基于最小二乘法的換流站備品定額動(dòng)態(tài)分配

譚靜 張貴德 陳文 戴迪 王彥文

摘要

將多個(gè)換流站的備品進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，對(duì)保證換流站設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行有重要意義最小二乘法在數(shù)學(xué)、物理、經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)等參數(shù)估計(jì)上的具有廣泛應(yīng)用。提出了基于最小二乘法的換流站備品定額動(dòng)態(tài)分配，將多個(gè)換流站備品定額與實(shí)際需求量關(guān)聯(lián)。以換流站設(shè)備往年故障平均值和下年故障值作為研究對(duì)象，搭建仿真數(shù)學(xué)模型。驗(yàn)證了基于最小二乘法在換流站備品動(dòng)態(tài)調(diào)整定額配比是切實(shí)可行的，能夠有效解決多個(gè)換流站備品實(shí)際需求量等問題。

【關(guān)鍵詞】最小二乘法 換流站 備品備件 定額動(dòng)態(tài)分配

1 引言

目前換流站基本采用一站一備品庫(kù)的獨(dú)立管理模式，這種傳統(tǒng)的備品備件管理模式備品重復(fù)配備，在換流站存在定額與需求不匹配等問題，無法滿足現(xiàn)場(chǎng)備品實(shí)際使用需求，易出現(xiàn)備品短缺。最小二乘法在負(fù)荷預(yù)測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在換流站備品定額動(dòng)態(tài)分配中，已知換流站設(shè)備往年故障平均值，利用最小二乘法搭建仿真模型，達(dá)到預(yù)估下年故障值的要求，對(duì)換流站備品定額動(dòng)態(tài)分配有重要意義。

2 設(shè)備故障情況及備品需求量分析

對(duì)定額分配模型建立之前，需對(duì)備品定額動(dòng)態(tài)分配的各項(xiàng)影響因子進(jìn)行分析。如下是幾個(gè)重要因子：

（1）設(shè)備故障率。設(shè)備故障情況是影響備品需求的主要因素，設(shè)備備品的需求按照設(shè)備發(fā)生故障次數(shù)的多少來進(jìn)行分配，結(jié)合換流站設(shè)備實(shí)際停運(yùn)情況綜合考慮設(shè)備故障率。

（2）備品使用數(shù)量。備品定額儲(chǔ)備的數(shù)量由備品使用數(shù)量來決定，備品使用數(shù)量越多，儲(chǔ)備定額數(shù)量也越大，從備品使用數(shù)量上也能直觀的看出設(shè)備故障情況，決定了備品定額的總體數(shù)量。

（3）備品供應(yīng)保障率。對(duì)某些重要設(shè)備的安全性要求越高，備件的供應(yīng)保障率就要求越高，相應(yīng)備品的儲(chǔ)備需求也越大，備品供應(yīng)保障率對(duì)保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行的意義尤為重要。

（4）備品使用壽命。設(shè)備運(yùn)行中，設(shè)備會(huì)不會(huì)出現(xiàn)故障或者故障的時(shí)間是不定期的，備品庫(kù)中大量的備品無法得到合理化利用，就需要考慮備品的使用壽命，才能更好的對(duì)備品定額預(yù)估。

綜合分析，可以建立根據(jù)以往設(shè)備故障情況來預(yù)測(cè)下年設(shè)備故障情況，并得出備品的實(shí)際需求量，實(shí)現(xiàn)備品進(jìn)行定額動(dòng)態(tài)分配。

3 最小二乘法的備品動(dòng)態(tài)分配模型的建立

最小二乘法模型通過最小化誤差的平方和和最小化原則尋找數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。將換流站往年設(shè)備故障平均值作為自變量x值，下年備品故障值作為因變量Y值，在往年設(shè)備故障平均值X和下年設(shè)備故障值Y之間可尋求一條最接近數(shù)據(jù)分布特征的線性函數(shù)關(guān)系，公式（1）Y_i=aX_i+b（i=1，2，3...n），其中：a為直線斜率，b為y軸截距，a、b為任意參數(shù)，（Xi，Yi）為坐標(biāo)值。

考慮到每年換流站設(shè)備檢修及維護(hù)水平不盡相同，不可能使得每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn){（Xi，Yi）}（i=0，1，…，n）都準(zhǔn)確無誤的滿足己得到的回歸模型。為了使回歸模型盡可能擬合這些數(shù)據(jù)點(diǎn)，選擇最佳擬合回歸模型的標(biāo)準(zhǔn)可以確定為：使總殘差最小。擬合誤差后的回歸函數(shù)Y_i=aX_i+b+e_i，擬合誤差e_i=Y_i-aX_i-b，總殘差平方和

使誤差平方和最小，找到與給定點(diǎn){（Xi，Yi）}（i=0，1，…，n）的距離平方和為最小的曲線E（a，b），E作為因變量，a、b作為自變量，求使得E最小時(shí)的a、b，即擬合函數(shù)的最小二乘解。解方程組得到把a(bǔ)、b代入（1）中，此時(shí)的（1）即為用于換流站備品定額動(dòng)態(tài)分配的回歸線性方程的數(shù)學(xué)模型。

4 最小二乘法的備品動(dòng)態(tài)分配仿真實(shí)例

在換流站中，我們把設(shè)備進(jìn)行分類，直流一次設(shè)備，直流二次設(shè)備，交流一次設(shè)備，交流二次設(shè)備，輔助設(shè)備，其他設(shè)備。一年內(nèi)設(shè)備的總故障數(shù)為所有設(shè)備發(fā)生故障數(shù)的和，以往年設(shè)備的故障總數(shù)預(yù)測(cè)下年設(shè)備故障總數(shù)后，可以按照設(shè)備的分類具體到某一類某一種設(shè)備的故障總數(shù)，就知道了一年內(nèi)所有設(shè)備發(fā)生故障的情況，達(dá)到對(duì)設(shè)備備品進(jìn)行定額動(dòng)態(tài)分配的目的。下面是某換流站近幾年的故障數(shù)。

根據(jù)以上故障數(shù)，利用MATLAB軟件對(duì)往年設(shè)備故障值X和下年設(shè)備故障值Y進(jìn)行仿真分析如圖1，得到一條最接近數(shù)據(jù)分布特征的線性直線。

在程序中調(diào)用函數(shù)p=polyfit（x，y，1），可以得到a=1.008，b=3.4713，即y=1.008x+3.4713，在已知上一年年故障數(shù)的情況下，我們就可以預(yù)估下一年的故障數(shù)，從而得到下一年內(nèi)所有設(shè)備發(fā)生故障的情況，達(dá)到了利用最小二乘法對(duì)設(shè)備備品進(jìn)行定額動(dòng)態(tài)分配的要求。

5 結(jié)語

基于最小二乘法的換流站備品定額動(dòng)態(tài)分配，將多個(gè)換流站備品定額與實(shí)際需求量關(guān)聯(lián)。通過仿真模型的構(gòu)建。驗(yàn)證了基于最小二乘法在換流站備品動(dòng)態(tài)調(diào)整定額配比的可行性，將該數(shù)據(jù)作為判斷基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)備品配置定額，按需調(diào)整備品定額，使換流站備品定額配置達(dá)到最優(yōu)。

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