謝依霖

（云南電網(wǎng)有限責任公司昆明供電局，昆明 650011）

0 前言

隨著社會發(fā)展進步，居民生活和工業(yè)生產(chǎn)都對電力供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性提出極高的要求，降低平均停電時間、減少故障次數(shù)是配網(wǎng)工作提高客戶滿意度的重要標準。開展巡視工作能及時發(fā)現(xiàn)線路存在的潛在安全缺陷隱患，提前處理可能引發(fā)故障威脅因素，將造成線路供電中斷的危險點排除或標識，對于配電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性有非常積極的作用。

然而配電線路，特別是城市近郊線路具有復雜多變的特性，既有電纜線路多環(huán)網(wǎng)柜配電站等點式分布，又有架空線路穿越田地、道路的線式分布，并且隨著線路設(shè)備增多、巡視路徑變長，巡視環(huán)境越發(fā)復雜，傳統(tǒng)巡視的方法顯示的不足之處增多，一個明顯的表現(xiàn)是工作量直線上升，但實際效果提升不大，很難按照要求完成全部巡視目標。因此，提高巡視效率首先需要分析各種可能影響巡視效率的因素。

1 影響巡視效率的因素

1.1 運行管理方面

傳統(tǒng)配網(wǎng)線路巡視是以班組作為單位開展工作，即每一個班組管理某一片區(qū)域或某些變電站，在每年的巡視計劃下發(fā)之后，由班組長進行派工，制定具體的工作安排，將班組成員劃分為多個工作小組，每一個小組分配區(qū)域或線路，然而在這一過程中非常容易出現(xiàn)由于人員的專業(yè)水平經(jīng)驗差距等問題，造成知識經(jīng)驗豐富、實踐水平較高的巡視人員能較好的完成任務(wù)，而另外專業(yè)水平不足的巡視人員出現(xiàn)很多紕漏，難以達到巡視要求的現(xiàn)象。

1.2 人員素質(zhì)方面

巡視作業(yè)派工的科學性直接影響著線路巡視工作的完成度，一直以來新老交替都有著“傳幫帶”的傳統(tǒng)，由前輩成員幫帶新人，這其中關(guān)鍵且重要的一項就是熟悉巡視路線，但這存在著錯誤傳承的風險，且對新員工而言，不熟悉的道路、復雜多變的配網(wǎng)規(guī)劃等種種原因，需要較長的時間才能熟悉，降低工作效率。

1.3 巡視周期方面

近年來，差異化巡視制度不斷落實，按照設(shè)備以及線路的重要度、健康度進行狀態(tài)評價，以缺陷數(shù)、故障率、隱患數(shù)、可靠性要求為要素，設(shè)定巡視周期，巡視過于頻繁造成嚴重資源浪費，加大員工工作量，巡視不足不能發(fā)揮巡視功能的問題已經(jīng)大大改善，如今已能較為及時發(fā)現(xiàn)安全隱患和缺陷，并通過定級適時處理。

1.4 線路路徑方面

在大規(guī)劃的要求下，社會和實際需要電網(wǎng)規(guī)劃越來越向著“城市內(nèi)線路入地”的要求改造，越來越多的架空線改造為電纜，但是在城市近郊仍然存在大量架空線，與市內(nèi)電纜線路組成為線纜混合線路。對于這部分線路，不僅需要結(jié)合區(qū)域的地形、地貌、環(huán)境、交通，還需要考慮線路位于居民區(qū)、農(nóng)田、工廠內(nèi)等難以進入的情況，運維人員在巡視時的線路路徑選擇較為困難，難以同時保證效率和巡視質(zhì)量。

總體來說，生產(chǎn)管理與運行檢修模式的改變對巡視的效果和效率提出了更高的要求，若是能使用更為科學合理的巡視路徑規(guī)劃方法，不僅能減輕工作人員的工作強度，還能改變?nèi)缃裱惨暪ぷ魇卤豆Π氲臓顩r。

2 巡視路徑優(yōu)化

規(guī)劃更加科學合理的巡檢路徑是提高巡視效率的一大重點，但多年以來配網(wǎng)進行線路設(shè)備日常巡視，其路徑的安排主要還是依靠老員工的經(jīng)驗，城市的交通狀況、設(shè)備的位置都是依據(jù)常年工作積累，帶有很強的個人主觀性，而且對于新進員工難以迅速“上手”，往往不能實現(xiàn)有成果高效率目標，車輛安排、人員配置、時間消耗都缺乏合理性。特別在城市及近郊，由于城市建設(shè)或地理信息的變化，會使得巡視計劃難以準確實行。因此，需要通過對巡視線路的地理信息進行采集處理，使用一些分析方法例，量化整合信息，完成線纜混合線路巡視路途的較優(yōu)選擇，兼顧局部最優(yōu)和整體最優(yōu)，使得巡視更加快速有效。

