电网二次设备的技改大修决策优化模型的构建方法及系统与流程

1.本发明涉及电网工程技术领域，更具体地说，它涉及电网二次设备的技改大修决策优化模型的构建方法及系统。


背景技术：

2.供电公司在进行电网设备技改大修决策时，通常是对比技改和大修两种方案的初始投资，若技改方案的投资较小，则判定该项目符合技改项目准入的条件。供电公司采用的这种电网设备技改项目准入决策方法，虽然能够帮助管理者迅速做出决策，但其弊端也很明显。这种决策方法仅仅只考虑了技改和大修方案的初始投资，却忽略了两种方案下设备后期的运行、维护以及报废等其它费用，而这部分后期的费用占设备全寿命周期总成本的比例并不小。此外，技改和大修方案都可以使需要改造的电网设备恢复到正常运行状态，但两种方案改造后的效果也不完全一致。
3.目前采用的技改大修立项方式中主观因素太多，常常导致出现应该技改的项目未被准入，不需技改或技改需求并不迫切的项目却被立项的现象，电网公司技改大修项目立项过程中普遍存在这种现象，其根本原因在于缺乏客观统一的判定方法来判断电网设备是否需要进行改造。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供电网二次设备的技改大修决策优化模型的构建方法及系统，以解决对当前的电网设备是否进行技改或大修的判断不准确的问题。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.第一方面，本发明提供一种电网二次设备的技改大修决策优化模型的构建方法，包括步骤：
7.获取电网设备的通信性能、时间性能、运行工况与硬件性能的评价指标，构建电网二次设备的安全状态评价指标体系，生成二次设备的安全状态评价指标；
8.基于全寿命周期成本法构建二次设备的经济性能评价模型，生成二次设备的经济性能状态评价指标；
9.根据电网设备运行所需性能指标构建二次设备技术性能评价模型，生成二次设备的技术性能状态评价指标；
10.根据安全状态评价指标、技术性能状态评价指标与经济性状态评价指标构建二次设备技改大修决策优化模型。
11.本发明通过构建二次设备的安全状态指标体系、经济性评价模型与经济性评价模型，结合三个模型所得出的指标构建技改大修的决策优化模型，根据决策优化模型所得出的决策指标对电网设备是否技改或大修进行决策，从而实现设备技改与大修的科学决策。避免因只需技改的设备却要大修造成资源的浪费，也防止需大修的设备却要进行技改所带来的安全隐患，提升项目建设决策科学性与立项申报合理性。
12.进一步的，采用层次分析法对安全状态评价指标体系进行求解得出各评价指标权重，对各评价指标权重的一致性进行检验，若验证通过，生成设备的运行状态，对运行状态进行模糊评价生成二次设备安全状态评价指标。
13.进一步的，采用全寿命周期成本法对二次设备技改大修项目的成本求解，得出技改大修项目实施前后全寿命周期成本，根据前后全寿命周期成本生成设备经济性能评价指标。
14.进一步的，获取电网设备性能状态的状态参数，采用定性评价方法对状态参数进行评价，生成电网设备技术性能状态评价指标。
15.进一步的，将电网设备技术性能评价指标与安全评价指标相加，与经济性评价指标比值的大小，作为技改大修的决策依据。
16.第二方面，本发明提供一种电网二次设备的技改大修决策优化模型的系统，包括安全状态单元、经济评价单元、性能评价单元以及决策优化单元；
17.安全状态单元，用于获取电网设备的通信性能、时间性能、运行工况与硬件性能的评价指标，构建电网二次设备的安全状态评价指标体系，生成二次设备的安全状态评价指标；
18.经济评价单元，用于基于全寿命周期成本法构建二次设备的经济性能评价模型，生成二次设备的经济性能状态评价指标；
19.性能评价单元，用于根据电网设备运行所需性能指标构建二次设备技术性能评价模型，生成二次设备的技术性能状态评价指标；
20.决策优化单元，用于根据安全状态评价指标、技术性能状态评价指标与经济性状态评价指标构建二次设备技改大修决策优化模型。
21.进一步的，所述安全指标单元还用于采用层次分析法对安全状态评价指标体系进行求解得出各评价指标权重，对各评价指标权重的一致性进行检验，若验证通过，生成设备的运行状态，对运行状态进行模糊评价生成二次设备安全状态评价指标。
22.进一步的，所述安全指标单元还用于采用全寿命周期成本法对二次设备技改大修项目的成本求解，得出技改大修项目实施前后全寿命周期成本，根据前后全寿命周期成本生成设备经济性能评价指标。
