，应用直接枚举法进行求解。由于枚举法 的全局寻优性，保证了解的全局最优性。但是由于状态变量维数很大，给枚 举求解带来了困难。 文献【 5 1 利用了分支定界法来改进。 文献 6 利用了隐枚举 法。 文献 7 1 使用混合整数规划， 考虑了两个区域构成的互联系统的情况， 考 虑了煤的传输、 坑口 生产等问 题。 文献 8 是首次利用整数规划来求中 长期机 组检修成本最小的 文章。 由 于整数规划的计算量大， 文献 9 建立的虽然是整 数规划模型，但求解还是用启发式算法一策略性直接树搜索来完成的。 由于检修计划属于多维决策过程问题，因此，理论上更适于应用动态规 划法来求解。动态规划是求解决策过程最优化的数学方法，其主要思想是把 多阶段过程转化为一系列单阶段问题逐个求解。但是由于动态规划的 “ 维数 障碍”问题，限制了这种方法的应用。为了使这种方法合于实用，文献【 1 剑 利用了 动 态规划 逐次逼 近法 ( s u c c e s s i v e a p p r o x i m a t i o n m e t h o d ) ，将机组分成 一组一组来求解。从而可以大大缩小状态空间，减少计算工作量。文献汇 1 1 1 在前者基础上融入了半不变量法，并把目 标函数变为生产费用和可靠性费用 华北电力大学硕士学位论文 的加权之和来求解。 线性规划自2 0 世纪3 0 年代发展至今，己经形成了非常完善的理论和求 解方法。仑具有计算简单、运算速度快等优点。由于检修计划的取整性，应 用线性规划有一定的难度，需要一些比较大的变换，或者利用一些启发式方 法。文献 1 2 利用两步线性规划来计算发电机组需求侧的“ 最大到达电力” ， 以使负荷侧最小到达电力的备用最大化。这是一种确定性的方法，只能用来 对机组检修计划进行优化。文献 1 3 是c h e n l u o n a n 在他的两篇文献 1 2 和 1 4 的基础上，将等微增风险度法用在了多区域发电机组的检修计划上，土 要还是一种确定性的方法。 文献 1 5 将线性规划与启发式算法结合起来，先 利用线性规划进行求解，再应用启发式方法进行修正。但后一部分启发式算 法的寻优可信程度值得进一步研究。 目标规划是多目标规划的一种，其主要思想是对各个目标分级加权与逐 级优化，这符合人们处理问题要分别轻重缓急、保证重点的恐考方式。检修 计划问题实质上是一个多目 标规划，利用目 标规划可以进行全而考虑。文献 1 6 1 利用目 标规划对大规模电力系统的发电 机组检修计划优化问题进行了优 化，并用在了西班牙电力系统。值得一提的是它利用了专为优化问题而设计 的语言一一g a ms 语言， 方便快捷地完成了对含有多达 3 7 3 0 0 个变量、 4 6 0 0 0 个约束条件和 1 7 1 8 0 0个非零元素的优化目 标的求解。由此可见，检修计划 优化问题应该从多方面入手。 奔德斯分解法开始是用于求解混合整数规划的， 1 9 7 2 年数学家g e o f f r i o n 把它推广到了更加广泛的非线性领域，以进行大系统的优化。就检修计划而 台，它可以同时包括整数性、随机性、非线性等特点而不做处理，使所得的 结果具有相当高的可信度，并且具有较高的计算效率。通过奔德斯分解法可 以把原来的检修计划问题分解为整数规划和随机规划两大问题进行分散协 调。它的另一大长处是可以比较方便的把网络约束、线路检修计划等考虑进 去。文献 1 7 1 第一次提出了 将奔德斯分解法用于发电机组检修计划优化，考 虑的条件比较简单。文献 1 8 将奔德斯分解法用于多区域互联系统的检修， 并考虑了网络约束问 题。 