基于郵遞員問題的變電站巡視路線研究

邢耀杰 李艷

摘 要：基于研究郵遞員問題的無向圖法，結(jié)合奇偶點(diǎn)作業(yè)法，本文解決了變電站巡視路線規(guī)劃問題。通過分析比較證實(shí)，本文的路徑規(guī)劃方法制定變電站巡視路線，在時間管理和人員安排方面優(yōu)勢明細(xì)。

關(guān)鍵詞：變電站巡視；路徑規(guī)劃；無向圖；奇偶點(diǎn)作業(yè)

在當(dāng)前，變電站值班人員是巡視變電站站內(nèi)設(shè)備的的主力軍，并將巡視結(jié)果錄入工作薄中，作業(yè)人員根據(jù)自己相關(guān)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)劃巡視的路徑。但隨著我國綜合國力的不斷增強(qiáng)，電網(wǎng)規(guī)模及等級也在逐步擴(kuò)大，人工經(jīng)驗(yàn)巡檢設(shè)備容易造成工作重復(fù)的現(xiàn)象，帶來人力和時間的浪費(fèi)。因此研究并開發(fā)相對規(guī)范化的變電站設(shè)備巡視路線勢在必行。

1 路徑規(guī)劃

許多領(lǐng)域都應(yīng)用了路徑規(guī)劃技術(shù)。按照環(huán)境特點(diǎn)，路徑規(guī)劃主要包括兩方面：一方面全局規(guī)劃路徑，主要是將環(huán)境特性作為先驗(yàn)證的方法；另一方面是局部規(guī)劃，環(huán)境特性作為實(shí)時感知的因素。

完成動態(tài)路徑規(guī)劃主要步驟如下：（1）環(huán)境建模。用數(shù)字信息表征實(shí)際存在的物理空間，方便計算機(jī)處理，完成路徑規(guī)劃計算。（2）路徑搜索。依據(jù)本項(xiàng)目的優(yōu)化條件及要求列出所有可能的路徑方案，再應(yīng)用路徑規(guī)劃的算法，找出一條最優(yōu)路徑。（3）路徑平滑。通過上述步驟（1）和步驟（2）后，取得的路徑規(guī)劃是在理論上可實(shí)現(xiàn)的，應(yīng)用時還需要綜合考慮實(shí)際情況，再經(jīng)過平滑等處理，獲得最終的可行方案。但是，若該路線是離散型的，且在步驟（1）和步驟（2）前已對路徑可實(shí)現(xiàn)性進(jìn)行了全面解析，路徑平滑這一步驟是可以省略的。

2 郵遞員問題和奇偶點(diǎn)作業(yè)法（graphical method based on an odd-even-point approach，GMOEPA）

圖論中的郵遞員問題可以作為變電站巡視路線規(guī)劃問題的參考對象。郵遞員問題是：某郵遞員從郵局出發(fā)送信，且要求轄區(qū)內(nèi)的每一條街道都至少通過一次，最后還需要回到出發(fā)的郵局，基于這些基本條件，郵遞員應(yīng)該如何選擇送信路線，最后保證最短的送信路程？變電站巡視人員也是在一片區(qū)域內(nèi)完成巡視工作，在滿足遍歷每個檢測設(shè)備的條件下，存在著眾多路線方案，這就需要從中尋找最優(yōu)路線，即在在保證工作質(zhì)量的基礎(chǔ)上，獲得最短耗時路線方案。

郵遞員問題是用奇偶點(diǎn)作業(yè)法的求解的，將行走區(qū)域視為一個無向圖后，再求其無向環(huán)游；若該圖不能視為無向圖，則需要通過某些方法使其變換成無向圖再進(jìn)行求解；下面就依據(jù)奇偶點(diǎn)作業(yè)法介紹求解過程。

使用GMOEPA是以下述定理為基礎(chǔ)的。

定理 設(shè)C是一條經(jīng)過賦權(quán)連通圖G的每條邊至少一次的回路，則C是G的最優(yōu)回路。當(dāng)且僅當(dāng)C對應(yīng)的無向圖滿足以下條件：

（1）在最優(yōu)回路C中G的每條邊出現(xiàn)率不得高于兩次。

（2）在最優(yōu)回路C中G的每條邊出現(xiàn)兩次的權(quán)之和應(yīng)小于二分之一圈的總權(quán)。

GMOEPA的執(zhí)行過程如下：

過程一：在某一規(guī)劃路徑中，將線路中的奇頂點(diǎn)全部標(biāo)識出來，其數(shù)量必定為2的倍數(shù)，進(jìn)而通過兩兩對應(yīng)，確保新的規(guī)劃路徑中不會出現(xiàn)奇頂點(diǎn)；

過程二：循環(huán)執(zhí)行過程一，當(dāng)滿足最優(yōu)值時，繼續(xù)下一過程；

過程三：依據(jù)條件（1）循環(huán)過程二。

3 實(shí)際案例分析

利用GMOEPA即可得到變電站最優(yōu)巡視路徑，同時本文通過對比分析基于GMOEPA的巡視路徑和人工巡視路徑，驗(yàn)證前者的可行性及優(yōu)越性。

為了對新制定的巡視路線優(yōu)劣性做出適當(dāng)?shù)脑u價，在實(shí)際驗(yàn)證環(huán)節(jié)，我們進(jìn)行了兩次巡視，表1給出將兩次巡視的優(yōu)劣對比結(jié)果，對比因素包括：人員走動的距離以及巡檢消耗的時間。

根據(jù)上述上表可得出Line2效果非常明顯，人工經(jīng)驗(yàn)巡視路徑相比于GMOEPA得到的巡視路徑其路程多出157m，作業(yè)時間也高出將近一個小時。

從上表可以明顯比較出，按照新的巡視路徑Line2進(jìn)行巡視，巡視人員的走動距離 減少157米，節(jié)約時間49分鐘。若以兩名變電人員完成該變電站檢查工作，且巡視次數(shù)以每天巡視1次計算，時間可以節(jié)省將近100min。當(dāng)遇到重大保電活動、特殊運(yùn)行方式安排，變電站將加強(qiáng)監(jiān)視，其每日工作量將急劇增加，使用新的巡視路徑將大大改善作業(yè)時間，減小變電工作人員的工作壓力，同時也可減低作業(yè)人員的容錯率。

4 總結(jié)

本文分析了我國變電站的巡視路線制定方式，首先指出這種依照經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的巡視路線存在的問題，接著簡單地描述有關(guān)郵遞員問題，介紹了GMOEPA法，最后以內(nèi)蒙古某變電站為例，設(shè)計出新的方案，有效的證明了郵遞員問題的解決方法的可靠性，且結(jié)果表明新的路徑規(guī)劃方案可以顯著減少時間、人力消耗。

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