23.进一步的，所述性能评价单元还用于获取电网设备性能状态的状态参数，采用定性评价方法对状态参数进行评价，生成电网设备技术性能状态评价指标。
24.进一步的，所述决策优化单元还用于将电网设备技术性能评价指标与安全评价指标相加，与经济性评价指标比值的大小，作为技改大修的决策依据。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
26.本发明构建电网二次设备的安全状态指标体系、经济性评价模型与经济性评价模型，结合三个模型所得出的指标构建技改大修的决策优化模型，根据决策优化模型所得出的决策指标对电网设备是否技改或大修进行决策，从而实现设备技改与大修的科学决策，也避免了因只需技改的设备却要大修造成资源的浪费，也防止需大修的设备却要进行技改所带来的安全隐患，提升项目建设决策科学性与立项申报合理性。
附图说明
27.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
28.图1为本发明一实施例提供的方法流程图；
29.图2为本发明一实施例提供的电网智能终端设备的参数图；
30.图3为本发明一实施例提供的在不同评分区间设备性能的状态图；
31.图4为本发明一实施例提供的系统架构框图。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
33.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
34.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.实施例
37.如图1所示，本实施例提供一种电网二次设备的技改大修决策优化模型的构建方法，包括步骤：
38.步骤s10，获取电网设备的通信性能、时间性能、运行工况与硬件性能的评价指标，构建电网二次设备的安全状态评价指标体系，生成二次设备的安全状态评价指标。
39.具体的，如图2所示，结合终端设备功能以及运行特征，参考规程要求，确立时间性能、通信性能、运行工况、装置硬件性能四方面评价指标。终端装置均属微机，所以温湿度、电压、存储数据元件出错频次等数据信息都需关注并采集。智能终端也是过程设备，设备的主要功能是从二次设备获取控制指令，采集一次设备智能信息并进行实时控制，需要及时采集智能终端的开关量分辨率、动作时间、发送遥信数据的延时等数据信息。智能终端设备需要获取断路器以及隔离开关等多种一次设备开关量信息和状态参数数据，运用goose光纤将信号传输给测控保护装置，因此需要采集接口发送光强、链路中断等多种数据信息。智能终端还需要确保时间系统与站内对时系统同步，因此需要采集对时误差以及对时异常警告等指标。
40.步骤s20，基于全寿命周期成本法构建二次设备的经济性能评价模型，生成二次设备的经济性能状态评价指标。
41.具体的，全寿命周期成本理论用于分析项目投资建设、生产运维、故障处理、报废等环节集成的比较研究，基于全寿命周期理论的经济性成本比较分析适用于技改大修项目的优选评价。
42.步骤s30，根据电网设备运行所需性能指标构建二次设备技术性能评价模型，生成二次设备的技术性能状态评价指标。
43.具体的，对电网设备进行技术及经济性能需要获得电网设备的设备参数数据、运行数据、检修数据、设备家族缺陷数据以及设备故障模式数据等相关数据。此外，还需要利用统计学对设备故障种类进行划分并估算其相应的故障概率，电网设备技术性能状态评价评价主要是分别从设备的技术性能角度分析其是否能够满足电网运行的需要，改造需求的迫切程度。
44.步骤s40，根据安全状态评价指标、技术性能状态评价指标与经济性状态评价指标构建二次设备技改大修决策优化模型。
45.具体的，结合安全状态、技术性能状态、经济性状态三种评价结果，综合构建设备技改大修决策优化模型，为电网企业技改大修决策提供支持。
46.从上述技术方案可以看出，通过构建二次设备的安全状态指标体系、技术性能评价模型与经济性能评价模型，由于在建立安全状态指标体系时采集了电网二次设备的信性能、时间性能、运行工况与硬件性能的评价指标参数，这些参数可以反应终端设备的运行状态好坏，结合这些参数得出的二次设备安全状态指标体系，再与技术性能状态、经济性状态进行结合构建技改大修的决策优化模型，根据决策优化模型所得出的决策指标对电网设备是否进行技改或大修进行决策，从而实现设备技改与大修的科学决策。避免因只需技改的设备却要大修造成资源的浪费，也防止需大修的设备却要进行技改所带来的安全隐患，提升项目建设决策科学性与立项申报合理性。
