一種基于路徑優化的配電網巡視方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于路徑優化的配電網巡視方法，其技術特點在于包括以下步驟:步驟1、建立以年為跨度、以巡視總時間最短為目標的基于路徑優化的配電網巡視模型及其約束條件；步驟2、采用遺傳算法求解基于路徑優化的配電網巡視目標模型，得到配電網最優巡視路徑。本發明在制定配電網設備巡視方法的過程中，綜合考慮不同類型配電設備的巡視周期不一致以及不同地區對設備的巡視周期要求不一致等問題，結合物流學的相關理論內容和工程實際，在考慮不同類型、地區配電設備巡視周期的基礎上通過遺傳算法尋找最優解，可以提高工作人員工作效率以及資源利用率。
【專利說明】
一種基于路徑優化的配電網巡視方法
技術領域
[0001] 本發明涉及配電網運行技術領域，特別是一種基于路徑優化的配電網巡視方法。
【背景技術】
[0002] 配電網是電能傳送的關鍵組成部分，配電網可靠、穩定的供電不論對供電企業還 是用戶都具有重要的意義。故供電企業針對配電網設備提出各種巡視方法及內容，但對巡 視設備線路的規劃卻很少有規定。各供電企業在巡視線路的選取上主要依據巡視人員對配 電網設備的了解和以往巡視經驗來確定，這導致巡視線路選取主觀性較大，容易造成巡視 設備的不到位以及資源配置的不合理。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種設計合理、全年設備巡視總時 間最短且能夠滿足每臺設備巡視周期要求的基于路徑優化的配電網巡視方法。
[0004] 本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：
[0005] -種基于路徑優化的配電網巡視方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1、建立以年為跨度、以巡視總時間最短為目標的基于路徑優化的配電網巡視 模型及其約束條件；
[0007] 步驟2、采用遺傳算法求解基于路徑優化的配電網巡視目標模型，得到配電網最優 巡視路徑。
[0008] 而且，所述步驟1中以年為跨度、以巡視總時間最短為目標的基于路徑優化的配電 網巡視模型的目標函數為：
[0009]
[0010]
[0011] 上式中，m(d，i)表示在d巡視日第i個巡視人員巡視的配電網設備數量AdcUnKd， i))表示第d巡視日第i個巡視人員巡視m(d，i)個設備在巡視路上所用時間;mk(d，i)表示在 d巡視日第i個巡視人員巡視第k類型中壓配電網設備的數量；Atk表示巡視第k類成套配電 網設備所需的時間;D為一年當中工作日天數;K為配電網設備的種類;N為巡視人員總數。
[0012] 而且，所述步驟1的所述基于路徑優化的配電網巡視目標模型的約束條件為：
[0013] (1)-年內需要完成的配電網設備巡視任務；
[0014]
[0015]
[0016] 上式中，Pu(k，D)表示第u個區域、第k類型設備一個巡視周期的天數;Fu(k，D)表示 第u個區域、第k類型設備在一年當中的需要巡視的周期次數;A u(k)表示第u個區域、第k類 型設備的數量;U表示劃分區域的數量；
[0017] (2)規定的巡視日內均有巡視任務；
[0018] .
[0019]
[0020] (3)巡視日內巡視時間不超過規定工作時間；
[0021]
[0022]
[0023] 上式中，Uax表示規定的工作時間；
[0024] (4)每個巡視員負責的設備巡視數量接近相同；
[0025]
[0026] 上式中，M表示配電網設備總數；
[0027] (5)每個巡視日的巡視時間接近相等；
[0028] max(T)_min(TX Δ tset
[0029] 其中，T = {ti(d，m(d，?) + Σ Atkmk(d，i)) |de[l，2，."，D]，ie[l，2，...，N]}
[0030] 上式中，T表示巡視周期內各巡視人員各巡視日巡視所用時間的集合；Atset表示 巡視允許的時間差。
[0031]而且，所述步驟2的具體步驟包括：
[0032] (1)采用如下所示的矩陣型整數編碼方式，表示配電網最優巡視路徑問題：
L〇〇34」（2)根據遺傳算法求解求解基于路徑優化的配電N巡視目標模型，得到配電N最 優巡視路徑。
[0035]而且，所述步驟2第(1)步采用矩陣型整數編碼方式，其具體編碼方法為:將染色體 L1分為設備信息編碼和巡視信息編碼，該設備信息編碼和巡視信息編碼相對應，均包含M X F(aM)個基因；所述設備信息編碼的每個基因包含設備的編號和該設備所需的巡視次數;所 述巡視信息編碼的每個基因包含巡視對應設備的人員和巡視次數;其中，F(aM)表示M個配 電網設備一年中的巡視總天數。
[0036]本發明的優點和積極效果是：