文献【 1 9 将奔德斯分解法用于单区域含电网约束的 发电 机组检修计划优化。 文献 2 0 将奔德斯分解法用于发输电组合系统的发、 输电设备检修。 文献【 2 2 又把燃煤约束和排污约束考虑进去， 兼顾的内容更 加全面。 应用数学优化方法检修问题，还有其他的一些方法。例如将检修问题定 式化为一混合整数线形规划问题以减少计算量。另外有些研究人员将网流问 题模型用于检修问题中，得到比用整数规划求解更快的效果。 华北电力大学硕士学位论文 1 . 3 . 2 基于人工智能的算法 基于人工智能的方法得到了较多的使用，主要的方法有专家系统、启发 式算法、遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索法。 一 专家系统 专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它根据某个领域 中的专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟专家的决策过程，以解决 那些需要专家解决的复杂问题在大规模电力系统中，如果考虑到机组检修、 输电设备检修、负荷变化、节点电压、设备实时状态等因素，检修计划就成 了一个规模极为巨大的优化问题。单纯的数学优化技术是很难解决的。而专 家系统可以较好地完成它。 文献【 2 3 , 2 4 将专家系统用于电力系统发输电设 备检修计划，较适用于大规模电力系统。专家系统的建立需要电力工程界与 计算机工作者的合作，从设计到完善往往需要若干年的时间。 二 启发式算法 启发式方法的特点是在研究周期内 ( 例如一年) ，采用反复试探的方法 使检修计划逼近目 标函数的要求。启发式方法通常可以方便的引入各种约束 条件，而与他们是线形、非线形或离散等情况无关。启发式算法在检修计划 中应用得相当广泛。启发式算法包括等备用法和等风险度法。 等备用法是在计及发电机组的检修停运后，使系统的净备用在全年各时 段尽可能相等以制定检修计划的方法。它的基本原则非常直观，是电力系统 中安排检修计划的传统方法。由于它的概念明确，所需的计算工作量小，因 而在计划编制和调度运行部门中都得到了广泛的应用。等备用法可分为等备 用容量法和等备用率法。它的缺点在于没反映系统可靠性、机组可用度的不 确定性和负荷的不确定性。 等风险度法由 文献 2 5 首次提出。这是一种具有随机性可靠性目 标函 数 的方法，通过对检修计划的优化，实现系统风险度在研究期间各时段接近相 等的目标。它的实现步骤类似于等备用法，也是一个 “ 拉平”的过程。它克 服了等备用法的缺点，成为国内外经常使用的方法之一。同时许多学者也对 该方法进行了改进。 三 遗传算法 遗传算法 ( g e n e t i c a l g o r i t h m ， 简称 g a ) 源于达尔文的进化理论， 它把 自 然界中自 然遗传和自 然选择的机制引入到数学理论中，提出了一种全新的 寻优方法。它使用二进制串模拟的人工染色体来表示某一优化问题的可行 解，用随机方法产生一个可行解的集合，通过选择、交叉和变异等操作，使 华北电力大学硕士学位论文 群体不断优化，最终找到最优解。遗传算法已经广泛地应用于电力系统的各 个领域。文献 2 6 采用的是二进制编码，并根据每个机组的允许检修时间约 束和检修持续进行约束对每个机组的开始检修时间进行编码，形成一个合法 的基因编码库，通过随机在基因编码库中选择基因，形成不同的染色体，组 成初始种群。在交叉变异的操作过程中始终保持每个基因的合法性。通过这 种在染色体中加入约束条件的方法，减小了问题的复杂度，使算法取得了良 好的效果。 