，确 定符合优化目标的最优方案或满意方案。
[0026] 三、本发明可进一步与列车牵引计算与控制、行车组织与调度优化相结合，增强牵 引供电设计方案的适应性，降低牵引供电系统建设和运行费用。
[0027] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的描述。
【附图说明】
[0028] 图1牵引供电系统内供电实施分布示意图（以自耦变压器供电方式为例）
[0029] 图2牵引供电方案优化设计流程图
[0030] 图3是本发明实施例基于改进粒子群智能算法的供电方案多目标优化设计流程 图
【具体实施方式】
[0031] 以采用自耦变压器（AT)供电方式的牵引供电系统设计为例，NTS，NAT，N SP，Nkb分别 为全线需要设置的牵引变电所，AT所，分区所和开闭所数目，PTSi，P sw，PATk，PKBt分别为牵引 变电所，AT所，分区所和开闭所的位置变量，A，B，C和D为对应可选所址的值域，T为系统 运行周期（单位可以为分钟，小时或者天等）S i为各牵引变电所计算容量，Pu为不同时刻各 变电所有功功率输出，K表示在线列车数目，P uu为不同时刻各机车有功功率需求，U &为电 力机车端接触网对地电压，队^和U ^ax分别为机车牵引特性对牵引网电压的限值要求，此 外，根据实际设计需要，还可以补充相应的约束条件。因此，以全线牵引变电所计算容量之 和S sub最小和平均有功功率损耗P 1()SS§小为优化目标，可以建立如下多目标优化模型，如式 (1)所示：
【主权项】
1. 一种电气化铁路牵引供电方案优化设计方法，其特征在于：以供电设施的数目（NTS、 NSP、NAT、NKB)、位置（PTSi，P spj, PATk，PKBt，其中 i = 1，2, · · · NTS，j = 1，2, · · · NSP，k = 1，2, · · · Nat, t =1，2,. . . Nkb)供电设施和牵引变压器容量（STSn，n = 1，2,. . . NTS)作为优化变量，所述供电 设施包括牵引变电所TS、自耦所AT (若采用自耦变压器供电方式）、分区所SP以及开闭所 KB ;根据设计性能和要求设置约束条件，包括但不限于：牵引网T最低工作电压Umin和最高 工作电压Umax、选址参数限值A、线路平纵面参数限值B，确定优化目标函数；所述优化目标 包括但不限于：全线最小供电容量Ssub、最小平均功耗Pltjss、最少工程造价M ;通过如下的步 骤得到满足单目标最优或多目标满意优化的电气化铁路牵引供电系统设计方案： 1) 读入牵引供电方案设计的优化变量及初始化赋值； 2) 读入牵引供电系统性能要求、约束条件及迭代收敛条件； 3) 将1)和2)的数据输入选定的优化目标函数； 4) 智能优化算法自动迭代寻优； 5) 满足收敛条件后输出优选结果。
2. 根据权利要求1所述的一种电气化铁路牵引供电方案优化设计方法，其特征在于： 所述智能优化算法可采用蚁群算法、粒子群算法、遗传算法；在约束条件限制域内对所有可 能的牵引供电方案自动寻优。
3. 根据权利要求1所述的一种电气化铁路牵引供电方案优化设计方法，其特征在于： 采用自耦变压器AT供电方式的牵引供电系统优化设计时，包括如下的具体步骤： 1) 第一步，输入电气化铁路平纵面参数，运行组织计划，电力机车特性参数，外部供电 电源参数等牵引供电系统设计所需的基础资料； 2) 第二步，根据实际要求，构建采用AT供电方式的牵引供电方案多目标优化设计模 型，包括优化变量：主要供电设施的数目、位置和容量；优化目标函数：最小供电容量、最小 损耗和最小工程费用：及约束条件：电力机车最低工作电压、供电设施选址要求；设置优化 过程收敛条件一迭代精度要求； 3) 第三步，以基于Pareto熵的多目标粒子群优化算法为例，将优化变量作为粒子群， 初始化位置和速度，作为车-网耦合系统交互仿真的输入参数； 4) 第四步，利用车-网耦合系统交互仿真，计算AT牵引供电系统潮流分布，若约束条件 不满足则返回第三步，重新对粒子群初始化；若满足约束条件，则递进至第五步； 5) 第五步，计算优化目标函数值，建立一定容量的外部档案，用来储存优化过程得到的 Pareto 摘； 6) 第六步，利用前后两次迭代熵的变化；反映 Pareto前沿重新分布的情况，推断种群 的进化状态，如收敛状态、多样化状态和停滞状态； 7) 第七步，判断优化过程是否满足收敛条件；若不满足第二步中设置的收敛条件，则 返回第六步，继续进行迭代优化；若满足第二步中设置的收敛条件，则迭代过程结束，输出 Pareto解（对应单目标优化）或解集（对应多目标优化）； 8) 第八步，若为单目标优化设计，则Pareto解对应的设计方案记为最优方案；若为多 目标优化设计，可以应用模糊隶属度函数来评价每个Pareto解中各个目标函数对应的满 意度，将满意度值最大的解对应的设计方案记为最优方案； 9) 第九步，输出电气化铁路牵引供电方案，优化设计过程结束。
【专利摘要】本发明公开了一种电气化铁路牵引供电方案优化设计方法，通过将牵引变电所、分区所、AT所(若采用AT供电方式)以及开闭所等供电设施的数目、位置和牵引变压器容量设置为优化变量,根据设计性能和要求设置约束条件，确定优化目标函数(例如全线最小供电容量(Ssub)、最小平均功耗(Ploss)、最少工程造价(M)等)，建立满足单目标最优或多目标满意优化的电气化铁路牵引供电系统设计数学模型。利用智能优化算法在约束条件限制域内对所有可能的牵引供电方案进行自动比选，确定符合优化目标的最优方案或满意方案.本发明方法能自动、高效、准确地确定牵引供电设施的数目、位置和变压器容量等设计参数，提高牵引供电设计的精细化水平，降低牵引供电系统建设和运行费用。
【IPC分类】G06Q10-04, G06Q50-06
【公开号】CN104834974
【申请号】CN201510241043
【发明人】陈民武, 许臣友, 孙小凯, 黄文勋, 李剑, 智慧, 张令, 翟延涛, 蒋汶兵, 王旭光, 刘洋, 崔召华, 罗杰
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年5月13日