47.在上述实施例的基础上，本技术更进一步的一个实施例中，采用层次分析法对安全状态评价指标体系进行求解得出各评价指标权重，对各评价指标权重的一致性进行检验，若验证通过，生成设备的运行状态，对运行状态进行模糊评价生成二次设备安全状态评价指标。
48.具体的，结合指标体系构建，采取层次分析法确定指标权重。首先，根据重要性标度理论，构造两两比较判断矩阵a：a＝(a
ij
)
n
×
n
(i,j＝1,2,
…
,n)，然后将判断矩阵a归一化处理，计算公式为：权重的计算公式为：最后判断一致性，如果通过一致性检验，结果有效，不通过则需对结果进行调整。
49.运用模糊层次分析法，确定二次设备安全状态评价结果。将其运行状态划分为严重异常、异常、注意以及正常4个不同状态，结合专家经验与评价标准，得到最后的模糊评价结果。用作不同方案的对比分析。
50.模糊评价法的原理是基于模糊数学理论，是一种可以综合考量多种因素而做出全面评价的一种综合评价方法，能够帮助进行决策评价。其特点是将定向评价转化为定量评价，评价结果不是单一的肯定或者否定，而是通过一个模糊集合来进行体现。结合模糊数学理论对多种影响制约要素进行综合考量，最后形成的评价结论，具有很强的系统性，结果清晰明了，能够较好的解决难以量化的评价问题，适合多重因素影响下的非确定问题决策。
51.确定评估指标集u＝{u1,u2,
…
,u
m
}和评语集v＝{v1,v2,
…
,v
n
}，其中m表示评价指标集中评价指标的个数，n表示评语集中评语的个数。
52.对风险评估指标集u进行量化计算分析，即从每个指标上分析评估对象对评语集合v的隶属度，由此得到二级指标的模糊关系矩阵。
53.建立模糊关系矩阵的具体方法如下：
[0054][0055]
其中，此处m为5，代表评语集中等级个数；p为一级指标对应的二级指标的个数；r
ij
表示的就是评价对象从因素u
i
上看对v
j
等级评语的隶属度。某个因素u
i
在评价对象中的表现是通过模糊向量来体现的。
[0056]
将权重向量w与评价对象的模糊关系矩阵r进行合成，由此可以得到评估对象的综合评价向量b。即：
[0057][0058]
上述向量中的b1表示了评估指标在整体上对评语集的隶属程度。
[0059]
在上述实施例的基础上，本技术更进一步的一个实施例中，采用全寿命周期成本法对二次设备技改大修项目的成本求解，得出技改大修项目实施前后全寿命周期成本，根据前后全寿命周期成本生成设备经济性能评价指标。
[0060]
具体的，对技改大修项目建设的初始投入成本、运维成本、检修成本、故障成本、退运处置成本等进行综合计算，比较技改项目实施前后全寿命周期成本(lcc)的变化情况，衡量项目全寿命周期成本水平，由此分析项目投资的经济性。具体如下：
[0061]
初始投入成本ci，包含设备的购置费、建筑安装费和其它费用等。购置费应包括设备实际采购价格、运输费及招标采购过程中所发生的相关费用；建筑安装费包括对项目相关基础设施、工艺系统和附属系统进行施工、安装，使之具备生产功能所支出的费用；其它费用包括完成工程建设项目所需的不属于购置费、建筑安装工程费的其它费用。
[0062]
运维成本co，考虑每年设备运行、维护、消缺等工作所发生的成本费用之和，设备状态检修相应a、b、c类检修和试验费用等及费用明细计算过程。
[0063]
计算公式为：
[0064]
检修成本cm，应包含每年设备运行、维护、消缺等工作所发生的成本费用之和、设备状态检修相应a、b、c类检修和试验费用等及费用明细计算过程。
[0065]
计算公式为：
[0066]
故障成本cf，应包含故障修复费及明细计算过程。
[0067]
计算公式为：
[0068]
退役处置成本cd，应包含设备退役处理(拆迁等)费用、设备退役残值或设备剩余使用价值及其明细计算过程。
[0069]
计算公式为：
[0070]
在上述实施例的基础上，本技术更进一步的一个实施例中，获取电网设备性能状态的状态参数，采用定性评价方法对状态参数进行评价，生成电网设备技术性能状态评价指标。
[0071]
具体的，如图3所示，对上述实施例中的严重异常、异常、注意以及正常四个不同运行状态，利用评分的方式对不同的运行状态进行划分，如评分处于75
‑
100分属于正常状态，设备运行状态良好，设备使用寿命充足，运行可靠稳定，又比如当设备的评分处于0
‑
25分时，则属于严重异常状态，设备已无法满足现场运行条件，急需对设备进行更换与技改。
[0072]
