一種基于移動終端的電力設備巡檢方法與流程

所屬技術領域

本發明涉及電力系統維護自動化領域，具體涉及一種基于移動終端的電力設備巡檢方法。

背景技術：

在電力系統中，任何設備的故障，都有可能影響安全生產，給電力企業帶來損失及危險，因此，實時的對線路進行巡檢及管理是非常必要的。

許多電力生產企業依靠人工進行統計信息及進行設備管理，隨著企業的發展，輸電線路越來越復雜，線路維護難度越來越高，檢查的工作量越來越大，如果繼續采用人工進行檢查，任務量將會很大，并且人工檢查不能保證工作的準確性和便捷性，工作效率會很低，無法滿足實際需求。隨著智能電網業務的發展和移動互聯技術的成熟，電力巡檢業務的流程和便利性得到了很大提升，巡檢人員可利用移動終端上的應用程序直接訪問巡檢業務系統，在線查詢設備圖紙資料、下載工作任務、回傳巡檢結果。

移動終端的使用提升了業務便利性，也增加了安全風險，原有封閉的業務系統可以通過移動網絡直接訪問，業務數據資料存儲在移動終端上。而一旦終端丟失，可能造成敏感數據的丟失和泄漏。因此，電力企業對移動終端的使用提出了安全管理要求，包括對設備自身的強管控要求，以及對業務執行過程的督查審計要求等等。

現有的電力設備檢修策略制定往往從設備層面制定檢修策略，側重于設備個體性能，較少對電網整體運行性能的考慮。若從設備個體行為來看，依據設備個體性能的檢修決策雖然有利于提高其個體運行的性能，但是由于配電網運維資源緊張與設備龐大數量間的矛盾，不免會產生個體與整體間的矛盾和沖突，進而降低配電網整體運行的效能。如何從設備個體與電網整體運行的角度，研究計及電網運行風險的設備檢修策略，實現檢修策略在個體和電網運行間的平衡優化，是電力檢修亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明提供一種基于移動終端的電力設備巡檢方法，該方法利用移動巡檢終端和巡檢中間服務器和中控機房，構建成智能、移動、安全的電力設備巡檢系統，可以實現電力設備的遠距離、策略化、安全可控的檢查和監控。

為了實現上述目的，本發明提供一種基于移動終端的電力設備巡檢方法，該方法具體包括如下步驟：

s1.根據巡檢計劃，制定巡檢策略；

s2.確定移動巡檢狀態，發送巡檢策略；

s3.移動巡檢終端執行巡檢策略，采集巡檢數據；

s4.將巡檢數據發送給中控機房；

s5.處理和解析巡檢數據，得到巡檢結果。

優選的，在步驟s1中，采用如下方法對巡檢策略進行優化：

s11.計算巡檢計劃中的各電力設備的故障率；

s12.計算所述各電力設備檢修個體風險損失和電網運行風險損失；

s13.建立所述各電力設備檢修的目標函數以及相應的約束條件；

s14.完成所述各電力設備的優化巡檢策略。

優選的，在所述步驟s11中，包括：

s111.計算電力設備的健康指數

eia＝ei0e^-b·δt(1)

其中，eia為電力設備的健康指數，ei0為電力設備的初始健康指數，b為電力設備的老化系數，δt為電力設備的投入運行時間；

s112.根據eia計算電力設備的健康指數

ei＝eih×h1×h2(2)

其中，ei為電力設備的健康指數，h1為運行環境修正因子，h2為檢修記錄修正因子，且有：

h1＝h11+h12(3)

h2＝h21+h22+h23+h24+h25(4)

其中，h11為安置地點修正因子，h12為最高環境溫度修正因子，h21為家族缺陷修正因子，h22為近區短路修正因子，h23為缺陷記錄修正因子，h24為故障記錄修正因子，h25為局部放電修正因子；

s113.計算電力設備的故障率

λ＝ke^-c·ei(5)

其中，λ為電力設備的故障率，k為比例系數，c為曲率系數。

優選的，在所述步驟s12中，包括如下步驟：

s121.計算電力設備檢修個體風險損失

re＝pf·[l(lm)+clabtlab](6)