文献 2 7 考虑到在历年的检修工作中己积累了大量的较合理的检 修计划，将这些检修计划作为初始解的一部分，有效地提高了寻优的速度。 并且在交叉和变异操作中根据解群的收敛和发散程度，合理的调整交叉率和 变异率，既保证了一定的收敛速度又避免了算法陷入早熟。 遗传算法从多初始点开始，沿多条线路搜索，可能得到全局最优解:而 且鲁棒性好，对目标函数要求较少，既不要求可微，又不要求连续，可方便 地处理象检修计划这种离散非线性优化问题。但是遗传算法的局部搜索能力 较差，必须有效地结合问题的特点。才能更好地发挥其优越性。 四 模拟退火算法 模拟退火算法是一个随机算法，以 概率 1 渐近收敛到全局最优解 3 工 。 该技术利用最小化过程同熔融金属冷却过程的相似性，模拟金属结晶的退火 过程用于优化求解。当退火结束时，金属能量达到最小值，同样应用模拟退 火技术，收敛时也可以找到使优化问题目 标函数最小的最优解。它的优点在 于可较为有效的防止陷入局部最优。缺点是耗时较长，而且是单点寻优，且 模拟退火算法的性能对参数及初始值的选取十分敏感，不同的参数可能导致 算法性能的巨 大差异。 文献 2 g 利用该方法来进行发电机组检修计划的优化。 利用该方法对于一个6 0 台机组的系统优化耗时达到了约 2 1 .5 个小时。 可见， 其对于大系统的效果并不是很理想，尤其是在计算时间上。文献 2 9 , 3 0 将模拟进化理论应用于机组检修计划，用 0 , 1分别表示机组检修和运行两 种状态，以各期间备用率差的平方之和最小为优化目 标，通过模拟退火法来 制定机组检修计划。 五 禁忌搜索算法 禁忌搜索算法 t a b u s e a r c h )是局部领域搜索算法的推广，是人工智能 在组合优化算法中的 一个成功应用 3 1 0 所谓禁忌就是禁止重复前面的工作。 为了回避局部领域搜索陷入局部最优的主要不足，禁忌搜索算法用一个禁忌 表记录下己经到达过的局部最优点，在下一次搜索中，利用禁忌表中的信息 不再或者有选择地搜索这些点，以此来跳出局部最优点，在下一次搜索中， 利用禁忌表中的信息不再或者有选择地搜索这些点，以此来跳出局部最优 华北电力大学硕士学位论文 点。它的优点是收敛速度快。它的缺点为:由于是一种扩展领域的单点寻优 方法，收敛受到初始解的影响，技巧性很强，而且某些机理还不清楚。文献 3 2 1 把遗传算法、模拟退火、 禁忌搜索结合在一 起优化火电机组检修计划， 利用了它们各 自的优点，取得 了一定的成效。 1 . 4 本文的研究方向及主要工作内容 本文选择供电检修计划作为主要研究方向，研究工作涉及到以下几个 方面:供电检修计划数学模型的建立、数学模型的基本求解方法以及适用算 法的优化、 用d e l p h i 语言编制相应的优化软件， 通过算例来验证算法的有效 性。全文共分为六章，各章的主要内容介绍如下: . 第一章首先对选题的意义进行阐述， 然后综述了国内外在发电机组检 修计划方面的研究成果， 并对此做出客观的评价; 最后介绍了本文的研 究方向和在论文期间的主要工作内容。 . 第二章介绍了目前供电系统确定检修计划的方法及检修计划的应用 情况， 对检修计划的指导思想、 编制步骤以及人工编制检修计划的缺点 进行了详细的阐述。 . 第三章结合目前供电系统检修计划的实际工作情况， 对供电检修计划 问题进行了数学描述，建立了适合现阶段供电系统检修计划的优化模 型。 . 第四章首先介绍了两种常用的非数值并行算法一遗传算法和模拟退火算 法，在此基础上引入了混合遗传一模拟退火算法:介绍了该算法的基本理 论，并结合实际检修计划问题， 对算法进行了 优化处理。 . 第五章算例及分析。 . 第六章结论与展望。 华北电力大学硕士学位论文 点。它的优点是收敛速度快。它的缺点为:由于是一种扩展领域的单点寻优 方法，收敛受到初始解的影响，技巧性很强，而且某些机理还不清楚。文献 3 2 1 把遗传算法、模拟退火、 禁忌搜索结合在一 起优化火电机组检修计划， 利用了它们各 自的优点，取得 了一定的成效。 1 . 4 本文的研究方向及主要工作内容 本文选择供电检修计划作为主要研究方向，研究工作涉及到以下几个 方面:供电检修计划数学模型的建立、数学模型的基本求解方法以及适用算 法的优化、 用d e l p h i 语言编制相应的优化软件， 通过算例来验证算法的有效 性。全文共分为六章，各章的主要内容介绍如下: . 第一章首先对选题的意义进行阐述， 然后综述了国内外在发电机组检 修计划方面的研究成果， 并对此做出客观的评价; 最后介绍了本文的研 究方向和在论文期间的主要工作内容。 . 第二章介绍了目前供电系统确定检修计划的方法及检修计划的应用 情况， 对检修计划的指导思想、 编制步骤以及人工编制检修计划的缺点 进行了详细的阐述。 . 第三章结合目前供电系统检修计划的实际工作情况， 对供电检修计划 问题进行了数学描述，建立了适合现阶段供电系统检修计划的优化模 型。 . 第四章首先介绍了两种常用的非数值并行算法一遗传算法和模拟退火算 法，在此基础上引入了混合遗传一模拟退火算法:介绍了该算法的基本理 论，并结合实际检修计划问题， 对算法进行了 优化处理。 . 第五章算例及分析。 . 第六章结论与展望。 华北电力大 学硕士学位论 文 第二章供电系统检修计划概述 2 . 1引言 本章介绍了目前供电系统确定检修计划的方法及检修计划的制定情况， 对检修计划的指导思想、编制步骤以及人工编制检修计划的缺点进行了详细 的阐述。 2 . 2供电系统确定设备检修的方法 2 . 2 . 1 设备检修方式简介 在电力系统中， 为保证系统持续可靠地向用户供电， 必须对输、 变电设备进 行检修。目 前的 检修方式可分为计划检修、 状态检修和事故检修2 1 1 事故检修指当设备发生故障或失效时进行的非计划性检修，检修的目的 是消除故障。采用事故检修的方式能够最大限度地提高设备利用率，减少不 必要的检修所造成的浪费。但是也可以看出，事故维修不但维修费用高，而 且严重威胁着设备和人身安全，对电力系统安全极为不利。在现代设备管理 的要求下，事故维修仅用于对生产影响极小的非重点设备、有冗余配置的设 备或采用其它检修方式不经济的设备。 计划检修是以一定的时间为周期，有计划地安排维修活动，维修的目的 是预防故障的发生。其安排检修计划的主要依据是规程规定，具体体现为 “ 时 间”， 而不是设备的运行状况。 一般按规程规定， 输、 变电设备三年进行一次大 修， 一年进行一至二次小修等。 计划检修对付故障的基本思想是“ 预防为主” ， 强调维护设备的安全性，较少考虑维修活动的经济性，不可避免的存在着检 修过剩。 状态检修是一种以设各状态为基础、以预测设备状态发展趋势为依据的 检修方式3 3 ) 。 它根据对设备的日常检查、 定期重点检查、 在线状态监测和故 障诊断所提供的信息，经过分析处理，判断设备的状况与发展趋势，并在设 备故障发生前及性能降低到不允许的极限前有计划的安排检修。这种检修方 式的目的是实现按需检修，更具有针对性。 2 . 2 . 2目前采用的检修方式 由 前面的论述可知， 状态检修改变以时间为基准的预防性检修为以状态为基 华北电力大 学硕士学位论 文 第二章供电系统检修计划概述 2 . 