CN116739195A - 换流站检修路径自动规划方法、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种换流站检修路径自动规划方法、系统及存储介质,方法包括:获取若干真实探测器探测到的换流站的实际探测数据;对换流站三维空间模型进行仿真并放置若干虚拟探测器进行探测,得到换流站的虚拟探测数据以及虚拟路障信息;根据虚拟探测数据和实际探测数据获取物理路障信息,并更新路网;根据换电站配电冗余能力和虚拟路障信息,核算虚拟路障的N种空间组合,再基于更新后的路网,形成N种路障剔除路网及虚拟路障消除调度信息;在每种路障剔除路网下针对预设起点及预设终点间进行路径规划,得到N种规划路径;按照预设选优策略,从所述N种规划路径中选出最优路径。本发明可实现检修最优规划自动规划。
Description
技术领域
本发明涉及电力检修技术,尤其涉及一种换流站检修路径自动规划方法、系统及存储介质。
背景技术
换流站在电力系统中具有变换电压等级、汇集和分配电能、控制电能流向等作用。作为电网输送电能的重要环节,换流站的安全稳定运行直接影响整个电力系统的安全稳定性和供电可靠性。换流站内存在大量变压器、断路器、刀闸、电容器、电抗器和消弧线圈等电气设备,其安全可靠运行是换流站安全稳定运行的重要基础。为确保变电设备的安全可靠运行,按相关设备检修规程规定,变电部门需定期组织开展变电设备检修工作来排除设备运行隐患以确保设备运行工况良好。
然而,换流站由于存在大量变压器、断路器、刀闸、电容器、电抗器和消弧线圈等电气设备,同类型设备重复分布,这对于检修人员而言,是难以通过外形辨识所要检修设备的具体空间位置,因此,实现路径智能导航,准确到达检修点,则是实现设备检修的关键支撑。
现有技术关于路径规划的做法,更多的是实现避障,实现路径最短搜寻,这更多适用于普通交通出行导航,对于换流站检修导航而言,由于存在路网状态信息同步管理问题、路网潜在无感知电弧放电等危及作业安全的管理问题、安全路网阻塞后换流站局部调整管理问题等,现有技术提及的路径导航规划并无法有效支撑换流站检修过程的路径自动规划工作。
发明内容
发明目的:本发明针对现有技术存在的问题,提供一种换流站检修路径自动规划方法、系统及存储介质。
技术方案:本发明提供一种换流站检修路径自动规划方法,包括:
步骤1、获取若干真实探测器探测到的换流站的实际探测数据;
步骤2、对换流站三维空间模型进行仿真并放置若干虚拟探测器进行探测,得到换流站的虚拟探测数据以及虚拟路障信息;其中,所虚拟探测器与所述真实探测器数量一致,且放置位置一致;
步骤3、根据虚拟探测数据和实际探测数据获取物理路障信息,并更新路网;
步骤4、根据换电站配电冗余能力和虚拟路障信息,核算虚拟路障的N种空间组合,再基于更新后的路网,形成N种路障剔除路网及虚拟路障消除调度信息;
步骤5、在每种路障剔除路网下针对预设起点及预设终点间进行路径规划,得到N种规划路径;
步骤6、按照预设选优策略,从所述N种规划路径中选出最优路径。
进一步的,所述换流站三维空间模型中设施的数字信息与换流站设施的物理空间信息同步。
进一步的,所述虚拟路障信息具体为影响作业安全的空间的信息,包括换流站各设备运行产生的电弧影响的空间和无线电干扰影响的空间。
进一步的,所述步骤3中,所述根据虚拟探测数据和实际探测数据获取物理路障信息具体包括:
计算各虚拟探测器的虚拟探测数据与对应真实探测器的真实探测数据的偏差;
将偏差大于预设阈值的虚拟探测数据和真实探测器数据以及虚拟探测器位置信息存储至路障集合;
将路障集合中探测空间增长的虚拟探测器所探测的空间范围确定为物理路障删除信息,把探测空间缩小的虚拟探测器所探测的空间范围确定为物理障碍增加信息。
进一步的,所述步骤4具体包括:
根据虚拟路障信息确定各虚拟路障的产生源头及对应的空间;
以随机数量的虚拟路障的产生源头随机进行组合,得到Q1种组合,其中,S为虚拟路障的产生源头数量;
核算各组合的电量补济开销,将开销超过配电冗余能力的组合删除,得到N种符合条件的组合,将符合条件的每个组合对应的空间形成虚拟故障空间组合;
在更新后的路网中,分别清空各虚拟故障空间组合对应的空间,得到N种路障剔除路网;
针对N种路障剔除路网,获取进行配电冗余补济调度的虚拟路障消除调度信息。
进一步的,所述虚拟路障消除调度信息具体为对虚拟路障产生源头关联的设备进行关闭所需要补济的电能进行配送配置的调度信息,包括启用备用电量进行接续供应或配置关联支路超额产出电能实现接续供应两种方式中的任意一种或两种的组合。