其中，re為電力設備檢修個體風險損失，pf為電力設備的檢修停運概率，lm為電力設備的檢修等級，clab為單位工時成本，tlab為電力設備檢修所需工時，l(lm)為電力設備維修或更換費用；

s122.計算電網運行風險損失

其中，rr為電網運行風險損失，rdir為電力設備檢修造成的直接失負荷損失，rrand為電力設備檢修造成的隨機失負荷損失；m為停電用戶集合，n為運行方式改變導致雖未停電但供電安全性降低的用戶集合，pk為電力設備故障后所影響的n個用戶停電概率，di為停電用戶i處負荷的重要度系數，dj為運行方式改變導致雖未停電但供電安全性降低的用戶j處負荷的重要度系數，t為故障持續時間，pi(t)為停電用戶i在t時刻的負荷曲線，c0為單位電價，ck為隨機失負荷單位電量損失。

優選的，所述步驟s13中，假設在電力設備檢修周期內，待修電力設備退出運行時的檢修費用不變，以電力設備檢修個體風險損失和電網運行風險損失之和最小為目標建立電力設備檢修的目標函數，有

minf＝re+rr(8)

其中，f為電力設備檢修的目標函數，re為電力設備檢修個體風險損失，rr為電網運行風險損失。

優選的，電力設備檢修的目標函數相應的約束條件包括可靠性約束、檢修時間約束和最優步長約束；

所述可靠性約束為電力設備的故障率低于其故障率閾值

pt＜ps(9)

其中，pt為電力設備的故障率，ps為電力設備的故障率閾值；

檢修時間約束表示為：

其中，m表示電力設備的小修總次數，n表示電力設備的大修總次數，tm為電力設備的本次小修時間，t(m-1)為電力設備的上次小修時間，tn為電力設備的本次大修時間，t(n-1)為電力設備的上次大修時間；

最優步長約束為電力設備的最優步長為1個季度。

優選的，所述s14中，應用遺傳算法求解目標函數的最優解，完成電力設備的優化檢修：

s141隨機生成種群a，種群a中每個個體為周期內待修電力設備集合的狀態序列；

s142.從種群a中取個體a，個體a對應一個巡檢策略；

s143.對以上巡檢策略進行可行性分析，若可行，則轉入s144；否則，直接賦不小于10⁶的值作為該巡檢策略對應的適應度值，返回s142；

s144.巡檢策略可行的情況下，計算電力設備檢修個體風險損失和電網運行風險損失，并以二者之和最小作為該巡檢策略對應的適應度值；

s145.電網狀態檢修決策收斂判斷：當達到最大迭代次數，或最優解的適應度值在給定的迭代次數內不再下降，則迭代結束，并以適應度最小值的個體對應的巡檢策略作為電網狀態檢修的決策結果；否則，進行交叉、編譯，生成新的種群，返回s142。

優選的，所述步驟s2中，確定移動巡檢終端的狀態包括采集移動巡檢終端硬件及其運行環境的基礎信息；所述基礎信息包括gps全球定位信息、當前時間信息和巡檢終端硬件識別碼信息。

優選的，所述巡檢終端硬件識別碼c是通過rfid閱讀器硬件編號c1、安全tf卡硬件編號c2產生，公式為c＝hash(c1⊕c2)；所述rfid閱讀器用于讀取被檢設備中嵌入的rfid標簽中的狀態參數，所述安全tf卡用于為所述移動巡檢終端硬件提供硬件密碼算法。

優選的，在所述步驟s3中，所述巡檢數據：檢修任務信息、巡檢點信息、設備信息、巡檢工單信息、地圖信息。

本發明具有以下優點和有益效果：(1)利用移動巡檢終端和巡檢中間服務器和中控機房，構建成智能、移動、安全的電力設備巡檢系統，可以實現電力設備的遠距離、策略化、安全可控的檢查和監控；(2)通過引入巡檢中間服務器，解決電力巡檢終端的安全管控問題，通過使用該中間服務器可以使電力巡檢終端具備接受中控機房的遠程管理、監視和控制能力，可有效提升對移動巡檢終端的安全管控能力；(3)巡檢數據傳輸過程中，采用加密機制，可以確保巡檢信息傳輸安全；(4)實現了中控機房和移動終端的實時互動，確保巡檢策略制定更加合理，巡檢策略執行更加高效。