[0037] 1、本發明建立以年為跨度、以巡視總時間最短為目標，全年整體的基于路徑優化 的配電網巡視模型的目標函數，通過巡視人員巡視設備的先后順序來確定配電網巡視的最 優路徑。在制定配電網設備巡視方法的過程中，綜合考慮不同類型配電設備的巡視周期不 一致以及不同地區對設備的巡視周期要求不一致等問題，結合物流學的相關理論內容和工 程實際，在考慮不同類型、地區配電設備巡視周期的基礎上通過遺傳算法尋找最優解，確定 各巡視人員所巡視的配電設備以及巡視設備的先后順序，進而得到基于最優巡視路徑的配 電網巡視方法。本發明的基于路徑優化的配電網巡視方法可以提高工作人員工作效率以及 資源利用率。
[0038] 2、本發明采用遺傳算法求解基于路徑優化的配電網巡視目標模型，利用矩陣型整 數編碼方式，極大簡化遺傳算法操作步驟。
【具體實施方式】
[0039] 以下對本發明實施例作進一步詳述：
[0040] 本發明的目的在于使巡視人員在規定的巡視周期內完成所負責區域所有配電設 備的巡視任務。在實際巡視工作中，需要綜合考慮不同類型配電設備的巡視周期要求不同 以及配電設備所處區域的差異性導致不同區域對設備巡視周期的要求不同等影響因素，制 定以年為跨度、以巡視總時間最短為目標制定的全年整體的配電網巡視方法。
[0041] -種基于路徑優化的配電網巡視方法，包括以下步驟：
[0042] 步驟1、建立以年為跨度、以巡視總時間最短為目標的基于路徑優化的配電網巡視 模型及其約束條件；
[0043] 該基于路徑優化的配電網巡視模型的目標函數為：
[0044] (1)
[0045] (2) /C'=丄
[0046] 上式中，m(d，i)表示在d巡視日第i個巡視人員巡視的配電網設備數量AdcUnKd， i))表示第d巡視日第i個巡視人員巡視m(d，i)個設備在巡視路上所用時間;mk(d，i)表示在 d巡視日第i個巡視人員巡視第k類型中壓配電網設備的數量；Atk表示巡視第k類成套配電 網設備所需的時間;D為一年當中工作日天數;K為配電網設備的種類;N為巡視人員總數。
[0047] 該基于路徑優化的配電網巡視目標模型的約束條件，即配電網設備巡視需要滿足 的條件為：
[0048] (1) -年內需要完成的配電網設備巡視任務；
[0049] (4)
[0050] W
[0051] 上式中，Pu(k，D)表示第u個區域、第k類型設備一個巡視周期的天數;F u(k，D)表示 第u個區域、第k類型設備在一年當中的需要巡視的周期次數;Au(k)表示第u個區域、第k類 型設備的數量;U表示劃分區域的數量；
[0052] (2)規定的巡視日內均有巡視任務；
[0053]
[0054] (5)
[0055] (3)巡視日內巡視時間不超過規定工作時間；
[0056]
[0057] (6)
[0058] 上式中，tmax表示規定的工作時間；
[0059] (4)每個巡視員負責的設備巡視數暈接近相同；
[0_
⑴
[0061 ] 上式中，M表示配電網設備總數；
[0062] (5)每個巡視日的巡視時間接近相等；
[0063] 由于此約束條件直接與基于路徑優化的配電網巡視模型相關，若使得各巡視日巡 視時間相等則有可能使得目標模型無法最優，因此本發明將各巡視日的巡視時間差設定在 一個范圍內來簡化該約束條件，如下所示：
[0064] max(T)_min(TX Δ tset (8)
[0065] 其中，T = {ti(d，m(d，?) + Σ Atkmk(d，i)) |de[l，2，."，D]，ie[l，2，."，N]}
[0066] 上式中，T表示巡視周期內各巡視人員各巡視日巡視所用時間的集合；Atset表示 巡視允許的時間差。
[0067] 由于約束條件(4)和(5)有可能使得目標模型同時得到最優解，但很多情況下二者 彼此矛盾，故本發明提出可通過場景分析來實際確定最優的規劃方案。
[0068] 步驟2、采用遺傳算法求解基于路徑優化的配電網巡視目標模型，得到配電網最優 巡視路徑。
[0069]所述步驟2的具體步驟包括：
[0070] (1)采用如下所示的矩陣型整數編碼方式，表示配電網最優巡視路徑問題；
L〇〇72」所述步驟2第（1)步采用矩陣型整數編碼方式，其具體編碼方法為：將染色體1^分 為設備信息編碼和巡視信息編碼，該設備信息編碼和巡視信息編碼相對應，均包含M X F (aM)個基因；所述設備信息編碼的每個基因包含設備的編號和該設備所需的巡視次數;所 述巡視信息編碼的每個基因包含巡視對應設備的人員和巡視次數;其中，F(aM)表示M個配 電網設備一年中的巡視總天數。
[0073] 在本實施例中，aixi與bNxi對應、amxi與bixi對應、aMxi與bnxi對應;上述對應關系鎖 表示的意思為:第N個巡視人員第一個巡視日（記為b Nxl)巡視的設備編號為alxl;第一個巡 視人員第一個巡視日（記為blxl)巡視的設備編號為a mX1;第η個巡視人員第一個巡視日（記 為bnxi)巡視的設備編號為aMXl。
