計及設備信息的配電設備多組巡檢路徑優(yōu)化策略研究

莫亦驊 陳南 孫雯

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

關鍵詞：配電設備;設備信息;多組巡檢;路徑優(yōu)化

1.電力設備研究發(fā)展現(xiàn)狀

隨著網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術、大數(shù)據(jù)技術在很多行業(yè)都得到了廣泛的應用?；陔娏ξ锫?lián)網(wǎng)背景下的配電設備的運維方式也發(fā)生了轉變，從以往的周期性計劃巡視轉變?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)之間的技術水平、管理模式等方面都存在差異性，在電力設備的監(jiān)測過程中，監(jiān)測能力和監(jiān)測水平也有差別。在云計等現(xiàn)代化的信息技術快速發(fā)展的背景下，基于云平臺的變電站設備智能診斷系統(tǒng)也得到了普遍的應用，該系統(tǒng)主要依據(jù)任務調動原則對云平臺計算資源進行合理分配，根據(jù)電力初步故障診斷信息可以對變壓器內(nèi)部的故障信息進行精確判斷。此外，大數(shù)據(jù)挖掘技術也是電力設備智能感知診的斷關鍵技術，該項技術在電力設備運行狀態(tài)評估中發(fā)揮著重要的作用，電力設備運行狀態(tài)的智能化檢測可以利用大數(shù)據(jù)技術構建基本框架，利用相關技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成、轉換、清洗以及分布式儲存和處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效挖掘以及對數(shù)據(jù)驅動的設備狀態(tài)進行分析?；陔娏ξ锫?lián)網(wǎng)的設備智能感知診斷關鍵技術還包括針對智能變電站設備狀態(tài)監(jiān)測的自組織無線智能網(wǎng)絡系統(tǒng)，該系統(tǒng)在配電設備監(jiān)測過程的無線智能傳感方面發(fā)揮著重要作用。

2.計及設備信息的配電設備多組巡檢路徑優(yōu)化策略

2.1多組巡檢任務

設在某供電區(qū)域內(nèi)的若干配電設備由該區(qū)域的一個運維檢修中心負責巡檢維護。在設備較多、巡檢周期較短的情況下，實際的巡檢工作中通常安排多組人員進行設備巡檢。與單組巡檢時主要依據(jù)巡檢人員自身經(jīng)驗決定巡檢路徑不同的是，多組巡檢時涉及各組之間的任務優(yōu)化分配問題。本文的多組配電設備巡檢路徑優(yōu)化的目標為考慮設備信息后，多組巡檢人員從運維檢修中心出發(fā)完成負責區(qū)域內(nèi)配電設備的巡檢任務，并返回運維檢修中心的最優(yōu)巡檢路徑。首先做巡檢任務的如下假設：（1）區(qū)域內(nèi)只有一個運維檢修中心，每條巡檢路徑均需以巡檢中心為起始點和終止點;（2）執(zhí)行巡檢任務的檢修人員工作能力相同，一個檢修任務只由一組人員完成，且每個檢修點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，取其終點到其他設備的路徑距離;（4）若兩設備相連（例如開關柜與其連接的線路），將其等效為同一設備點，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巡檢的日常維護工作

配電網(wǎng)設備的大多數(shù)都在室外，對天氣變化或外部因素極為敏感。在進行巡檢和維護工作時，巡檢和維護人員應對他們控制范圍內(nèi)的所有輸電線路的正常運行負全責，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，準確地確定故障原因，并積極實施科學有效的故障控制措施。為了全面提高線路巡檢和維護工作的質量和效率，相關的巡檢維護人員必須定期對關鍵線路進行巡檢，并對線路和故障頻發(fā)的地區(qū)進行嚴格徹底的巡檢。

2.3配電數(shù)字化技術的應用

配電數(shù)字化發(fā)展的一個主要目的是在設備層面、系統(tǒng)層面和業(yè)務層面滿足配電系統(tǒng)運行和運營需求。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)建立實用高效的信息管理系統(tǒng)，將重復性基礎性的業(yè)務流程固化，提高配網(wǎng)運行運營的效率效益。例如，該階段實現(xiàn)了配電網(wǎng)規(guī)劃運行、設備管理、營銷服務等業(yè)務從線下到線上的轉型。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)等技術助力實現(xiàn)各類設備在線感知、遠程操作，從而推動配網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟、綠色運行和產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡化協(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)將具有自主學習、主動管控、智慧運營等能力，通過對海量數(shù)據(jù)信息的廣泛匯集和高效利用，從而構造一個高保真的孿生電網(wǎng)并實現(xiàn)線上-線下融通的閉環(huán)運行與運營。

3.配電網(wǎng)智能運維系統(tǒng)的應用

配電網(wǎng)智能運維系統(tǒng)基于云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術，與配電室運維、用電服務相結合，為用戶提供線上線下配電運維服務。該系統(tǒng)可實現(xiàn)遠程集中化值班、系統(tǒng)自動化監(jiān)控、運行數(shù)據(jù)化分析、現(xiàn)場移動化巡檢、設備全壽命管理、能效分析與診斷、月度運行分析、配電站綜合評價、實時運行監(jiān)控?；趯崟r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)評價和能效評價功能，對用戶配電運行狀態(tài)、管理水平、用電效率進行客觀、綜合評價;自動化分析報告、統(tǒng)計報表，可敏捷響應用戶的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及運維報告需求;覆蓋配電運維、計量與價費管理、樓層用電監(jiān)控、能源管理等全景業(yè)務。

結束語

設計的配電設備信息模型包含了地理信息模型、歷史狀態(tài)模型和實時狀態(tài)模型，采用健康指數(shù)來反映配電設備運行的可靠性。結合配電設備信息模型，提出了多組巡檢人員的巡檢路徑優(yōu)化方法，并可考慮運行風險較大的設備。仿真算例結果表明，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)先考慮設備實時健康指數(shù)較低的設備，提高了巡檢的工作質量和效率。

參考文獻

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