附圖說明

圖1示出了本發明的一種智能電力移動作業系統的框圖。

圖2示出了本發明的一種基于移動終端的電力設備巡檢方法的流程圖。

具體實施方式

圖1示出了本發明的一種智能電力移動作業系統，該系統包括多個移動巡檢終端1、巡檢中間服務器2和中控機房3；

其中，所述移動巡檢終端1包括：

巡檢執行單元11，用于實現對各種電力設備的安全檢查；

任務接收單元12，用于從巡檢中間服務器接收巡檢任務；

巡檢數據發送單元13，用于將巡檢終端的參數以及巡檢得到的數據發送給巡檢中間服務器；

巡檢中間服務器2包括：

巡檢數據采集單元21，用于從所述移動巡檢終端獲取巡檢終端的參數以及巡檢得到的數據；

巡檢策略管理單元23，用于和上級巡檢終端管理中心進行通信，獲取巡檢策略，并將巡檢策略分發給移動巡檢終端；

巡檢安全服務單元22，用于提供安全服務，保證巡檢數據安全傳送以及巡檢策略安全的執行；

所述中控機房3包括：

數據收發單元31，用于向所述巡檢中間服務器發送巡檢策略，接收來自所述巡檢中間服務器的巡檢數據；

數據處理單元32，用于處理所述巡檢數據；

顯示單元33，用于實時顯示巡檢結果；

控制單元34，用于控制所述數據收發單元、數據處理單元和顯示單元，并同于確定巡檢策略。

所述控制單元34包括：巡檢任務生成子單元、任務指派子單元、巡檢監控子單元、任務關閉子單元、巡檢總結子單元。

其中，巡檢任務生成子單元，用于根據巡檢計劃，生成巡檢任務信息；任務指派子單元，用于指派巡檢任務信息；巡檢監控子單元，用于對巡檢任務進行實時監控；任務關閉子單元，用于在巡檢任務完成后，發送關閉巡檢任務指令；總結記錄子單元，用于解析和記錄巡檢結果。

所述巡檢數據采集單元21獲取的移動巡檢終端的參數包括移動巡檢終端的gps全球定位信息、當前時間信息、硬件識別碼信息。

所述巡檢策略包括策略執行條件和控制指令兩部分組成，典型的策略執行條件包括：移動巡檢終端處于非工作時間，移動巡檢終端處于工作時間或移動終端偏離巡檢路線，典型的控制指令包括：自動鎖定終端，禁止用戶操作，執行特定巡檢任務。

所述巡檢安全服務單元22包括密碼子單元、審計子單元和行為控制子單元；所述密碼子單元用于實現安全的數據通信，所述審計子單元和行為控制子單元用于移動巡檢終端的管控策略的觸發條件，完成巡檢策略的執行。

密碼子單元可透明實現對不同密碼算法的調用和切換，密碼算法包括安全tf卡中的sm1、sm2、sm3系列密碼算法、通用rsa、aes、sha-1密碼算法；

行為審計子單元用于感知和記錄移動巡檢終端行為，并利用所述巡檢數據采集單元所提供的巡檢終端的空間、時間信息，和巡檢策略的執行條件進行匹配，如果符合巡檢策略，則觸發行為控制子單元；

行為控制子單元用于在巡檢策略的執行條件滿足后，準許移動巡檢終端執行對應的控制指令。

所述巡檢數據包括：檢修任務信息、巡檢點信息、設備信息、巡檢工單信息、地圖信息。

圖2示出了本發明的一種基于移動終端的電力設備巡檢方法的流程圖。該方法具體包括如下步驟：

s1.根據巡檢計劃，制定巡檢策略；

s2.確定移動巡檢狀態，發送巡檢策略；

s3.移動巡檢終端執行巡檢策略，采集巡檢數據；

s4.將巡檢數據發送給中控機房；

s5.處理和解析巡檢數據，得到巡檢結果。

優選的，在步驟s1中，采用如下方法對巡檢策略進行優化：

s11.計算巡檢計劃中的各電力設備的故障率；

s12.計算所述各電力設備檢修個體風險損失和電網運行風險損失；

s13.建立所述各電力設備檢修的目標函數以及相應的約束條件；

s14.完成所述各電力設備的優化巡檢策略。

優選的，在所述步驟s11中，包括：

s111.計算電力設備的健康指數

eia＝ei0e^-b·δt(1)

其中，eia為電力設備的健康指數，ei0為電力設備的初始健康指數，b為電力設備的老化系數，δt為電力設備的投入運行時間；

s112.根據eia計算電力設備的健康指數

ei＝eih×h1×h2(2)

其中，ei為電力設備的健康指數，h1為運行環境修正因子，h2為檢修記錄修正因子，且有：

h1＝h11+h12(3)

h2＝h21+h22+h23+h24+h25(4)

其中，h11為安置地點修正因子，h12為最高環境溫度修正因子，h21為家族缺陷修正因子，h22為近區短路修正因子，h23為缺陷記錄修正因子，h24為故障記錄修正因子，h25為局部放電修正因子；

s113.計算電力設備的故障率

λ＝ke^-c·ei(5)