1引言 本章介绍了目前供电系统确定检修计划的方法及检修计划的制定情况， 对检修计划的指导思想、编制步骤以及人工编制检修计划的缺点进行了详细 的阐述。 2 . 2供电系统确定设备检修的方法 2 . 2 . 1 设备检修方式简介 在电力系统中， 为保证系统持续可靠地向用户供电， 必须对输、 变电设备进 行检修。目 前的 检修方式可分为计划检修、 状态检修和事故检修2 1 1 事故检修指当设备发生故障或失效时进行的非计划性检修，检修的目的 是消除故障。采用事故检修的方式能够最大限度地提高设备利用率，减少不 必要的检修所造成的浪费。但是也可以看出，事故维修不但维修费用高，而 且严重威胁着设备和人身安全，对电力系统安全极为不利。在现代设备管理 的要求下，事故维修仅用于对生产影响极小的非重点设备、有冗余配置的设 备或采用其它检修方式不经济的设备。 计划检修是以一定的时间为周期，有计划地安排维修活动，维修的目的 是预防故障的发生。其安排检修计划的主要依据是规程规定，具体体现为 “ 时 间”， 而不是设备的运行状况。 一般按规程规定， 输、 变电设备三年进行一次大 修， 一年进行一至二次小修等。 计划检修对付故障的基本思想是“ 预防为主” ， 强调维护设备的安全性，较少考虑维修活动的经济性，不可避免的存在着检 修过剩。 状态检修是一种以设各状态为基础、以预测设备状态发展趋势为依据的 检修方式3 3 ) 。 它根据对设备的日常检查、 定期重点检查、 在线状态监测和故 障诊断所提供的信息，经过分析处理，判断设备的状况与发展趋势，并在设 备故障发生前及性能降低到不允许的极限前有计划的安排检修。这种检修方 式的目的是实现按需检修，更具有针对性。 2 . 2 . 2目前采用的检修方式 由 前面的论述可知， 状态检修改变以时间为基准的预防性检修为以状态为基 华北电力大学硕士学位论文 准的响应性检修， 以实际运行状态取代固定的检修周期， 是较为理想的检修方式， 也是今后发展的趋势。但由于状态检修工作在我国尚处于 起步阶段。涉及技术、 管理、体制等多方面的问题，是一项复杂的系统工程，一些关键技术还不成熟。 例如: f 、检测手段的研究和监测装置的应用不成熟阴 全面、 系统的状态监测数据是状态检修的信息基础， 能否用先进的检测技术 预先掌握设备所处的状态， 查明缺陷性质及其严重程度是状态检修的前提。 一些 复杂设备如果不借助先进的技术而仍沿用传统手段和方法， 很难准确掌握和预知 其状态变化。 需要指出的是各种检测装置和信号的准确性、 可靠性问题仍是一个 制约因素， 尤其国内在这方面问题较多， 一是某些特殊参数的测量尚未解决， 二 是投入运行的各种在线监测装置的可靠性、 稳定性不理想。 要做好这项最重要的 基础性工作，我们尚需付出长期不懈的努力。 2 、故障机理的研究和设备诊断方法不成熟川 各种设备工作机理和内部复杂故障的深入分析研究对状态诊断十分关键， 往 往难度也较大， 必须综合运用多种分析方法和技术工具， 充分收集和分析各种资 料和事例，才有可能取得成效。 3 、判据的形成和完善工作不充分9 11 人们在进行状态分析和故障诊断时， 需要一个定量化的判断标准和依据， 以 判别设备状态是否正常， 如果存在故障或缺陷， 则需要进一步评价其性质和严重 程度， 并分等定级给出准确的结论，科学的判据应当建立在有关技术标准和大量 的数据、 事实、 经验之上，往往需要根据工程实际进行多次的调整和完善， 才能 得到比较准确、合理的结果。 