在上述实施例的基础上，本技术更进一步的一个实施例中，将电网设备技术性能评价指标与安全评价指标相加，与经济性评价指标比值的大小，作为技改大修的决策依据。
[0073]
具体的，定义技改设备的设计年限为n，大修设备投运年限为n0，技改年均全寿命周期成本为lcc
jg
，大修年均全寿命周期成本为lcc
dx
。
[0074]
技改年均全寿命周期成本为大修年均全寿命周期成本为
[0075]
根据设备的安全状态分析和技术性能分析以及成本分析分别得到安全状态评分s和性能指标评分a和全寿命周期成本lcc，以此建立决策优化模型，若技改方案的比值大，就进行技改项目申报。即价值系数＝(安全状态评分+性能指标评分)/全寿命周期成本，设定价值系数阈值，若大于阈值则进行技改大修；其中
[0076]
本实施例还提供一种电网二次设备的技改大修决策优化模型的系统，如图4所示，用以实现上述实施例所述的方法，包括安全状态单元50、经济评价单元60、性能评价单元70以及决策优化单元80；
[0077]
安全状态单元50，用于获取电网设备的通信性能、时间性能、运行工况与硬件性能的评价指标，构建电网二次设备的安全状态评价指标体系，生成二次设备的安全状态评价指标。
[0078]
具体的，此处用于采集电网设备的运行数据，根据运行数据建立安全状态评价指标体系与前面记载相同，此处不再叙述。
[0079]
经济评价单元60，用于基于全寿命周期成本法构建二次设备的经济性能评价模型，生成二次设备的经济性能状态评价指标。
[0080]
具体的，此处基于全寿命周期成本法构建二次设备的经济性能评价模型与前面记载相同，此处不再叙述。
[0081]
性能评价单元70，用于根据电网设备运行所需性能指标构建二次设备技术性能评价体系，生成二次设备的技术性能状态评价指标。
[0082]
具体的，此处根据电网设备运行所需性能指标构建二次设备技术性能评价体系与
前面记载相同，此处不再叙述。
[0083]
决策优化单元80，用于根据安全状态评价指标、技术性能状态评价指标与经济性状态评价指标构建二次设备技改大修决策优化模型。
[0084]
具体的，基于安全状态单元50、经济评价单元60与性能评价单元70生成的指标建立决策优化模型与前面记载相同，此处不再叙述。
[0085]
从上述技术方案可以看出，本技术提供了一种构建电网二次设备的技改大修决策优化模型的系统，该系统通过构建二次设备的安全状态指标体系、经济性评价模型与经济性评价模型，结合三个模型所得出的指标构建技改大修的决策优化模型，根据决策优化模型所得出的决策指标对电网设备是否进行技改或大修进行决策，从而实现设备技改与大修的科学决策。避免因只需技改的设备却要大修造成资源的浪费，也防止需大修的设备却要进行技改所带来的安全隐患，提升项目建设决策科学性与立项申报合理性。
[0086]
在上述实施例的基础上，本技术更进一步的一个实施例中，所述安全指标单元50还用于采用层次分析法对安全状态评价指标体系进行求解得出各评价指标权重，对各评价指标权重的一致性进行检验，若验证通过，生成设备的运行状态，对运行状态进行模糊评价生成二次设备安全状态评价指标。
[0087]
具体的，即采用层次分析法生成安全状态评价指标，这里安全状态评价指标计算过程与前面记载相同，此处不再叙述。
[0088]
在上述实施例的基础上，本技术更进一步的一个实施例中，所述经济评价单元60还用于采用全寿命周期成本法对二次设备技改大修项目的成本求解，得出技改大修项目实施前后全寿命周期成本，根据前后全寿命周期成本生成设备经济性能评价指标。
[0089]
具体的，即采用全寿命周期成本法生成经济性能评价指标，这里经济性能评价指标计算过程与前面记载相同，此处不再叙述。
[0090]
在上述实施例的基础上，本技术更进一步的一个实施例中，所述性能评价单元70还用于获取电网设备性能状态的状态参数，采用定性评价方法对状态参数进行评价，生成电网设备技术性能状态评价指标。
[0091]
具体的，即采用定性评价方法生成经济性能评价指标，这里性能状态评价指标计算过程与前面记载相同，此处不再叙述。
[0092]
在上述实施例的基础上，本技术更进一步的一个实施例中，所述决策优化单元80还用于将电网设备技术性能评价指标与安全评价指标相加，与经济性评价指标比值的大小，作为技改大修的决策依据。
[0093]
具体的，这里进行比值的计算，根据比值的大小判断是否对设备进行技改大修，计算过程与前面记载相同，此处不再叙述。
[0094]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。