基于粒子群优化与LCC的电力变压器检修决策方法

摘要

本发明公开了一种基于粒子群优化与LCC的电力变压器检修决策方法，包括建立变压器全寿命周期成本估计模型、基于折现率修正变压器全寿命周期成本估计模型和采用粒子群优化方法求解变压器全寿命周期成本估计模型，确定最佳维修年限的步骤。本发明从全寿命周期成本角度出发，在考虑折现率的基础上，构建变压器动态维修成本的优化模型，从而得到变压器的最优大修时间以及相应的最低成本。它用粒子群算得到两次最优大修时间与以此确定电力全寿命周期成本。收敛速度快，计算结果精度高。

主权项

一种基于粒子群优化与LCC的电力变压器检修决策方法，其特征在于：包括以下具体步骤：步骤1：初始化LCC两次大修时间：第一次和第二次大修时间t₁﹑t₂的初值取值范围为分别为[5,30]和[15,30]；步骤2：计算LCC初值y1：y1＝W1+W2+W3+W4+W5              (1)其中，W1为初始投资成本、W2为运行成本、W3为断电成本、W4为报废成本、W5为维修成本；所述初始投资成本W1的估计方法为：W1＝W_gz+W_az+W_zy+W_yg+W_ts           (2)其中，W_gz代表设备购置费，W_az代表安装工程费，W_zy代表征用土地费，W_yg代表员工培训费，W_ts代表调试费用；所述运行成本W₂的估计方法为：其中，a为电价，单位为元/kWh；p₀为变压器空载损耗，单位为kW，β为平均负载率，p_k为变压器有载损耗，单位为kW；i为折现率；t_n为名义役龄，t_a为等效役龄，其计算方法为：其中，α₃为大修的役龄回退因子，t_n为名义役龄。断电成本W3的估计方法为：式中：b为单位电量售电利润，元/kWh；S_N为变压器的额定容量，kVA；β为平均负载率，kW；为平均功率因数；T为设备年单位故障中断供电时间，h；λ′(t_n)为设备年平均故障数，次/年；RC为单位时间平均修复成本，万元/小时；MTTR为设备平均修复时间，小时；λ'(t_n)为故障率函数，计算方法为：报废成本W4的估计方法为：W4＝(0.32×W_az‑0.05×W1)×(1+i)^‑40          (7)其中，W_az为安装工程费，W1为初始投资成本，i为折现率；维修成本W5的估计方法为：W5＝M_l+M_s                        (8)其中，M_s为变压器预防性维修费用，M_l为两次大修费用之和：所述变压器预防性维修费用M_s的估计方法为：其中，β为预防性维修系数；t_n为名义役龄；W1为初始投资成本；步骤3：采用粒子群优化方法求解变压器全寿命周期成本估计模型，确定最佳维修年限，由以下具体步骤组成：步骤3‑1：初始化变异速度，步骤2计算的LCC，作为最优变压器全寿命周期成本的初值；步骤3‑2：计算相应的变压器全寿命周期成本；V_ik(n+1)＝wV_ik(n)+c₁·rand·[(5+12*rand)‑t_ik(n)]+c₂·rand()·[‑(5+12*rand)+t_ik(n)]t_ik(n+1)＝t_ik(n)+V_ik(n+1)                                        (11)式中V_ik(n)为第n次变异速度，V_ik(n+1)为第n+1次变异速度；最大变异速度为12；rand()为0到1之间的随机数；t_ik(n)为第n两次大修时间；惯性因子w＝0.6；加速系数c₁＝c₂＝2；步骤3‑3：判断所述变压器全寿命周期成本是否小于LCC的当前值，如果是，转向步骤3‑4；否则转向步骤3‑6；步骤3‑4：更新第一次和第二次大修时间t₁﹑t₂、变异速度与LCC的当前值；步骤3‑5：判断是否满足算法终止条件，如果是，转向步骤3‑6，否则转向步骤3‑2；步骤3‑6：输出第一次和第二次大修时间t₁﹑t₂与LCC的当前值。