进一步的,所述预设选优策略具体为路径最短原则、储备电能最小消耗原则、变电设备停服时间最小原则中的任意一个排序或几个原则加权排序,找出最优的一条路径。
本发明还提供一种换流站检修路径自动规划系统,包括:
仿真子系统,用于对换流站三维空间模型进行仿真并放置若干虚拟探测器进行探测,得到换流站的虚拟探测数据以及虚拟路障信息;
实际探测子系统,包括若干真实探测器,放置在与虚拟探测器一致的位置,用于对换流站真实空间进行探测,得到换流站的实际探测数据;
路网管理子系统,用于根据虚拟探测信息和实际探测信息获取物理路障信息,并更新路网;
调度子系统,用于根据换电站配电冗余能力和虚拟路障信息,核算虚拟路障的N种空间组合,再基于更新后的路网,形成N种路障剔除路网及虚拟路障消除调度信息;
配电冗余子系统,用于根据虚拟路障消除调度信息进行配电补济;
路径规划子系统,用于在每种路障剔除路网下针对预设起点及预设终点间进行路径规划,得到N种规划路径;
路径优选子系统,用于按照预设选优策略,从所述N种规划路径中选出最优路径。
本发明还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质,所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于上述方法。
有益效果:本发明与现有技术相比,其显著优点是:本发明基于虚实结合的全景仿真及动态调配技术,实现虚拟路障可动态重构的多形态路网信息,而后根据预设策略完成最优路径选择,为换流站检修路径规划提供作业安全最大化、供电影响最小化的多域联合路径规划方法,极大提升换流站自动检修的效率。
附图说明
图1是本发明提供的换流站检修路径自动规划方法的流程示意图;
图2是本发明提供的第一现场实施示例示意图;
图3是本发明提供的第二现场实施示例示意图;
图4是本发明提供的换流站检修路径自动规划系统的结构程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一
本实施例提供一种换流站检修路径自动规划方法,如图1所示,包括如下步骤:
步骤1、获取若干真实探测器探测到的换流站的实际探测数据。
探测时,将若干真实探测器分布在换流站各个空间,进行空间探测,得到对实际环境的实际探测数据。例如,假设换流站布局如图2所示,共设置96个探测器,依次编号为S0、S1、S2、.....S93、S94、S95,由于换流站中所存在的大量变压器、断路器、刀闸、电容器、电抗器和消弧线圈等电气设备较为繁杂,因此无法在图2中给予展示。将第m个真实探测器探测的实际探测数据记为Realization(m,d),m为探测器编号,d为探测器的第d个方向,本例中共5个方向,如图2中S14、S40、S43、S50所展示的五个探测方向。此时的路网RoadNet0如图2所示,其中包括一个物理故障(即图2中“物理故障00”),假设收到路径规划请求后,原“物理故障00”已经消失,但是新增“物理故障10”,如图3所示,以下例子均在此情况下进行路径规划。
步骤2、对换流站三维空间模型进行仿真并放置若干虚拟探测器进行探测,得到换流站的虚拟探测数据以及虚拟路障信息。
仿真时,虚拟探测器与真实探测器数量一致,且放置位置一致,各设施的数字信息与换流站设施的物理空间信息同步,实现一一对应。仿真得到的虚拟路障信息具体为影响作业安全的空间的信息,包括但不限于换流站各设备运行产生的电弧影响的空间和无线电干扰影响的空间的信息。最终获取的虚拟探测数据采用Simutation(m,d)表示,如图3所示,Simutation(m,d)与Realization(m,d)对应。
步骤3、根据虚拟探测数据和实际探测信息数据获取物理路障信息,并更新路网。
该步骤具体包括:计算各虚拟探测器的虚拟探测数据与对应真实探测器的真实探测数据的偏差;将偏差大于预设阈值的虚拟探测数据和真实探测器数据以及虚拟探测器位置信息存储至路障集合;将路障集合中探测空间增长的虚拟探测器所探测的空间范围确定为物理路障删除信息,把探测空间缩小的虚拟探测器所探测的空间范围确定为物理障碍增加信息,将路网中物理路障删除信息对应的空间标识为畅通,将路网中物理路障增加信息对应的空间标识为障碍空间,完成路网信息更新。
