一種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視方法，其技術(shù)特點(diǎn)在于包括以下步驟:步驟1、建立以年為跨度、以巡視總時(shí)間最短為目標(biāo)的基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)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(yōu)化的配電網(wǎng)巡視目標(biāo)模型，得到配電網(wǎng)最優(yōu)巡視路徑。本發(fā)明在制定配電網(wǎng)設(shè)備巡視方法的過(guò)程中，綜合考慮不同類型配電設(shè)備的巡視周期不一致以及不同地區(qū)對(duì)設(shè)備的巡視周期要求不一致等問(wèn)題，結(jié)合物流學(xué)的相關(guān)理論內(nèi)容和工程實(shí)際，在考慮不同類型、地區(qū)配電設(shè)備巡視周期的基礎(chǔ)上通過(guò)遺傳算法尋找最優(yōu)解，可以提高工作人員工作效率以及資源利用率。
【專利說(shuō)明】
一種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及配電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)是電能傳送的關(guān)鍵組成部分，配電網(wǎng)可靠、穩(wěn)定的供電不論對(duì)供電企業(yè)還 是用戶都具有重要的意義。故供電企業(yè)針對(duì)配電網(wǎng)設(shè)備提出各種巡視方法及內(nèi)容，但對(duì)巡 視設(shè)備線路的規(guī)劃卻很少有規(guī)定。各供電企業(yè)在巡視線路的選取上主要依據(jù)巡視人員對(duì)配 電網(wǎng)設(shè)備的了解和以往巡視經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，這導(dǎo)致巡視線路選取主觀性較大，容易造成巡視 設(shè)備的不到位以及資源配置的不合理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理、全年設(shè)備巡視總時(shí) 間最短且能夠滿足每臺(tái)設(shè)備巡視周期要求的基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視方法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)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(shí)間最短為目標(biāo)的基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)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(yōu)化的配電網(wǎng)巡視目標(biāo)模型，得到配電網(wǎng)最優(yōu) 巡視路徑。
[0008] 而且，所述步驟1中以年為跨度、以巡視總時(shí)間最短為目標(biāo)的基于路徑優(yōu)化的配電 網(wǎng)巡視模型的目標(biāo)函數(shù)為：
[0009]
[0010]
[0011] 上式中，m(d，i)表示在d巡視日第i個(gè)巡視人員巡視的配電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量AdcUnKd， i))表示第d巡視日第i個(gè)巡視人員巡視m(d，i)個(gè)設(shè)備在巡視路上所用時(shí)間;mk(d，i)表示在 d巡視日第i個(gè)巡視人員巡視第k類型中壓配電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量；Atk表示巡視第k類成套配電 網(wǎng)設(shè)備所需的時(shí)間;D為一年當(dāng)中工作日天數(shù);K為配電網(wǎng)設(shè)備的種類;N為巡視人員總數(shù)。
[0012] 而且，所述步驟1的所述基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視目標(biāo)模型的約束條件為：
[0013] (1)-年內(nèi)需要完成的配電網(wǎng)設(shè)備巡視任務(wù)；
[0014]
[0015]
[0016] 上式中，Pu(k，D)表示第u個(gè)區(qū)域、第k類型設(shè)備一個(gè)巡視周期的天數(shù);Fu(k，D)表示 第u個(gè)區(qū)域、第k類型設(shè)備在一年當(dāng)中的需要巡視的周期次數(shù);A u(k)表示第u個(gè)區(qū)域、第k類 型設(shè)備的數(shù)量;U表示劃分區(qū)域的數(shù)量；
[0017] (2)規(guī)定的巡視日內(nèi)均有巡視任務(wù)；
[0018] .
