計及設備信息的配電設備多組巡檢路徑優化策略研究

莫亦驊 陳南 孫雯

摘要：設備巡檢路徑優化問題主要解決巡檢任務的安排和路徑的優化，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。目前路徑優化問題在物流配送和機器人路徑規劃等領域研究較多，而對于巡檢路徑優化的相關研究較少。提出一種三角測量的路徑規劃算，用于解決巡檢機器人的最優巡檢路徑規劃問題。分析配電網設備巡視規劃的影響因素，采用遺傳算法提出了中壓配電網設備巡檢最優路徑規劃方法。分析巡檢業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路徑規劃中。上述研究中均未考慮設備相關信息對路徑規劃的影響，且均是針對單組巡檢的路徑規劃，并未對多組設備巡檢路徑的優化問題展開研究。

關鍵詞：配電設備;設備信息;多組巡檢;路徑優化

1.電力設備研究發展現狀

隨著網絡技術的快速發展，物聯網技術、大數據技術在很多行業都得到了廣泛的應用。基于電力物聯網背景下的配電設備的運維方式也發生了轉變，從以往的周期性計劃巡視轉變為狀態監測的形式。目前情況來看，不同電網企業之間的技術水平、管理模式等方面都存在差異性，在電力設備的監測過程中，監測能力和監測水平也有差別。在云計等現代化的信息技術快速發展的背景下，基于云平臺的變電站設備智能診斷系統也得到了普遍的應用，該系統主要依據任務調動原則對云平臺計算資源進行合理分配，根據電力初步故障診斷信息可以對變壓器內部的故障信息進行精確判斷。此外，大數據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評估中發揮著重要的作用，電力設備運行狀態的智能化檢測可以利用大數據技術構建基本框架，利用相關技術實現數據的集成、轉換、清洗以及分布式儲存和處理，實現數據信息的高效挖掘以及對數據驅動的設備狀態進行分析。基于電力物聯網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監測的自組織無線智能網絡系統，該系統在配電設備監測過程的無線智能傳感方面發揮著重要作用。

2.計及設備信息的配電設備多組巡檢路徑優化策略

2.1多組巡檢任務

設在某供電區域內的若干配電設備由該區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巡檢人員自身經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化分配問題。本文的多組配電設備巡檢路徑優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完成負責區域內配電設備的巡檢任務，并返回運維檢修中心的最優巡檢路徑。首先做巡檢任務的如下假設：（1）區域內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;（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

配電網設備的大多數都在室外，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有完整的了解。日常操作中發生的故障能夠快速，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的地區進行嚴格徹底的巡檢。

2.3配電數字化技術的應用

配電數字化發展的一個主要目的是在設備層面、系統層面和業務層面滿足配電系統運行和運營需求。從國內外發展過程來看，配電數字化發展主要經歷信息化、網絡化和智能化等3個階段信息化階段是配電數字化發展的早期階段，主要為配網建立實用高效的信息管理系統，將重復性基礎性的業務流程固化，提高配網運行運營的效率效益。例如，該階段實現了配電網規劃運行、設備管理、營銷服務等業務從線下到線上的轉型。此后，智能電網的發展推動配電數字化步入網絡化階段，配電監測和管控從高壓配網向中低壓配網延伸，配電物聯網、工業互聯網等技術助力實現各類設備在線感知、遠程操作，從而推動配網安全、可靠、經濟、綠色運行和產業鏈網絡化協同發展。智能化階段是配電數字化的高級階段，主要由能源互聯網、電力物聯網等發展推動，這一階段的配電網將具有自主學習、主動管控、智慧運營等能力，通過對海量數據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并實現線上-線下融通的閉環運行與運營。

3.配電網智能運維系統的應用

配電網智能運維系統基于云計算、物聯網、大數據技術，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。該系統可實現遠程集中化值班、系統自動化監控、運行數據化分析、現場移動化巡檢、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、實時運行監控。基于實時數據和大數據模型的安全分析、配電室健康狀態評價和能效評價功能，對用戶配電運行狀態、管理水平、用電效率進行客觀、綜合評價;自動化分析報告、統計報表，可敏捷響應用戶的數據統計分析及運維報告需求;覆蓋配電運維、計量與價費管理、樓層用電監控、能源管理等全景業務。

結束語

設計的配電設備信息模型包含了地理信息模型、歷史狀態模型和實時狀態模型，采用健康指數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，且能優先考慮設備實時健康指數較低的設備，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.周期及路徑綜合優化的配電設備巡檢策略[J].高電壓技術，2020，46（04）：1424-1433.