例如,接上例,计算数据Realization(m,d)与数据Simutation(m,d)中的偏差,将大于门限1的虚拟探测数据值和真实探测器数据值以及真实探测器位置信息(探测器编号、探测方向编号)存储至路障集合C1,结合图可以看到处理S14、S40、S43、S50发生变化,其他探测器由于周边空间环境没有变化,因此,实探数据Realization(m,d)与虚探数据Simutation(m,d)近乎一致,因此,集合C1包括的是S14、S40、S43、S50各探测器各自五个探测方向的探测值。接着把C1中探测空间增长的探测器所管辖的空间范围确定为物理路障删除信息(本例中可以看到,探测器S14、S40对应的探测空间增大了,图2、图3中虚线代表探测空间大小,从图中可以看到,由于没有物理障碍物,因此S14、S40探测器的探测线变长了,也就是说,障碍物不见了),把探测空间缩小的探测器所管辖的空间范围确定为物理障碍增加信息(本实施可以看到,探测器S43、S50对应的探测空间变小了,图3、图4中虚线代表探测空间大小,从图中可以看到,由于出现新的物理障碍物,因此S14、S40探测器的探测线变短了,也就是说,障碍物出现)。接着,进行路网信息更新,即将原路网信息RoadNet0中物理路障删除信息对应的空间标识为畅通(指“物理故障00”),将路网信息中物理路障增加信息对应的空间标识为障碍空间(指“物理故障10”),得到更新后的路网RoadNet1(对应图3的路网状态)。
步骤4、根据换电站配电冗余能力和虚拟路障信息,核算虚拟路障的N种空间组合,再基于更新后的路网,形成N种路障剔除路网及虚拟路障消除调度信息。
该步骤具体包括:根据虚拟路障信息确定各虚拟路障的产生源头及对应的空间;以随机数量的虚拟路障的产生源头随机进行组合,得到Q1种组合,其中,S为虚拟路障的产生源头数量;核算各组合的电量补济开销,将开销超过配电冗余能力的组合删除,得到N种符合条件的组合,将符合条件的每个组合对应的空间形成虚拟故障空间组合;在更新后的路网中,分别清空各虚拟故障空间组合对应的空间,得到N种路障剔除路网;针对N种路障剔除路网,获取进行配电冗余补济调度的虚拟路障消除调度信息。其中,所述配电冗余能力具体指所述配电站可调配的备用电量供应能力,所述备用电量供应可通过配置超额变电参数或者启动换流站储能输出两种方式中的任意一种或两组组合来完成。所述虚拟路障消除调度信息具体为对虚拟路障产生源头关联的设备进行关闭所需要补济的电能进行配送配置的调度信息,包括启用备用电量进行接续供应或配置关联支路超额产出电能实现接续供应两种方式中的任意一种或两种的组合。
例如,接上例,假定本例中定义的影响安全作业的事件为电弧放电影响,而通过仿真的虚拟路障信息分析,发现图3中探测器S35与探测器S42之间存在高压电弧(对应图4中“虚拟故障21”),作业人员经过会存在安全隐患,探测器S14与探测器S40之间存在高压电弧(对应图3中“虚拟故障20”),作业人员经过会存在安全隐患,探测器S19与探测器S26之间存在高压电弧(对应图3中“虚拟故障22”),作业人员经过会存在安全隐患,则本例中具体包括“虚拟故障20”、“虚拟故障21”、“虚拟故障22”这三个,虚拟路障的产生源头总和值为3。以随机数量的虚拟路障的产生源头随机进行组合,得到以下7种虚拟故障空间组合:
第一种:“虚拟故障20”;
第二种:“虚拟故障21”;
第三种:“虚拟故障22”;
第四种:“虚拟故障20”+“虚拟故障21”;
第五种:“虚拟故障21”+“虚拟故障22”;
第六种:“虚拟故障20”+“虚拟故障22”;
第七种:“虚拟故障20”+“虚拟故障21”+“虚拟故障22”;
接着,核算组合种类中各组合的电量补济开销,把开销超过配电冗余补济能力的组合删除,假定“虚拟故障20”相关设备停服需要5000单位电量,“虚拟故障21”相关设备停服需要3000单位电量,“虚拟故障22”相关设备停服需要2000单位电量,而配电冗余可以补济8500单位电量,则第七种由于超出补济能力,无法列入备选路网中,因此删除一种,则N取值为6。接着,在路网RoadNet1中,分别添加6种虚拟故障空间组合得到N种路网信息,即可得到六种路网信息:
第一种:RoadNet1剔除“虚拟故障20”;
第二种:RoadNet1剔除“虚拟故障21”;
第三种:RoadNet1剔除“虚拟故障22”;
第四种:RoadNet1剔除“虚拟故障20”、“虚拟故障21”;
第五种:RoadNet1剔除“虚拟故障21”、“虚拟故障22”;
第六种:RoadNet1剔除“虚拟故障20”、“虚拟故障22”;
接着,针对6种路网信息,即针对上述六种路网信息,进行配电冗余补济调度,形成6种虚拟路障消除调度信息,本实施例只需把配电冗余电量调度到上述六种情况涉及的故障对应源头的电能输出端即可完成涉及设备停服的电能接续。
步骤5、在每种路障剔除路网下针对预设起点及预设终点间进行路径规划,得到N种规划路径。
具体的路径规划采用现有方法生成,不再赘述。
例如,接上例,6种路网对应6条路径,分布为:
