计及设备信息的配电设备多组巡检路径优化策略研究

莫亦骅 陈南 孙雯

摘要：設备巡检路径优化问题主要解决巡检任务的安排和路径的优化，最终达到提高巡检工作的效率及完成质量、降低巡检费用的目的，且一定程度上减轻了巡检人员的工作强度。目前路径优化问题在物流配送和机器人路径规划等领域研究较多，而对于巡检路径优化的相关研究较少。提出一种三角测量的路径规划算，用于解决巡检机器人的最优巡检路径规划问题。分析配电网设备巡视规划的影响因素，采用遗传算法提出了中压配电网设备巡检最优路径规划方法。分析巡检业务中选择路径的不合理性，采用改进蚁群算对电力巡检模型进行求解，并将其应用于巡检系统路径规划中。上述研究中均未考虑设备相关信息对路径规划的影响，且均是针对单组巡检的路径规划，并未对多组设备巡检路径的优化问题展开研究。

关键词：配电设备;设备信息;多组巡检;路径优化

1.电力设备研究发展现状

随着网络技术的快速发展，物联网技术、大数据技术在很多行业都得到了广泛的应用。基于电力物联网背景下的配电设备的运维方式也发生了转变，从以往的周期性计划巡视转变为状态监测的形式。目前情况来看，不同电网企业之间的技术水平、管理模式等方面都存在差异性，在电力设备的监测过程中，监测能力和监测水平也有差别。在云计等现代化的信息技术快速发展的背景下，基于云平台的变电站设备智能诊断系统也得到了普遍的应用，该系统主要依据任务调动原则对云平台计算资源进行合理分配，根据电力初步故障诊断信息可以对变压器内部的故障信息进行精确判断。此外，大数据挖掘技术也是电力设备智能感知诊的断关键技术，该项技术在电力设备运行状态评估中发挥着重要的作用，电力设备运行状态的智能化检测可以利用大数据技术构建基本框架，利用相关技术实现数据的集成、转换、清洗以及分布式储存和处理，实现数据信息的高效挖掘以及对数据驱动的设备状态进行分析。基于电力物联网的设备智能感知诊断关键技术还包括针对智能变电站设备状态监测的自组织无线智能网络系统，该系统在配电设备监测过程的无线智能传感方面发挥着重要作用。

2.计及设备信息的配电设备多组巡检路径优化策略

2.1多组巡检任务

设在某供电区域内的若干配电设备由该区域的一个运维检修中心负责巡检维护。在设备较多、巡检周期较短的情况下，实际的巡检工作中通常安排多组人员进行设备巡检。与单组巡检时主要依据巡检人员自身经验决定巡检路径不同的是，多组巡检时涉及各组之间的任务优化分配问题。本文的多组配电设备巡检路径优化的目标为考虑设备信息后，多组巡检人员从运维检修中心出发完成负责区域内配电设备的巡检任务，并返回运维检修中心的最优巡检路径。首先做巡检任务的如下假设：（1）区域内只有一个运维检修中心，每条巡检路径均需以巡检中心为起始点和终止点;（2）执行巡检任务的检修人员工作能力相同，一个检修任务只由一组人员完成，且每个检修点只能被一组检修人员访问一次;（3）电缆、架空线路待巡检区段也等效为点，取其终点到其他设备的路径距离;（4）若两设备相连（例如开关柜与其连接的线路），将其等效为同一设备点，并取较低的健康指数;（5）不考虑交通及其他特殊情况，例如拥堵和施工等的影响。

2.2巡检的日常维护工作

配电网设备的大多数都在室外，对天气变化或外部因素极为敏感。在进行巡检和维护工作时，巡检和维护人员应对他们控制范围内的所有输电线路的正常运行负全责，并对输电线路的工作状态有完整的了解。日常操作中发生的故障能够快速，准确地确定故障原因，并积极实施科学有效的故障控制措施。为了全面提高线路巡检和维护工作的质量和效率，相关的巡检维护人员必须定期对关键线路进行巡检，并对线路和故障频发的地区进行严格彻底的巡检。

2.3配电数字化技术的应用

配电数字化发展的一个主要目的是在设备层面、系统层面和业务层面满足配电系统运行和运营需求。从国内外发展过程来看，配电数字化发展主要经历信息化、网络化和智能化等3个阶段信息化阶段是配电数字化发展的早期阶段，主要为配网建立实用高效的信息管理系统，将重复性基础性的业务流程固化，提高配网运行运营的效率效益。例如，该阶段实现了配电网规划运行、设备管理、营销服务等业务从线下到线上的转型。此后，智能电网的发展推动配电数字化步入网络化阶段，配电监测和管控从高压配网向中低压配网延伸，配电物联网、工业互联网等技术助力实现各类设备在线感知、远程操作，从而推动配网安全、可靠、经济、绿色运行和产业链网络化协同发展。智能化阶段是配电数字化的高级阶段，主要由能源互联网、电力物联网等发展推动，这一阶段的配电网将具有自主学习、主动管控、智慧运营等能力，通过对海量数据信息的广泛汇集和高效利用，从而构造一个高保真的孪生电网并实现线上-线下融通的闭环运行与运营。

3.配电网智能运维系统的应用

配电网智能运维系统基于云计算、物联网、大数据技术，与配电室运维、用电服务相结合，为用户提供线上线下配电运维服务。该系统可实现远程集中化值班、系统自动化监控、运行数据化分析、现场移动化巡检、设备全寿命管理、能效分析与诊断、月度运行分析、配电站综合评价、实时运行监控。基于实时数据和大数据模型的安全分析、配电室健康状态评价和能效评价功能，对用户配电运行状态、管理水平、用电效率进行客观、综合评价;自动化分析报告、统计报表，可敏捷响应用户的数据统计分析及运维报告需求;覆盖配电运维、计量与价费管理、楼层用电监控、能源管理等全景业务。

结束语

设计的配电设备信息模型包含了地理信息模型、历史状态模型和实时状态模型，采用健康指数来反映配电设备运行的可靠性。结合配电设备信息模型，提出了多组巡检人员的巡检路径优化方法，并可考虑运行风险较大的设备。仿真算例结果表明，本文方法有效降低了巡检所需成本和巡检的总距离，且能优先考虑设备实时健康指数较低的设备，提高了巡检的工作质量和效率。

参考文献

[1]杨志淳，沈煜，杨帆，阮羚，乐健，毛涛.周期及路径综合优化的配电设备巡检策略[J].高电压技术，2020，46（04）：1424-1433.