[0019]
[0020] (3)巡視日內(nèi)巡視時(shí)間不超過(guò)規(guī)定工作時(shí)間；
[0021]
[0022]
[0023] 上式中，Uax表示規(guī)定的工作時(shí)間；
[0024] (4)每個(gè)巡視員負(fù)責(zé)的設(shè)備巡視數(shù)量接近相同；
[0025]
[0026] 上式中，M表示配電網(wǎng)設(shè)備總數(shù)；
[0027] (5)每個(gè)巡視日的巡視時(shí)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(nèi)各巡視人員各巡視日巡視所用時(shí)間的集合；Atset表示 巡視允許的時(shí)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(shù)編碼方式，表示配電網(wǎng)最優(yōu)巡視路徑問(wèn)題：
L〇〇34」（2)根據(jù)遺傳算法求解求解基于路徑優(yōu)化的配電N巡視目標(biāo)模型，得到配電N最 優(yōu)巡視路徑。
[0035]而且，所述步驟2第(1)步采用矩陣型整數(shù)編碼方式，其具體編碼方法為:將染色體 L1分為設(shè)備信息編碼和巡視信息編碼，該設(shè)備信息編碼和巡視信息編碼相對(duì)應(yīng)，均包含M X F(aM)個(gè)基因；所述設(shè)備信息編碼的每個(gè)基因包含設(shè)備的編號(hào)和該設(shè)備所需的巡視次數(shù);所 述巡視信息編碼的每個(gè)基因包含巡視對(duì)應(yīng)設(shè)備的人員和巡視次數(shù);其中，F(xiàn)(aM)表示M個(gè)配 電網(wǎng)設(shè)備一年中的巡視總天數(shù)。
[0036]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0037] 1、本發(fā)明建立以年為跨度、以巡視總時(shí)間最短為目標(biāo)，全年整體的基于路徑優(yōu)化 的配電網(wǎng)巡視模型的目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)巡視人員巡視設(shè)備的先后順序來(lái)確定配電網(wǎng)巡視的最 優(yōu)路徑。在制定配電網(wǎng)設(shè)備巡視方法的過(guò)程中，綜合考慮不同類型配電設(shè)備的巡視周期不 一致以及不同地區(qū)對(duì)設(shè)備的巡視周期要求不一致等問(wèn)題，結(jié)合物流學(xué)的相關(guān)理論內(nèi)容和工 程實(shí)際，在考慮不同類型、地區(qū)配電設(shè)備巡視周期的基礎(chǔ)上通過(guò)遺傳算法尋找最優(yōu)解，確定 各巡視人員所巡視的配電設(shè)備以及巡視設(shè)備的先后順序，進(jìn)而得到基于最優(yōu)巡視路徑的配 電網(wǎng)巡視方法。本發(fā)明的基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)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(fā)明采用遺傳算法求解基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視目標(biāo)模型，利用矩陣型整 數(shù)編碼方式，極大簡(jiǎn)化遺傳算法操作步驟。
【具體實(shí)施方式】
[0039] 以下對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳述：
[0040] 本發(fā)明的目的在于使巡視人員在規(guī)定的巡視周期內(nèi)完成所負(fù)責(zé)區(qū)域所有配電設(shè) 備的巡視任務(wù)。在實(shí)際巡視工作中，需要綜合考慮不同類型配電設(shè)備的巡視周期要求不同 以及配電設(shè)備所處區(qū)域的差異性導(dǎo)致不同區(qū)域?qū)υO(shè)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(shí)間最短為目標(biāo)制定的全年整體的配電網(wǎng)巡視方法。
[0041] -種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)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(shí)間最短為目標(biāo)的基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視 模型及其約束條件；
[0043] 該基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視模型的目標(biāo)函數(shù)為：
[0044] (1)
[0045] (2) /C'=丄
[0046] 上式中，m(d，i)表示在d巡視日第i個(gè)巡視人員巡視的配電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量AdcUnKd， i))表示第d巡視日第i個(gè)巡視人員巡視m(d，i)個(gè)設(shè)備在巡視路上所用時(shí)間;mk(d，i)表示在 d巡視日第i個(gè)巡視人員巡視第k類型中壓配電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量；Atk表示巡視第k類成套配電 網(wǎng)設(shè)備所需的時(shí)間;D為一年當(dāng)中工作日天數(shù);K為配電網(wǎng)設(shè)備的種類;N為巡視人員總數(shù)。
[0047] 該基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視目標(biāo)模型的約束條件，即配電網(wǎng)設(shè)備巡視需要滿足 的條件為：