第一种:RoadNet1剔除“虚拟故障20”,对应图3中“路径2”;
第二种:RoadNet1剔除“虚拟故障21”,对应图4中“路径2”;
第三种:RoadNet1剔除“虚拟故障22”,对应图4中“路径2”;
第四种:RoadNet1剔除“虚拟故障20”、“虚拟故障21”,对应图3中“路径1”;
第五种:RoadNet1剔除“虚拟故障21”、“虚拟故障22”,对应图3中“路径2”;
第六种:RoadNet1剔除“虚拟故障20”、“虚拟故障22”,对应图3中“路径2”;
步骤6、按照预设选优策略,从所述N种规划路径中选出最优路径。
其中,所述预设选优策略具体为路径最短原则、储备电能最小消耗原则、变电设备停服时间最小原则中的任意一个排序或几个原则加权排序,找出最优的一条路径。
例如,接上例,则从图3可以看出,“路径1”明显短于“路径2”,因此,选择“路径1”作为本次换流站检修的最优规划路径。
从本发明可以看到,假如采用现有技术,则本实施例所描述的场景下,现有技术的自动路径规划结果只能输出“路径2”为规划路径,而采用本发明的方法,基于虚实结合的全景仿真及动态重构技术,利用配电冗余电量为部分停服设备进行电能接续供应,从而实现虚拟路障的动态重构,进而形成多形态路网信息,最后根据预设策略完成最优路径选择,本例最终输出的是“路径1”,从图3可以看成,显然,“路径1”较“路径2”可以缩短相当的行程长度,有效提升自动检修的效率。
实施例二
本实施例还提供一种换流站检修路径自动规划系统,如图4所示,包括:
仿真子系统,用于对换流站三维空间模型进行仿真并放置若干虚拟探测器进行探测,得到换流站的虚拟探测数据以及虚拟路障信息;
实际探测子系统,包括若干真实探测器,放置在与虚拟探测器一致的位置,用于对换流站真实空间进行探测,得到换流站的实际探测数据;
路网管理子系统,用于根据虚拟探测信息和实际探测信息获取物理路障信息,并更新路网;
调度子系统,用于根据换电站配电冗余能力和虚拟路障信息,核算虚拟路障的N种空间组合,再基于更新后的路网,形成N种路障剔除路网及虚拟路障消除调度信息;
配电冗余子系统,用于根据虚拟路障消除调度信息进行配电补济,以消除路障;
路径规划子系统,用于在每种路障剔除路网下针对预设起点及预设终点间进行路径规划,得到N种规划路径;
路径优选子系统,用于按照预设选优策略,从所述N种规划路径中选出最优路径。
本系统与实施例一方法一一对应,未详尽之处参照实施例一,不再赘述。
值得注意的是,上述系统实施例中,所包括的各个子系统只是按照功能逻辑进行划分的,但并不局限于上述的划分,只要能够实现相应的功能即可;另外,各功能子系统的具体名称也只是为了便于相互区分,并不用于限制本发明的保护范围。
实施例三
本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质,计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行实施例一的方法。
本发明实施例的计算机存储介质,可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件,或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括:具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中,计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质,该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号,其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式,包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质,该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输,包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等,或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码,程序设计语言包括面向对象的程序设计语言,诸如Java、Smalltalk、C++,还包括常规的过程式程序设计语言,诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中,远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN),连接到用户计算机,或者,可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的方法中的相关操作。