其中，λ為電力設備的故障率，k為比例系數，c為曲率系數。

優選的，在所述步驟s12中，包括如下步驟：

s121.計算電力設備檢修個體風險損失

re＝pf·[l(lm)+clabtlab](6)

其中，re為電力設備檢修個體風險損失，pf為電力設備的檢修停運概率，lm為電力設備的檢修等級，clab為單位工時成本，tlab為電力設備檢修所需工時，l(lm)為電力設備維修或更換費用；

s122.計算電網運行風險損失

其中，rr為電網運行風險損失，rdir為電力設備檢修造成的直接失負荷損失，rrand為電力設備檢修造成的隨機失負荷損失；m為停電用戶集合，n為運行方式改變導致雖未停電但供電安全性降低的用戶集合，pk為電力設備故障后所影響的n個用戶停電概率，di為停電用戶i處負荷的重要度系數，dj為運行方式改變導致雖未停電但供電安全性降低的用戶j處負荷的重要度系數，t為故障持續時間，pi(t)為停電用戶i在t時刻的負荷曲線，c0為單位電價，ck為隨機失負荷單位電量損失。

優選的，所述步驟s13中，假設在電力設備檢修周期內，待修電力設備退出運行時的檢修費用不變，以電力設備檢修個體風險損失和電網運行風險損失之和最小為目標建立電力設備檢修的目標函數，有

minf＝re+rr(8)

其中，f為電力設備檢修的目標函數，re為電力設備檢修個體風險損失，rr為電網運行風險損失。

優選的，電力設備檢修的目標函數相應的約束條件包括可靠性約束、檢修時間約束和最優步長約束；

所述可靠性約束為電力設備的故障率低于其故障率閾值

pt＜ps(9)

其中，pt為電力設備的故障率，ps為電力設備的故障率閾值；

檢修時間約束表示為：

其中，m表示電力設備的小修總次數，n表示電力設備的大修總次數，tm為電力設備的本次小修時間，t(m-1)為電力設備的上次小修時間，tn為電力設備的本次大修時間，t(n-1)為電力設備的上次大修時間；

最優步長約束為電力設備的最優步長為1個季度。

優選的，所述s14中，應用遺傳算法求解目標函數的最優解，完成電力設備的優化檢修：

s141隨機生成種群a，種群a中每個個體為周期內待修電力設備集合的狀態序列；

s142.從種群a中取個體a，個體a對應一個巡檢策略；

s143.對以上巡檢策略進行可行性分析，若可行，則轉入s144；否則，直接賦不小于10⁶的值作為該巡檢策略對應的適應度值，返回s142；

s144.巡檢策略可行的情況下，計算電力設備檢修個體風險損失和電網運行風險損失，并以二者之和最小作為該巡檢策略對應的適應度值；

s145.電網狀態檢修決策收斂判斷：當達到最大迭代次數，或最優解的適應度值在給定的迭代次數內不再下降，則迭代結束，并以適應度最小值的個體對應的巡檢策略作為電網狀態檢修的決策結果；否則，進行交叉、編譯，生成新的種群，返回s142。

優選的，所述步驟s2中，確定移動巡檢終端的狀態包括采集移動巡檢終端硬件及其運行環境的基礎信息；所述基礎信息包括gps全球定位信息、當前時間信息和巡檢終端硬件識別碼信息。

優選的，所述巡檢終端硬件識別碼c是通過rfid閱讀器硬件編號c1、安全tf卡硬件編號c2產生，公式為c＝hash(c1⊕c2)；所述rfid閱讀器用于讀取被檢設備中嵌入的rfid標簽中的狀態參數，所述安全tf卡用于為所述移動巡檢終端硬件提供硬件密碼算法。

優選的，在所述步驟s3中，所述巡檢數據：檢修任務信息、巡檢點信息、設備信息、巡檢工單信息、地圖信息。

在所述步驟s4中，通過如下加密方式將巡檢數據發送給中控機房：

周期性的發送一個策略同步消息x1，所述消息x1包括移動巡檢終端硬件識別碼和策略組指紋碼，并使用中控機房的公鑰加密；

所述上級巡檢終端管理中心使用私鑰解密所述消息x1，取得移動巡檢終端硬件識別碼，并查找策略數據庫取得策略組；

所述中控機房將策略組的指紋和所述消息x1中的策略組指紋碼進行比對，若一致，流程結束；否則執行下一步驟；

使用所述中控機房的私鑰進行數字簽名，策略組和簽名共同構成消息x2；

使用所述上級中控機房的公鑰驗證策略組消息x2；如驗證成功，更新策略組，否則，流程結束。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。