[0048] (1) -年內(nèi)需要完成的配電網(wǎng)設(shè)備巡視任務(wù)；
[0049] (4)
[0050] W
[0051] 上式中，Pu(k，D)表示第u個(gè)區(qū)域、第k類型設(shè)備一個(gè)巡視周期的天數(shù);F u(k，D)表示 第u個(gè)區(qū)域、第k類型設(shè)備在一年當(dāng)中的需要巡視的周期次數(shù);Au(k)表示第u個(gè)區(qū)域、第k類 型設(shè)備的數(shù)量;U表示劃分區(qū)域的數(shù)量；
[0052] (2)規(guī)定的巡視日內(nèi)均有巡視任務(wù)；
[0053]
[0054] (5)
[0055] (3)巡視日內(nèi)巡視時(shí)間不超過(guò)規(guī)定工作時(shí)間；
[0056]
[0057] (6)
[0058] 上式中，tmax表示規(guī)定的工作時(shí)間；
[0059] (4)每個(gè)巡視員負(fù)責(zé)的設(shè)備巡視數(shù)暈接近相同；
[0_
⑴
[0061 ] 上式中，M表示配電網(wǎng)設(shè)備總數(shù)；
[0062] (5)每個(gè)巡視日的巡視時(shí)間接近相等；
[0063] 由于此約束條件直接與基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視模型相關(guān)，若使得各巡視日巡 視時(shí)間相等則有可能使得目標(biāo)模型無(wú)法最優(yōu)，因此本發(fā)明將各巡視日的巡視時(shí)間差設(shè)定在 一個(gè)范圍內(nèi)來(lái)簡(jiǎn)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(nèi)各巡視人員各巡視日巡視所用時(shí)間的集合；Atset表示 巡視允許的時(shí)間差。
[0067] 由于約束條件(4)和(5)有可能使得目標(biāo)模型同時(shí)得到最優(yōu)解，但很多情況下二者 彼此矛盾，故本發(fā)明提出可通過(guò)場(chǎng)景分析來(lái)實(shí)際確定最優(yōu)的規(guī)劃方案。
[0068] 步驟2、采用遺傳算法求解基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視目標(biāo)模型，得到配電網(wǎng)最優(yōu) 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(shù)編碼方式，表示配電網(wǎng)最優(yōu)巡視路徑問(wèn)題；
L〇〇72」所述步驟2第（1)步采用矩陣型整數(shù)編碼方式，其具體編碼方法為：將染色體1^分 為設(shè)備信息編碼和巡視信息編碼，該設(shè)備信息編碼和巡視信息編碼相對(duì)應(yīng)，均包含M X F (aM)個(gè)基因；所述設(shè)備信息編碼的每個(gè)基因包含設(shè)備的編號(hào)和該設(shè)備所需的巡視次數(shù);所 述巡視信息編碼的每個(gè)基因包含巡視對(duì)應(yīng)設(shè)備的人員和巡視次數(shù);其中，F(xiàn)(aM)表示M個(gè)配 電網(wǎng)設(shè)備一年中的巡視總天數(shù)。
[0073] 在本實(shí)施例中，aixi與bNxi對(duì)應(yīng)、amxi與bixi對(duì)應(yīng)、aMxi與bnxi對(duì)應(yīng);上述對(duì)應(yīng)關(guān)系鎖 表示的意思為:第N個(gè)巡視人員第一個(gè)巡視日（記為b Nxl)巡視的設(shè)備編號(hào)為alxl;第一個(gè)巡 視人員第一個(gè)巡視日（記為blxl)巡視的設(shè)備編號(hào)為a mX1;第η個(gè)巡視人員第一個(gè)巡視日（記 為bnxi)巡視的設(shè)備編號(hào)為aMXl。
[0074] 下面針對(duì)本發(fā)明的編碼方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0075] ①由于各設(shè)備的巡視周期有可能不同，所以設(shè)備信息編碼的每行基因不能保證都 有數(shù)值，這時(shí)用O代替，巡視信息編碼相應(yīng)的基因也用O代替，即可以保證設(shè)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(wǎng)設(shè)備總數(shù)量M要大于巡視人員總數(shù)量N，所以一個(gè)巡視人員有可能對(duì) 應(yīng)多個(gè)配網(wǎng)設(shè)備，此時(shí)巡視人員巡視設(shè)備的先后順序由相對(duì)應(yīng)設(shè)備從上向下的順序決定。
[0077] ③當(dāng)某個(gè)設(shè)備確定第一次巡視對(duì)應(yīng)的人員，以后該設(shè)備的每次巡視都由該人員進(jìn) 行，以便增加巡視人員對(duì)設(shè)備的了解。
[0078] ④這種包含巡視信息的整數(shù)編碼方式可直接滿足式(2)、（4)、（5)，可極大簡(jiǎn)化遺 傳操作步驟。
[0079] 在進(jìn)行交叉操作時(shí)，設(shè)備信息編碼和巡視信息編碼的基因同時(shí)進(jìn)行;變異操作只 針對(duì)于巡視信息編碼基因，且根據(jù)設(shè)備信息編碼基因的信息調(diào)整巡視信息編碼基因的編 碼。
[0080] (2)根據(jù)遺傳算法求解求解基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視目標(biāo)模型，得到配電網(wǎng)最 優(yōu)巡視路徑。