[0074] 下面針對本發明的編碼方法進行詳細說明：
[0075] ①由于各設備的巡視周期有可能不同，所以設備信息編碼的每行基因不能保證都 有數值，這時用O代替，巡視信息編碼相應的基因也用O代替，即可以保證設備信息編碼和巡 視信息編碼都為矩陣，方便遺傳算法的交叉操作。
[0076] ②由于配電網設備總數量M要大于巡視人員總數量N，所以一個巡視人員有可能對 應多個配網設備，此時巡視人員巡視設備的先后順序由相對應設備從上向下的順序決定。
[0077] ③當某個設備確定第一次巡視對應的人員，以后該設備的每次巡視都由該人員進 行，以便增加巡視人員對設備的了解。
[0078] ④這種包含巡視信息的整數編碼方式可直接滿足式(2)、（4)、（5)，可極大簡化遺 傳操作步驟。
[0079] 在進行交叉操作時，設備信息編碼和巡視信息編碼的基因同時進行;變異操作只 針對于巡視信息編碼基因，且根據設備信息編碼基因的信息調整巡視信息編碼基因的編 碼。
[0080] (2)根據遺傳算法求解求解基于路徑優化的配電網巡視目標模型，得到配電網最 優巡視路徑。
[0081] 需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明包 括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案 得出的其他實施方式，同樣屬于本發明保護的范圍。
【主權項】
1. 一種基于路徑優化的配電網巡視方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟1、建立以年為跨度、以巡視總時間最短為目標的基于路徑優化的配電網巡視模型 及其約束條件； 步驟2、采用遺傳算法求解基于路徑優化的配電網巡視目標模型，得到配電網最優巡視 路徑。2. 根據權利要求1所述的一種基于路徑優化的配電網巡視方法，其特征在于:所述步驟 1中以年為跨度、以巡視總時間最短為目標的基于路徑優化的配電網巡視模型的目標函數 為：上式中，m(d，i)表示在d巡視日第i個巡視人員巡視的配電網設備數量;〖1((1，111((14))表 示第d巡視日第i個巡視人員巡視m(d，i)個設備在巡視路上所用時間;mk(d，i)表示在d巡視 日第i個巡視人員巡視第k類型中壓配電網設備的數量；At k表示巡視第k類成套配電網設 備所需的時間;D為一年當中工作日天數;K為配電網設備的種類;N為巡視人員總數。3. 根據權利要求2所述的一種基于路徑優化的配電網巡視方法，其特征在于:所述步驟 1的所述基于路徑優化的配電網巡視目標模型的約束條件為： (1) 一年內需要完成的配電網設備巡視任務； D/Pu(k,D)=Fu(k,D)上式中，Pu(k，D)表示第u個區域、第k類型設備一個巡視周期的天數;Fu(k，D)表示第u個 區域、第k類型設備在一年當中的需要巡視的周期次數;Au(k)表示第u個區域、第k類型設備 的數量;U表示劃分區域的數量； (2) 規定的巡視日內均有巡視任務； m(d, i) >0, Vi/ e [1,2,..., D], V/ e [1,2,..., N] (3) 巡視日內巡視時間不超過規定工作時間；上式中，^^表示規定的工作時間； (4) 每個巡視員負責的設備巡視數量接近相同；上式中，Μ表示配電網設備總數； (5)每個巡視日的巡視時間接近相等； max(T)_min(TX Δ tset 其中，T = {ti(d，m(d，?) + ΣAtkmk(d，i)) |de[l，2，-"，D]，ie[l，2，-"，N]} 上式中，T表示巡視周期內各巡視人員各巡視日巡視所用時間的集合；Atset表示巡視 允許的時間差。4. 根據權利要求1-3任意一項所述的一種基于路徑優化的配電網巡視方法，其特征在 于:所述步驟2的具體步驟包括： (1) 采用如下所示的矩陣型整數編碼方式，表示配電網最優巡視路徑問題；(2) 根據遺傳算法求解求解基于路徑優化的配電網巡視目標模型，得到配電網最優巡 視路徑。5. 根據權利要求4所述的一種基于路徑優化的配電網巡視方法，其特征在于:所述步驟 2第（1)步采用矩陣型整數編碼方式，其具體編碼方法為:將染色體1^分為設備信息編碼和 巡視信息編碼，該設備信息編碼和巡視信息編碼相對應，均包含MXF(aM)個基因；所述設備 信息編碼的每個基因包含設備的編號和該設備所需的巡視次數;所述巡視信息編碼的每個 基因包含巡視對應設備的人員和巡視次數;其中，F(aM)表示Μ個配電網設備一年中的巡視 總天數。
【文檔編號】G06Q10/04GK106056250SQ201610401820
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】張亮, 李濤, 王玉君, 劉榮浩, 吳紹卿, 李向征, 王海波, 計會鵬
【申請人】國網天津市電力公司, 國家電網公司