計(jì)及設(shè)備信息的配電設(shè)備多組巡檢路徑優(yōu)化策略研究

莫亦驊 陳南 孫雯

摘要：設(shè)備巡檢路徑優(yōu)化問題主要解決巡檢任務(wù)的安排和路徑的優(yōu)化，最終達(dá)到提高巡檢工作的效率及完成質(zhì)量、降低巡檢費(fèi)用的目的，且一定程度上減輕了巡檢人員的工作強(qiáng)度。目前路徑優(yōu)化問題在物流配送和機(jī)器人路徑規(guī)劃等領(lǐng)域研究較多，而對于巡檢路徑優(yōu)化的相關(guān)研究較少。提出一種三角測量的路徑規(guī)劃算，用于解決巡檢機(jī)器人的最優(yōu)巡檢路徑規(guī)劃問題。分析配電網(wǎng)設(shè)備巡視規(guī)劃的影響因素，采用遺傳算法提出了中壓配電網(wǎng)設(shè)備巡檢最優(yōu)路徑規(guī)劃方法。分析巡檢業(yè)務(wù)中選擇路徑的不合理性，采用改進(jìn)蟻群算對電力巡檢模型進(jìn)行求解，并將其應(yīng)用于巡檢系統(tǒng)路徑規(guī)劃中。上述研究中均未考慮設(shè)備相關(guān)信息對路徑規(guī)劃的影響，且均是針對單組巡檢的路徑規(guī)劃，并未對多組設(shè)備巡檢路徑的優(yōu)化問題展開研究。

關(guān)鍵詞：配電設(shè)備;設(shè)備信息;多組巡檢;路徑優(yōu)化

1.電力設(shè)備研究發(fā)展現(xiàn)狀

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)在很多行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用。基于電力物聯(lián)網(wǎng)背景下的配電設(shè)備的運(yùn)維方式也發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從以往的周期性計(jì)劃巡視轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)監(jiān)測的形式。目前情況來看，不同電網(wǎng)企業(yè)之間的技術(shù)水平、管理模式等方面都存在差異性，在電力設(shè)備的監(jiān)測過程中，監(jiān)測能力和監(jiān)測水平也有差別。在云計(jì)等現(xiàn)代化的信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，基于云平臺的變電站設(shè)備智能診斷系統(tǒng)也得到了普遍的應(yīng)用，該系統(tǒng)主要依據(jù)任務(wù)調(diào)動原則對云平臺計(jì)算資源進(jìn)行合理分配，根據(jù)電力初步故障診斷信息可以對變壓器內(nèi)部的故障信息進(jìn)行精確判斷。此外，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也是電力設(shè)備智能感知診的斷關(guān)鍵技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)在電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)評估中發(fā)揮著重要的作用，電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的智能化檢測可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建基本框架，利用相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成、轉(zhuǎn)換、清洗以及分布式儲存和處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效挖掘以及對數(shù)據(jù)驅(qū)動的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析。基于電力物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備智能感知診斷關(guān)鍵技術(shù)還包括針對智能變電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的自組織無線智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在配電設(shè)備監(jiān)測過程的無線智能傳感方面發(fā)揮著重要作用。

2.計(jì)及設(shè)備信息的配電設(shè)備多組巡檢路徑優(yōu)化策略

2.1多組巡檢任務(wù)

設(shè)在某供電區(qū)域內(nèi)的若干配電設(shè)備由該區(qū)域的一個運(yùn)維檢修中心負(fù)責(zé)巡檢維護(hù)。在設(shè)備較多、巡檢周期較短的情況下，實(shí)際的巡檢工作中通常安排多組人員進(jìn)行設(shè)備巡檢。與單組巡檢時主要依據(jù)巡檢人員自身經(jīng)驗(yàn)決定巡檢路徑不同的是，多組巡檢時涉及各組之間的任務(wù)優(yōu)化分配問題。本文的多組配電設(shè)備巡檢路徑優(yōu)化的目標(biāo)為考慮設(shè)備信息后，多組巡檢人員從運(yùn)維檢修中心出發(fā)完成負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)配電設(shè)備的巡檢任務(wù)，并返回運(yùn)維檢修中心的最優(yōu)巡檢路徑。首先做巡檢任務(wù)的如下假設(shè)：（1）區(qū)域內(nèi)只有一個運(yùn)維檢修中心，每條巡檢路徑均需以巡檢中心為起始點(diǎn)和終止點(diǎn);（2）執(zhí)行巡檢任務(wù)的檢修人員工作能力相同，一個檢修任務(wù)只由一組人員完成，且每個檢修點(diǎn)只能被一組檢修人員訪問一次;（3）電纜、架空線路待巡檢區(qū)段也等效為點(diǎn)，取其終點(diǎn)到其他設(shè)備的路徑距離;（4）若兩設(shè)備相連（例如開關(guān)柜與其連接的線路），將其等效為同一設(shè)備點(diǎn)，并取較低的健康指數(shù);（5）不考慮交通及其他特殊情況，例如擁堵和施工等的影響。

