基于模糊算法的输电线路巡视计划自动排程

渠耀东

摘要：输电线路状态巡视是在电力工业的迅速发展、系统运行水平不断提高、设备制造工艺不断提高和对供电可靠性要求越来越高的基础上，为解决线多人少矛盾，实现以“线”为单位的固定周期巡视模式向以“点（段）”为单位的动态周期巡视模式的转变，提出的建立在状态信息管理基础上的科学巡视管理方法和策略。

关键词：模糊算法；输电线路；巡视计划；自动排程

1引言

通过合理划分线路特殊区段、科学制定状态评价标准，运用各种诊断技术、监测技术并结合运行经验，定期分析设备状态，科学确定巡视计划和周期，使线路巡视工作按照“应巡必巡、巡必巡好”的原则开展，才能达到线路安全、经济、可靠的运行。实现状态巡视，可以减少传统巡视工作的盲目性，通过提高对重点巡视区段加大巡视频度，保证巡视力量的合理投放，从而降低了线路的运行维护管理成本，提高输电线路设备可用率和运行可靠性，减轻工人劳动强度。

2基于模糊算法的巡视计划自动排程

如何根据巡视过程中线路各区段当前状态动态调整巡视计划是输电线路巡视辅助决策系统实现的一个关键，其中识别各区段应巡未巡的紧急程度以及该区段的重要程度是计算机自动排程的一个重要环节。根据状态巡视所确定的巡视周期可确定一个区段下一次应巡时间后，当实际巡视时间从该基准时间向前移动时线路安全风险发生概率将减小，但投入的人力也将增加；反过来，当实际巡视时间从该基准时间向后移动时，人力虽然得到了节省但线路安全风险也将增大，因此如何选择合适的巡视时间平衡人脸成本和线路安全风险在实际巡视过程中具有重要的应用价值。

为了更直观的看到风险概率的变化，各个区段的状态是随其现场情况的实际情况要进行动态调整，状态巡视的计划过程要综合考虑巡视时间、巡视周期、应巡的紧急性、重要性、工作日因素、季节性因素、区段邻近性、工作负载等多种情况，因此算法的简约与弹性至为关键。

结合巡视业务的需求，通过对线路的巡视周期、紧急性、必要性、重要性等进行归并以达到简化算法的目标，本文提出以两个指标性的系数来分别衡量线路应巡未巡的紧急程度及其重要程度，并通过下节定义的模糊系数对二者之间的关系进行描述。

2.1模糊系数

模糊系数用于表征巡视时间安排的是否合理以及应巡未巡的紧急/必要程度。模糊系数主要有两个用途：

2.1.1在对区段的巡视任务进行计划时其反应了巡视计划安排的合理性：太小则意味着未遵循状态量巡检的思想，无谓的加大了巡视密度，造成人力浪费；太大则意味着出现了巡视空白期，工区对区段的当前状况未能及时掌握，运行风险随之增加。

2.1.2在对已计划但尚未巡视的区段巡视任务进行检查时，可以通过查看该区段的当前模糊系数很简单的就判定该区段应巡未巡的紧急程度。也就是说当我们看到一个区段的当前模糊系数相比于1越来越大时，也就意味着我们对该区段当前状况的了解是越来越“模糊”的了。

理想状态当然是模糊系数为1，此时人力资源的安排和工区对区段/线路的当前状态的切实掌握都得到了最优化。但限于人力、多条线路的巡视冲突、突发事件等的约束，模糊系数一定是围绕着1在上下波动。由于目前数据积累较少，所以对该系数通过如下的经验性数值确定隶属函数：

（1）小于0.8：人力使用处于浪费状态，应予避免；

（2）大于0.8且小于1.2：正常；

（3）大于1.2且小于1.6：警告，线路运行的安全受到威胁；

（4）大于1.6：线路当前运行状态不明，必须避免；一旦出现应做事故进行上报。

隶属函数定义为：

通过定义该隶属度函数，系统每天计算每条线路的隶属度，但隶属度大于0.5时，需要对该线路安排巡视任务；同时为了对隶属度函数进行调整，在系统实施完成后通过统计线路的故障率与巡视时间间隔之间的安排做进一步优化。

2.2弹性系数

在实际线路巡视过程中，部分重要的区段的安全性需要保证，因此本文考虑定义一个弹性系数确保对重要区段巡视的及时性，其中弹性系数定义如下：

弹性反映了模糊系数和1（理想状态）的偏差。通过限制弹性系数的变动范围，也就反应了该线的重要程度。如：

（1）小于0.05：重要，该线的运行状态必须得到近乎实时的监控。

（2）小于0.2：一般，该线的运行状态应有切实的掌握。

（3）忽略：即不关注该参数，但模糊系数本身依然要受到前述标准的限制。

弹性系数是根据线路的重要性而预先设定好的一个模糊系数变动范围，弹性系数越小，该区段的巡视计划的可调整范围就越小，一线执行人员对巡视计划进行调整的随意性也就越小，也就是说其巡视计划的“弹性”就越小。

利用弹性系数，重要线路或区段的巡视计划可以得到较为刚性的保障。而且，也将计算机难以理解的重要、一般、不重要等人的主观定性判断以一种统一的方式转换为计算机可直接处理的量化指标，简化了计算机排程算法。

3自动排程算法实现

本文所采用的区段巡视计划排程算法主要考虑了弹性系数、模糊系数、工作日情况、巡视周期、工作负荷、上次巡视日期、区段类型、邻近区段等因素，算法主要流程如下：

（1）计算机读取所有区段，并按弹性系数对其进行排序，并按序逐一排程。

（2）计算机考虑当前计划的时间区间内所绑定的状态量是否有一个可用，如无则跳出取下一个区段继续排程。

（3）计算机根据该区段的上次巡视时间和当前确定的巡视周期计算在计划时间段内应排入的日期。

（4）如果是正常巡视，计算机继续判断当天是否为工作日，如不是工作日，则计算机按先进后退的方式查找第一个可用的工作日作为计划巡视日期，可用工作日的范围由弹性系数和模糊系数共同确定；特殊巡视则当天即为计划的巡视日期。

（5）计算机按邻近区段原则将相邻区段排入同一个任务中。

（6）计算机对正常巡视的区段还将按任务均衡的原则对计划巡视日期周围的工作日进行均衡，即在挑选可用工作日时还应优先选择工作负载最小的那个工作日。

4总结与展望

本文通过对现有输电线路巡视业务流程进行分析，确定线路巡视人力成本与线路安全系数之间的矛盾关系，并通过定义模糊系数和弹性系数实现了对线路巡视必要性的表征，在此基础上利用模糊算法给出了线路巡视的时间安排，最后给出了算法实现流程并在实际系统应用中验证了有效性。后续考虑建设线路巡视样本数据库，完善模型系数定义，使得巡视计划的制定具备随人力现状、天气状况变化的能力。

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