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(duì)于巡檢路徑優(yōu)化的相關(guān)研究較少。提出一種三角測(cè)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(duì)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(duì)路徑規(guī)劃的影響,且均是針對(duì)單組巡檢的路徑規(guī)劃,并未對(duì)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?;陔娏ξ锫?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(cè)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(cè)過程中,監(jiān)測(cè)能力和監(jiān)測(cè)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(tái)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(dòng)原則對(duì)云平臺(tái)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(duì)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(píng)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(cè)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(chǔ)存和處理,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的高效挖掘以及對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行分析?;陔娏ξ锫?lián)網(wǎng)的設(shè)備智能感知診斷關(guān)鍵技術(shù)還包括針對(duì)智能變電站設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(cè)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(gè)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(shí)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(shí)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(gè)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(gè)檢修任務(wù)只由一組人員完成,且每個(gè)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(duì)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(shí),巡檢和維護(hù)人員應(yīng)對(duì)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(duì)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(duì)關(guān)鍵線路進(jìn)行巡檢,并對(duì)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(gè)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(gè)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(dòng)配電數(shù)字化步入網(wǎng)絡(luò)化階段,配電監(jiān)測(cè)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(dòng)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(jí)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(dòng),這一階段的配電網(wǎng)將具有自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)管控、智慧運(yùn)營等能力,通過對(duì)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(gè)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(dòng)化監(jiān)控、運(yùn)行數(shù)據(jù)化分析、現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)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(píng)價(jià)、實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控?;趯?shí)時(shí)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(píng)價(jià)和能效評(píng)價(jià)功能,對(duì)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(píng)價(jià);自動(dòng)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(shí)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(shí)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.