[0081] 需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包 括并不限于【具體實(shí)施方式】中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案 得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)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(shí)間最短為目標(biāo)的基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)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(yōu)化的配電網(wǎng)巡視目標(biāo)模型，得到配電網(wǎng)最優(yōu)巡視 路徑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)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(shí)間最短為目標(biāo)的基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視模型的目標(biāo)函數(shù) 為：上式中，m(d，i)表示在d巡視日第i個(gè)巡視人員巡視的配電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量;〖1((1，111((14))表 示第d巡視日第i個(gè)巡視人員巡視m(d，i)個(gè)設(shè)備在巡視路上所用時(shí)間;mk(d，i)表示在d巡視 日第i個(gè)巡視人員巡視第k類型中壓配電網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量；At k表示巡視第k類成套配電網(wǎng)設(shè) 備所需的時(shí)間;D為一年當(dāng)中工作日天數(shù);K為配電網(wǎng)設(shè)備的種類;N為巡視人員總數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視方法，其特征在于:所述步驟 1的所述基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視目標(biāo)模型的約束條件為： (1) 一年內(nèi)需要完成的配電網(wǎng)設(shè)備巡視任務(wù)； D/Pu(k,D)=Fu(k,D)上式中，Pu(k，D)表示第u個(gè)區(qū)域、第k類型設(shè)備一個(gè)巡視周期的天數(shù);Fu(k，D)表示第u個(gè) 區(qū)域、第k類型設(shè)備在一年當(dāng)中的需要巡視的周期次數(shù);Au(k)表示第u個(gè)區(qū)域、第k類型設(shè)備 的數(shù)量;U表示劃分區(qū)域的數(shù)量； (2) 規(guī)定的巡視日內(nèi)均有巡視任務(wù)； m(d, i) >0, Vi/ e [1,2,..., D], V/ e [1,2,..., N] (3) 巡視日內(nèi)巡視時(shí)間不超過(guò)規(guī)定工作時(shí)間；上式中，^^表示規(guī)定的工作時(shí)間； (4) 每個(gè)巡視員負(fù)責(zé)的設(shè)備巡視數(shù)量接近相同；上式中，Μ表示配電網(wǎng)設(shè)備總數(shù)； (5)每個(gè)巡視日的巡視時(shí)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(nèi)各巡視人員各巡視日巡視所用時(shí)間的集合；Atset表示巡視 允許的時(shí)間差。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的一種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)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(shù)編碼方式，表示配電網(wǎng)最優(yōu)巡視路徑問(wèn)題；(2) 根據(jù)遺傳算法求解求解基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視目標(biāo)模型，得到配電網(wǎng)最優(yōu)巡 視路徑。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于路徑優(yōu)化的配電網(wǎng)巡視方法，其特征在于:所述步驟 2第（1)步采用矩陣型整數(shù)編碼方式，其具體編碼方法為:將染色體1^分為設(shè)備信息編碼和 巡視信息編碼，該設(shè)備信息編碼和巡視信息編碼相對(duì)應(yīng)，均包含MXF(aM)個(gè)基因；所述設(shè)備 信息編碼的每個(gè)基因包含設(shè)備的編號(hào)和該設(shè)備所需的巡視次數(shù);所述巡視信息編碼的每個(gè) 基因包含巡視對(duì)應(yīng)設(shè)備的人員和巡視次數(shù);其中，F(xiàn)(aM)表示Μ個(gè)配電網(wǎng)設(shè)備一年中的巡視 總天數(shù)。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK106056250SQ201610401820
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日
【發(fā)明人】張亮, 李濤, 王玉君, 劉榮浩, 吳紹卿, 李向征, 王海波, 計(jì)會(huì)鵬
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)天津市電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司