研究背景
電網(wǎng)狀態(tài)檢修是綜合考慮設(shè)備個(gè)體狀態(tài)和電網(wǎng)整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況的預(yù)防性檢修。相比于計(jì)劃?rùn)z修，電網(wǎng)狀態(tài)檢修既能充分利用設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)信息，發(fā)揮設(shè)備狀態(tài)檢修優(yōu)勢(shì)，又能通過評(píng)估設(shè)備因故障或檢修停運(yùn)所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)協(xié)調(diào)各設(shè)備的檢修時(shí)機(jī)，保障電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。另一方面，隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，風(fēng)電等新能源大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電，其固有的強(qiáng)不確定性與電網(wǎng)輸電設(shè)備性能狀態(tài)的不確定性疊加勢(shì)必會(huì)增加電網(wǎng)檢修時(shí)機(jī)選擇的難度，迫切需要對(duì)風(fēng)電不確定條件下的電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)和檢修風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評(píng)估，推動(dòng)電網(wǎng)狀態(tài)檢修在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用。由此使不確定性條件下電網(wǎng)檢修決策面臨挑戰(zhàn)，并成為目前研究的熱點(diǎn)問題。
目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于風(fēng)險(xiǎn)理論對(duì)不確定條件下的電網(wǎng)檢修問題進(jìn)行了諸多探索。文獻(xiàn)[5]以因線路檢修停運(yùn)所導(dǎo)致的系統(tǒng)切負(fù)荷增量最小為目標(biāo)構(gòu)建了輸電檢修計(jì)劃模型，并提出基于禁忌搜索的求解方法；文獻(xiàn)[6]利用蒙特卡洛模擬方法評(píng)估輸電系統(tǒng)可靠性，進(jìn)而以電網(wǎng)供電不足風(fēng)險(xiǎn)最小為目標(biāo)優(yōu)化輸電線路檢修計(jì)劃。上述研究側(cè)重于通過評(píng)估輸電檢修決策對(duì)電網(wǎng)可靠性的影響優(yōu)化輸電檢修計(jì)劃，但未考慮設(shè)備老化及檢修策略所導(dǎo)致的故障率在研究周期內(nèi)的變化。為實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)與檢修策略關(guān)系的精細(xì)化建模，滿足電網(wǎng)狀態(tài)檢修決策的需要，文獻(xiàn)[7]提出了一種基于役齡回退理論的電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估方法；文獻(xiàn)[8]使用馬爾科夫理論描述線路的運(yùn)行狀況，并據(jù)此建立了線路狀態(tài)評(píng)估模型；文獻(xiàn)[9]提出一種狀態(tài)檢修背景下的設(shè)備三階段時(shí)變停運(yùn)模型；在此基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)[10]基于輸變電設(shè)備的老化過程提出電網(wǎng)狀態(tài)檢修的概念并構(gòu)建相應(yīng)模型，通過折中處理設(shè)備個(gè)體性能與電網(wǎng)整體運(yùn)行達(dá)到降低系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)的目的；在電網(wǎng)狀態(tài)檢修理念引導(dǎo)下，文獻(xiàn)[11]考慮檢修策略對(duì)變電站設(shè)備狀態(tài)變化的影響建立了變電站狀態(tài)檢修決策模型；文獻(xiàn)[12]考慮設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果可能存在誤差，據(jù)此決策的檢修計(jì)劃可能過于保守或冒進(jìn)，為此構(gòu)建了基于設(shè)備狀態(tài)部分可觀的電網(wǎng)狀態(tài)檢修計(jì)劃模型；文獻(xiàn)[13]針對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備量多且多樣化的特點(diǎn)，提出考慮多狀態(tài)馬爾科夫過程的配電網(wǎng)狀態(tài)檢修方法；文獻(xiàn)[14,15]采用分段線性化的威布爾分布函數(shù)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備老化故障率進(jìn)行建模，并基于電網(wǎng)狀態(tài)檢修概念建立了變壓器狀態(tài)檢修兩階段混合整數(shù)線性規(guī)劃模型。上述關(guān)于電網(wǎng)狀態(tài)檢修決策的研究充分利用了設(shè)備在線監(jiān)測(cè)信息，同時(shí)兼顧了設(shè)備個(gè)體和電網(wǎng)運(yùn)行整體風(fēng)險(xiǎn)，使檢修計(jì)劃更加有的放矢，但未考慮風(fēng)電不確定性對(duì)電網(wǎng)狀態(tài)檢修決策的影響。對(duì)此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以輸電線路的檢修決策為研究對(duì)象，提出考慮風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)狀態(tài)檢修模型和求解方法。首先，在設(shè)備狀態(tài)檢修監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)技術(shù)基礎(chǔ)上，給出輸電線路故障率及其與檢修計(jì)劃間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型；其次，給出電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)和檢修風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)學(xué)表達(dá)，并基于次時(shí)間尺度考慮風(fēng)電不確定性的魯棒機(jī)組組合模型對(duì)事故場(chǎng)景下的電網(wǎng)運(yùn)行損失進(jìn)行計(jì)算；最后，考慮輸電線路檢修相關(guān)約束條件，以電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)與電網(wǎng)檢修風(fēng)險(xiǎn)之和最小為目標(biāo)建立考慮風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)狀態(tài)檢修模型，并給出對(duì)應(yīng)的求解方法。
結(jié)論
針對(duì)設(shè)備狀態(tài)檢修和風(fēng)電滲透率不斷提高背景下的輸電線路檢修問題，提出了考慮風(fēng)電不確定性的電網(wǎng)狀態(tài)檢修的模型和方法，通過算例分析得到如下結(jié)論：
1）相比于傳統(tǒng)計(jì)劃?rùn)z修方式難以考慮設(shè)備實(shí)際的老化過程導(dǎo)致其過早或過晚檢修引起風(fēng)險(xiǎn)上升的問題，所提電網(wǎng)狀態(tài)檢修模型能有精確考慮設(shè)備性能劣化對(duì)故障率影響，通過電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)和檢修風(fēng)險(xiǎn)的折中更好地把握設(shè)備的檢修時(shí)機(jī)，提升設(shè)備潛能的發(fā)揮。
2）相比于設(shè)備狀態(tài)檢修方式，所提模型能夠綜合考慮設(shè)備個(gè)體性能與電網(wǎng)整體運(yùn)行效能，可以在提升電網(wǎng)檢修計(jì)劃整體經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，保證設(shè)備個(gè)體的性能處于可接受的狀態(tài)，從而降低系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)。
3）所提模型通過計(jì)算電網(wǎng)檢修或故障等各種停運(yùn)場(chǎng)景下的電網(wǎng)運(yùn)行成本考慮風(fēng)電不確定性對(duì)電網(wǎng)故障風(fēng)險(xiǎn)和檢修風(fēng)險(xiǎn)的影響，進(jìn)而構(gòu)建電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)與電網(wǎng)狀態(tài)檢修策略間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，能夠有效提升高比例新能源電力系統(tǒng)中電網(wǎng)檢修計(jì)劃的有效性，滿足以新能源為主體的電力系統(tǒng)構(gòu)建需求。
