[发明专利]一种基于可靠性的电气设备预防性维修优化方法及装置

权利要求书

1.一种基于可靠性的电气设备预防性维修优化方法，其特征在于：所述的优化方法包括以下步骤：

步骤一、定义预防性维修类型以及计算出对电气设备可靠性的相应影响；包括：

(1)在相等时间间隔内检查电气设备关键组件，在每次检查中，基于组件退化状态及其在电气设备可靠性中的作用，进行预防性维修；

(2)电气设备组件任务开始时的可靠性等于该组件在前一个期间结束时的可靠性加上由于当前期间的维护而提高的可靠性，由以下公式求得：

其中，R_i,0,n为电气设备第n个检查周期开始时第i个组件的可靠性，R_i,f,n-1为电气设备第n-1次检查周期结束时第i个组件的可靠性，m₂为预防性维修的影响因子一，反映了执行的预防性维修操作对该组件可靠性的影响，且m₂≤1；

(3)将第n个周期开始时的第i个组件的可靠性代入式(2)从而得出第n个周期中第i个组件的可靠性函数：

其中，R_i,n(t)为电气设备第n个周期中第i个组件的可靠性，β,σ为威布尔分布的形状和比例参数，t_p为两次检查之间的时间间隔，m₁为预防性维修的影响因子二，由组件的故障率函数确定，且m₁≥0；

步骤二、根据非均匀泊松过程对电气设备的故障过程进行建模；

步骤三、以最小的总维修相关成本为目标，以电气设备可靠性为约束，构建电气设备预防性维修优化模型；

步骤四、基于模拟退火算法求该电气设备预防性维修优化模型的最优解，输出维修方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于可靠性的电气设备预防性维修优化方法，其特征在于：所述步骤二包括：

(1)根据强度函数和随机变量建立非均匀泊松过程的数学模型：

其中，{N(t),t≥0}为非均匀泊松过程且N(0)＝0，h(t)是强度函数；当τ→0时，P{N(t+τ)-N(t)≥2}＝o(τ)，P{N(t+τ)-N(t)＝1}＝h(t)τ+o(τ)；H(t+s)-H(t)服从泊松分布且

(2)根据电气设备的寿命和相关概率密度函数，利用累计分布函数建立电气设备的故障过程模型：

N(t+s)-N(t)的泊松过程的平均值为：

H(t+s)-H(t)＝-logR(t+s)-logR(t) (6)

其中，N(t)为[0,t]内出现的故障数，且强度函数h(t)＝f(t)/{1-F(t)}；当t≥0时，R(t)＝1-F(t)；

其中，f(t)为电气设备相关概率密度函数，F(t)为电气设备累积分布函数，R(t)为电气设备可靠性函数。

3.根据权利要求2所述的一种基于可靠性的电气设备预防性维修优化方法，其特征在于：所述步骤三包括：

(1)根据各组件的维修费用、更换成本、电气设备随机故障成本、电气设备停机成本建立电气设备总维修成本的目标函数：

其中，决策变量X_in和Y_in如果在第n个周期对第i个组件进行了维修，则取值为1，反之取值为0，决策变量W_n如果在第n个时期内由于预防性维修导致电气设备停止运行，则取值为1，反之取值为0；为第i个组件的维修成本，为第i个组件的更换成本，C^[f]为电气设备随机故障的成本，C^d为由于预防性维修导致电气设备停机成本；

(2)根据组件维修所需资源、更换所需资源、电气设备可靠性建立约束函数：

其中，为维修第i个组件所需的资源，为更换第i个组件所需的资源，E_n为第n个检查期间可用的总资源，为在第n个周期内电气设备可靠性，为计划范围内电气设备所需的最小可靠性，N为计划范围内检查周期的数量，I为电气设备中关键组件总数，其中Λ(n)为时间[t_n-1,t_n]内随机故障数的平均值且