2.2巡檢的日常維護(hù)工作

配電網(wǎng)設(shè)備的大多數(shù)都在室外，對天氣變化或外部因素極為敏感。在進(jìn)行巡檢和維護(hù)工作時，巡檢和維護(hù)人員應(yīng)對他們控制范圍內(nèi)的所有輸電線路的正常運(yùn)行負(fù)全責(zé)，并對輸電線路的工作狀態(tài)有完整的了解。日常操作中發(fā)生的故障能夠快速，準(zhǔn)確地確定故障原因，并積極實(shí)施科學(xué)有效的故障控制措施。為了全面提高線路巡檢和維護(hù)工作的質(zhì)量和效率，相關(guān)的巡檢維護(hù)人員必須定期對關(guān)鍵線路進(jìn)行巡檢，并對線路和故障頻發(fā)的地區(qū)進(jìn)行嚴(yán)格徹底的巡檢。

2.3配電數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

配電數(shù)字化發(fā)展的一個主要目的是在設(shè)備層面、系統(tǒng)層面和業(yè)務(wù)層面滿足配電系統(tǒng)運(yùn)行和運(yùn)營需求。從國內(nèi)外發(fā)展過程來看，配電數(shù)字化發(fā)展主要經(jīng)歷信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化等3個階段信息化階段是配電數(shù)字化發(fā)展的早期階段，主要為配網(wǎng)建立實(shí)用高效的信息管理系統(tǒng)，將重復(fù)性基礎(chǔ)性的業(yè)務(wù)流程固化，提高配網(wǎng)運(yùn)行運(yùn)營的效率效益。例如，該階段實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行、設(shè)備管理、營銷服務(wù)等業(yè)務(wù)從線下到線上的轉(zhuǎn)型。此后，智能電網(wǎng)的發(fā)展推動配電數(shù)字化步入網(wǎng)絡(luò)化階段，配電監(jiān)測和管控從高壓配網(wǎng)向中低壓配網(wǎng)延伸，配電物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)助力實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備在線感知、遠(yuǎn)程操作，從而推動配網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、綠色運(yùn)行和產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同發(fā)展。智能化階段是配電數(shù)字化的高級階段，主要由能源互聯(lián)網(wǎng)、電力物聯(lián)網(wǎng)等發(fā)展推動，這一階段的配電網(wǎng)將具有自主學(xué)習(xí)、主動管控、智慧運(yùn)營等能力，通過對海量數(shù)據(jù)信息的廣泛匯集和高效利用，從而構(gòu)造一個高保真的孿生電網(wǎng)并實(shí)現(xiàn)線上-線下融通的閉環(huán)運(yùn)行與運(yùn)營。

3.配電網(wǎng)智能運(yùn)維系統(tǒng)的應(yīng)用

配電網(wǎng)智能運(yùn)維系統(tǒng)基于云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)，與配電室運(yùn)維、用電服務(wù)相結(jié)合，為用戶提供線上線下配電運(yùn)維服務(wù)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中化值班、系統(tǒng)自動化監(jiān)控、運(yùn)行數(shù)據(jù)化分析、現(xiàn)場移動化巡檢、設(shè)備全壽命管理、能效分析與診斷、月度運(yùn)行分析、配電站綜合評價(jià)、實(shí)時運(yùn)行監(jiān)控。基于實(shí)時數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)模型的安全分析、配電室健康狀態(tài)評價(jià)和能效評價(jià)功能，對用戶配電運(yùn)行狀態(tài)、管理水平、用電效率進(jìn)行客觀、綜合評價(jià);自動化分析報(bào)告、統(tǒng)計(jì)報(bào)表，可敏捷響應(yīng)用戶的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及運(yùn)維報(bào)告需求;覆蓋配電運(yùn)維、計(jì)量與價(jià)費(fèi)管理、樓層用電監(jiān)控、能源管理等全景業(yè)務(wù)。

結(jié)束語

設(shè)計(jì)的配電設(shè)備信息模型包含了地理信息模型、歷史狀態(tài)模型和實(shí)時狀態(tài)模型，采用健康指數(shù)來反映配電設(shè)備運(yùn)行的可靠性。結(jié)合配電設(shè)備信息模型，提出了多組巡檢人員的巡檢路徑優(yōu)化方法，并可考慮運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較大的設(shè)備。仿真算例結(jié)果表明，本文方法有效降低了巡檢所需成本和巡檢的總距離，且能優(yōu)先考慮設(shè)備實(shí)時健康指數(shù)較低的設(shè)備，提高了巡檢的工作質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)

[1]楊志淳，沈煜，楊帆，阮羚，樂健，毛濤.周期及路徑綜合優(yōu)化的配電設(shè)備巡檢策略[J].高電壓技術(shù)，2020，46（04）：1424-1433.