Claims (10)
1.一种换流站检修路径自动规划方法,其特征在于该方法包括:
步骤1、获取若干真实探测器探测到的换流站的实际探测数据;
步骤2、对换流站三维空间模型进行仿真并放置若干虚拟探测器进行探测,得到换流站的虚拟探测数据以及虚拟路障信息;其中,所述虚拟探测器与所述真实探测器数量一致,且放置位置一致;
步骤3、根据虚拟探测数据和实际探测数据获取物理路障信息,并更新路网;
步骤4、根据换电站配电冗余能力和虚拟路障信息,核算虚拟路障的N种空间组合,再基于更新后的路网,形成N种路障剔除路网及虚拟路障消除调度信息;
步骤5、在每种路障剔除路网下针对预设起点及预设终点间进行路径规划,得到N种规划路径;
步骤6、按照预设选优策略,从所述N种规划路径中选出最优路径。
2.根据权利要求1所述的换流站检修路径自动规划方法,其特征在于:所述换流站三维空间模型中设施的数字信息与换流站设施的物理空间信息同步。
3.根据权利要求1所述的换流站检修路径自动规划方法,其特征在于:所述虚拟路障信息具体为影响作业安全的空间的信息,包括换流站各设备运行产生的电弧影响的空间和无线电干扰影响的空间。
4.根据权利要求1所述的换流站检修路径自动规划方法,其特征在于:所述步骤3中,所述根据虚拟探测数据和实际探测数据获取物理路障信息具体包括:
计算各虚拟探测器的虚拟探测数据与对应真实探测器的真实探测数据的偏差;
将偏差大于预设阈值的虚拟探测数据和真实探测器数据以及虚拟探测器位置信息存储至路障集合;
将路障集合中探测空间增长的虚拟探测器所探测的空间范围确定为物理路障删除信息,把探测空间缩小的虚拟探测器所探测的空间范围确定为物理障碍增加信息。
5.根据权利要求4所述的换流站检修路径自动规划方法,其特征在于:所述步骤3中,所述更新路网具体包括:
将路网中物理路障删除信息对应的空间标识为畅通,将路网中物理路障增加信息对应的空间标识为障碍空间,完成路网信息更新。
6.根据权利要求1所述的换流站检修路径自动规划方法,其特征在于:所述步骤4具体包括:
根据虚拟路障信息确定各虚拟路障的产生源头及对应的空间;
以随机数量的虚拟路障的产生源头随机进行组合,得到Q1种组合,其中,S为虚拟路障的产生源头数量;
核算各组合的电量补济开销,将开销超过配电冗余能力的组合删除,得到N种符合条件的组合,将符合条件的每个组合对应的空间形成虚拟故障空间组合;
在更新后的路网中,分别清空各虚拟故障空间组合对应的空间,得到N种路障剔除路网;
针对N种路障剔除路网,获取进行配电冗余补济调度的虚拟路障消除调度信息。
7.根据权利要求6所述的换流站检修路径自动规划方法,其特征在于:所述虚拟路障消除调度信息具体为对虚拟路障产生源头关联的设备进行关闭所需要补济的电能进行配送配置的调度信息,包括启用备用电量进行接续供应或配置关联支路超额产出电能实现接续供应两种方式中的任意一种或两种的组合。
8.根据权利要求1所述的换流站检修路径自动规划方法,其特征在于:所述预设选优策略具体为路径最短原则、储备电能最小消耗原则、变电设备停服时间最小原则中的任意一个排序或几个原则加权排序,找出最优的一条路径。
9.一种换流站检修路径自动规划系统,其特征在于包括:
仿真子系统,用于对换流站三维空间模型进行仿真并放置若干虚拟探测器进行探测,得到换流站的虚拟探测数据以及虚拟路障信息;
实际探测子系统,包括若干真实探测器,放置在与虚拟探测器一致的位置,用于对换流站真实空间进行探测,得到换流站的实际探测数据;
路网管理子系统,用于根据虚拟探测信息和实际探测信息获取物理路障信息,并更新路网;
调度子系统,用于根据换电站配电冗余能力和虚拟路障信息,核算虚拟路障的N种空间组合,再基于更新后的路网,形成N种路障剔除路网及虚拟路障消除调度信息;
配电冗余子系统,用于根据虚拟路障消除调度信息进行配电补济;
路径规划子系统,用于在每种路障剔除路网下针对预设起点及预设终点间进行路径规划,得到N种规划路径;
路径优选子系统,用于按照预设选优策略,从所述N种规划路径中选出最优路径。
10.一种包含计算机可执行指令的存储介质,其特征在于,所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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