4 、诊断软件的开发力度不够 为保证设备状态评价和故障诊断的 科学性、 宏观性和准确性， 避免主观随意 性、 实现诊断的标准化和规范化， 必须在深入理论研究和功能分析的基础上研制 开发有关专家预测和诊断软件， 使其能根据各种数据信息自 动给出 计算结果和评 价结论。 5 、状态检修还不能综合考虑整个系统的状况 状态诊断是以单台设备为目 标进行的， 而设备的停用涉及到整个输电或变电 系统设备运行安排， 特别是大电网的 停用检修还涉及整个区域的运行方式和电 力 供求关系的调整，故不能完全按某台设备的状态确定停用时间。 由前面的论述可知， 状态检修改变以时间为基准的预防性检修为以状态为基 准的响应性检修， 以实际运行状态取代固定的检修周期。 但是， 状态检修与定期 计划检修并不是完全矛盾和对立的。 大力推进状态检修并非要一下子全盘否定定 华北电力大学硕士学位论文 期计划检修。 状态检修也可以说是对设备在受控状态下进行的有计划的检修， 只 不过它 “ 计划”的依据不是时间 而是对象设备的 状态。 c 14 1 实现完全的状态检修的基础是测试技术、 仪表分析技术和状态监测与诊断技 术的发展，目 前我国在这方面还需做大量的工作， 这也是目 前国内状态检修应用 很少的主要技术原因。 当前国内一些研究单位和大学在状态检修方面也在做着有 益的工作，目前的做法是以 初步的设备诊断技术为基础， 主要依靠设备的预防性 试验数据， 并结合设备的历史和现状， 参考同类设备的运行情况， 应用系统工程 的方法进行综合分析判断， 从而查明设备内部状况， 掌握缺陷的性质， 预测隐患 的发展趋势，并提出防范措施和治理对策。 状态检修的 局限性， 造成目 前定期计划检修为检修工作的主体， 状态检修和 事故检修起重要的辅助作用。 一方面从定期检修转变到状态检修要有一 个循序渐 进的过程， 另一方面对那些在现有条件下无法准确预知设备状态或者要付出巨大 代价的项目，可仍然主要采用传统的定期检修和故障检修方式。 供电企业实行以时间周期为基础的设备定期检修， 同时考虑状态检修和事故 检修的辅助作用，形成供电企业目 前常见的检修制度。其检修等级、检修周期， 均按照主管部门颁发的全国统一的规程规定执行， 检修项目统一， 检修间隔统一， 检修工期统一。 例如: 变电站的主变压器， 一般在投入运行后的5 年内和以后每 5 -1 0年应进行一次大修; 3 5 - 1 1 0 k v少油断路器， 大修周期5 -7 年，小修周 期1 年; 隔离开关大修周期3 -5 年等4 2 1 2 . 3 供电系统检修计划的制定 2 . 3 . 1 指导思想 检修计划编制的指导思想主要有4 3 1 . 1 、 保证整个系统及其各个组成部分的安全运行; 2 、 保证整个系统继电 保护与自 动装置的配合， 保证结线的可靠性、 灵活 性，便于消除事故，缩小事故范围，避免事故扩大; 3 、 尽可能保持对重要用户的安全可靠供电; 4 、 负荷不超过系统内设备允许值; 5 、 使系统内各处供电电压质量符合规定标准: 6 、 使地区系统在最经济的方式下运行。 华北电力大学硕士学位论文 期计划检修。 状态检修也可以说是对设备在受控状态下进行的有计划的检修， 只 不过它 “ 计划”的依据不是时间 而是对象设备的 状态。 c 14 1 实现完全的状态检修的基础是测试技术、 仪表分析技术和状态监测与诊断技 术的发展，目 前我国在这方面还需做大量的工作， 这也是目 前国内状态检修应用 很少的主要技术原因。 当前国内一些研究单位和大学在状态检修方面也在做着有 益的工作，目前的做法是以 初步的设备诊断技术为基础， 主要依靠设备的预防性 试验数据， 并结合设备的历史和现状， 参考同类设备的运行情况， 应用系统工程 的方法进行综合分析判断， 从而查明设备内部状况， 掌握缺陷的性质， 预测隐患 的发展趋势，并提出防范措施和治理对策。 