2.1 市內(nèi)電纜段環(huán)網(wǎng)柜、配電站巡視路徑規(guī)劃

根據(jù)城市內(nèi)配網(wǎng)線路巡視任務(wù)的性質(zhì)和特點，由于電纜線路的隱蔽性，其實主要對環(huán)網(wǎng)柜、配電站和箱式變電站進行巡視，這些巡視目標是呈點式分布在市內(nèi)，巡視時常常驅(qū)車前往，可將其路徑選擇歸結(jié)于車輛路徑問題，簡單采用動態(tài)規(guī)劃的方法。

此方法由最優(yōu)巡視站點的路徑選擇以及城市內(nèi)交通路況抉擇組成，在所選定的約束條件下探討合理最優(yōu)路徑選擇。若城市道路修理變遷或車輛堵塞在巡視兩站點間的最短路徑上，這時主要度量為工作人員經(jīng)驗因素以及所選用交通工具，將路途總用時最短作為規(guī)劃方向，建立配電線路動態(tài)巡視路線設(shè)計，化繁為簡，將一個復雜的多目標運籌問題轉(zhuǎn)化為多個簡單的單級決策問題，遞推求得最優(yōu)。城市內(nèi)交通狀況變化快，利用動態(tài)規(guī)劃算法對于具有此類高時效性的問題來說是非常明智的選擇。

圖1 動態(tài)規(guī)劃流程圖

在基礎(chǔ)的單級決策問題中，可將目標設(shè)定為從起點站點到目標站點距離最短，同時滿足避離道路中斷和交通堵塞區(qū)域，即障礙區(qū)域。起點站點S，目標站點D，之間存在障礙區(qū)域，將障礙區(qū)域設(shè)定為圓形，此決策為尋求從S到D能夠避讓障礙區(qū)域的最短路線。建立直角坐標系σηζ，站點S的坐標為(ηS，ζS)，站點D坐標為(ηD，ζD)，以S為坐標系原點生成坐標系σx-y，將此坐標系設(shè)定為x軸方向m格，y軸方向n格（mn為整數(shù)），如此，坐標系形成共計為m×n個節(jié)點的網(wǎng)格。

首先初始化各變量，記錄此障礙圓的中心坐標及半徑，行駛起點和終點坐標，橫縱坐標的網(wǎng)格大小間距，此時網(wǎng)格間距需遵循一個原則，即每一格之間的距離越小，求得的最優(yōu)路徑弧度越平滑、長度變短，但會造成計算量增大，時效性變差。特別是如果圖形中站點D位于障礙區(qū)域內(nèi)，則意味著終點無法到達，此次決策無意義，結(jié)束計算。若無，則生成網(wǎng)絡(luò)。計算x軸和y軸方向的網(wǎng)格數(shù)量，計算坐標系內(nèi)節(jié)點的值，并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為一個m×n的矩陣，之后采用普通運籌學方法即可。

在下方圖1流程圖中“生成網(wǎng)格”至繪制最短路徑單元之前的最短路徑求解步驟是用動態(tài)規(guī)劃的思想進行。在計算任意兩個網(wǎng)格之間的距離時，如果點正好處于障礙區(qū)域內(nèi)，則令其到其他點的距離設(shè)定為無窮方便計算。

2.2 郊區(qū)架空線段、不易到達桿塔巡視路徑規(guī)劃

圖2 算法流程圖

對于車輛或工作人員徒步較難到達的山區(qū)桿段一般采用無人機巡視。架空線路和桿上設(shè)備一直處于室外環(huán)境，風吹日曬雨淋，特別在山區(qū)線路還容易受到雷擊以及因土壤支撐改變引起拉線張力變化導致桿塔歪斜，故無人機的巡視過程中，需要考慮的不僅是樹木遮擋、禁飛區(qū)、橫風區(qū)等因素，還需要考慮到巡視時需要重點關(guān)注的桿塔設(shè)備。

無人機巡視的路徑選擇即選擇一定的約束條件，尋找從初始點到目標點的最優(yōu)飛行路線，即為在多種條件約束下有多個目標的決策問題，通常使用的Dijkstra算法、模擬退火算法、人工勢場法、蟻群算法、遺傳算法等，各個路徑規(guī)劃方法都有其優(yōu)劣。例如遺傳算法雖然具有進行全局搜索的能力，適合此類全局優(yōu)化問題，在路徑規(guī)劃問題中常被使用，但是運用在無人機巡視路徑規(guī)劃中會因為尋找最優(yōu)精度差的缺點，陷入局部最優(yōu)解的陷阱，不能達到全局最優(yōu)。所以單純使用某種算法并不易得到最優(yōu)路徑，故使用算法混合的思路，先使用遺傳模擬退火算法進行優(yōu)化搜索，再聯(lián)合模擬退火算法和遺傳算法作為子算法，統(tǒng)一鄰域結(jié)構(gòu)搜索計算。這種方法的優(yōu)點是能夠以模擬退火算法保留因素的多樣性，可較大程度避免出現(xiàn)早熟。

3 結(jié)束語

配電網(wǎng)日常巡視、特殊巡視，其最終目標都是提高供電可靠性，在滿足這一要求的前提下，應(yīng)合理降低成本，優(yōu)化巡視路徑提高工作效率可以提升人機工效，減輕工作負擔，對于整個運行維護工作開展意義積極。