状态检修的 局限性， 造成目 前定期计划检修为检修工作的主体， 状态检修和 事故检修起重要的辅助作用。 一方面从定期检修转变到状态检修要有一 个循序渐 进的过程， 另一方面对那些在现有条件下无法准确预知设备状态或者要付出巨大 代价的项目，可仍然主要采用传统的定期检修和故障检修方式。 供电企业实行以时间周期为基础的设备定期检修， 同时考虑状态检修和事故 检修的辅助作用，形成供电企业目 前常见的检修制度。其检修等级、检修周期， 均按照主管部门颁发的全国统一的规程规定执行， 检修项目统一， 检修间隔统一， 检修工期统一。 例如: 变电站的主变压器， 一般在投入运行后的5 年内和以后每 5 -1 0年应进行一次大修; 3 5 - 1 1 0 k v少油断路器， 大修周期5 -7 年，小修周 期1 年; 隔离开关大修周期3 -5 年等4 2 1 2 . 3 供电系统检修计划的制定 2 . 3 . 1 指导思想 检修计划编制的指导思想主要有4 3 1 . 1 、 保证整个系统及其各个组成部分的安全运行; 2 、 保证整个系统继电 保护与自 动装置的配合， 保证结线的可靠性、 灵活 性，便于消除事故，缩小事故范围，避免事故扩大; 3 、 尽可能保持对重要用户的安全可靠供电; 4 、 负荷不超过系统内设备允许值; 5 、 使系统内各处供电电压质量符合规定标准: 6 、 使地区系统在最经济的方式下运行。 华北电力大学硕士学位论文 期计划检修。 状态检修也可以说是对设备在受控状态下进行的有计划的检修， 只 不过它 “ 计划”的依据不是时间 而是对象设备的 状态。 c 14 1 实现完全的状态检修的基础是测试技术、 仪表分析技术和状态监测与诊断技 术的发展，目 前我国在这方面还需做大量的工作， 这也是目 前国内状态检修应用 很少的主要技术原因。 当前国内一些研究单位和大学在状态检修方面也在做着有 益的工作，目前的做法是以 初步的设备诊断技术为基础， 主要依靠设备的预防性 试验数据， 并结合设备的历史和现状， 参考同类设备的运行情况， 应用系统工程 的方法进行综合分析判断， 从而查明设备内部状况， 掌握缺陷的性质， 预测隐患 的发展趋势，并提出防范措施和治理对策。 状态检修的 局限性， 造成目 前定期计划检修为检修工作的主体， 状态检修和 事故检修起重要的辅助作用。 一方面从定期检修转变到状态检修要有一 个循序渐 进的过程， 另一方面对那些在现有条件下无法准确预知设备状态或者要付出巨大 代价的项目，可仍然主要采用传统的定期检修和故障检修方式。 供电企业实行以时间周期为基础的设备定期检修， 同时考虑状态检修和事故 检修的辅助作用，形成供电企业目 前常见的检修制度。其检修等级、检修周期， 均按照主管部门颁发的全国统一的规程规定执行， 检修项目统一， 检修间隔统一， 检修工期统一。 例如: 变电站的主变压器， 一般在投入运行后的5 年内和以后每 5 -1 0年应进行一次大修; 3 5 - 1 1 0 k v少油断路器， 大修周期5 -7 年，小修周 期1 年; 隔离开关大修周期3 -5 年等4 2 1 2 . 3 供电系统检修计划的制定 2 . 3 . 1 指导思想 检修计划编制的指导思想主要有4 3 1 . 1 、 保证整个系统及其各个组成部分的安全运行; 2 、 保证整个系统继电 保护与自 动装置的配合， 保证结线的可靠性、 灵活 性，便于消除事故，缩小事故范围，避免事故扩大; 3 、 尽可能保持对重要用户的安全可靠供电; 4 、