一种基于路径优化的配电网巡视方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于路径优化的配电网巡视方法，其技术特点在于包括以下步骤:步骤1、建立以年为跨度、以巡视总时间最短为目标的基于路径优化的配电网巡视模型及其约束条件；步骤2、采用遗传算法求解基于路径优化的配电网巡视目标模型，得到配电网最优巡视路径。本发明在制定配电网设备巡视方法的过程中，综合考虑不同类型配电设备的巡视周期不一致以及不同地区对设备的巡视周期要求不一致等问题，结合物流学的相关理论内容和工程实际，在考虑不同类型、地区配电设备巡视周期的基础上通过遗传算法寻找最优解，可以提高工作人员工作效率以及资源利用率。
【专利说明】
一种基于路径优化的配电网巡视方法
技术领域
[0001] 本发明涉及配电网运行技术领域，特别是一种基于路径优化的配电网巡视方法。
【背景技术】
[0002] 配电网是电能传送的关键组成部分，配电网可靠、稳定的供电不论对供电企业还 是用户都具有重要的意义。故供电企业针对配电网设备提出各种巡视方法及内容，但对巡 视设备线路的规划却很少有规定。各供电企业在巡视线路的选取上主要依据巡视人员对配 电网设备的了解和以往巡视经验来确定，这导致巡视线路选取主观性较大，容易造成巡视 设备的不到位以及资源配置的不合理。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、全年设备巡视总时 间最短且能够满足每台设备巡视周期要求的基于路径优化的配电网巡视方法。
[0004] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0005] -种基于路径优化的配电网巡视方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1、建立以年为跨度、以巡视总时间最短为目标的基于路径优化的配电网巡视 模型及其约束条件；
[0007] 步骤2、采用遗传算法求解基于路径优化的配电网巡视目标模型，得到配电网最优 巡视路径。
[0008] 而且，所述步骤1中以年为跨度、以巡视总时间最短为目标的基于路径优化的配电 网巡视模型的目标函数为：
[0009]
[0010]
[0011] 上式中，m(d，i)表示在d巡视日第i个巡视人员巡视的配电网设备数量AdcUnKd， i))表示第d巡视日第i个巡视人员巡视m(d，i)个设备在巡视路上所用时间;mk(d，i)表示在 d巡视日第i个巡视人员巡视第k类型中压配电网设备的数量；Atk表示巡视第k类成套配电 网设备所需的时间;D为一年当中工作日天数;K为配电网设备的种类;N为巡视人员总数。
[0012] 而且，所述步骤1的所述基于路径优化的配电网巡视目标模型的约束条件为：
[0013] (1)-年内需要完成的配电网设备巡视任务；
[0014]
[0015]
[0016] 上式中，Pu(k，D)表示第u个区域、第k类型设备一个巡视周期的天数;Fu(k，D)表示 第u个区域、第k类型设备在一年当中的需要巡视的周期次数;A u(k)表示第u个区域、第k类 型设备的数量;U表示划分区域的数量；
[0017] (2)规定的巡视日内均有巡视任务；
[0018] .
[0019]
[0020] (3)巡视日内巡视时间不超过规定工作时间；
[0021]
[0022]
[0023] 上式中，Uax表示规定的工作时间；
[0024] (4)每个巡视员负责的设备巡视数量接近相同；
[0025]
[0026] 上式中，M表示配电网设备总数；
[0027] (5)每个巡视日的巡视时间接近相等；
[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表示巡视周期内各巡视人员各巡视日巡视所用时间的集合；Atset表示 巡视允许的时间差。
[0031]而且，所述步骤2的具体步骤包括：
[0032] (1)采用如下所示的矩阵型整数编码方式，表示配电网最优巡视路径问题：
L〇〇34」（2)根据遗传算法求解求解基于路径优化的配电N巡视目标模型，得到配电N最 优巡视路径。
[0035]而且，所述步骤2第(1)步采用矩阵型整数编码方式，其具体编码方法为:将染色体 L1分为设备信息编码和巡视信息编码，该设备信息编码和巡视信息编码相对应，均包含M X F(aM)个基因；所述设备信息编码的每个基因包含设备的编号和该设备所需的巡视次数;所 述巡视信息编码的每个基因包含巡视对应设备的人员和巡视次数;其中，F(aM)表示M个配 电网设备一年中的巡视总天数。
[0036]本发明的优点和积极效果是：
[0037] 1、本发明建立以年为跨度、以巡视总时间最短为目标，全年整体的基于路径优化 的配电网巡视模型的目标函数，通过巡视人员巡视设备的先后顺序来确定配电网巡视的最 优路径。在制定配电网设备巡视方法的过程中，综合考虑不同类型配电设备的巡视周期不 一致以及不同地区对设备的巡视周期要求不一致等问题，结合物流学的相关理论内容和工 程实际，在考虑不同类型、地区配电设备巡视周期的基础上通过遗传算法寻找最优解，确定 各巡视人员所巡视的配电设备以及巡视设备的先后顺序，进而得到基于最优巡视路径的配 电网巡视方法。本发明的基于路径优化的配电网巡视方法可以提高工作人员工作效率以及 资源利用率。
[0038] 2、本发明采用遗传算法求解基于路径优化的配电网巡视目标模型，利用矩阵型整 数编码方式，极大简化遗传算法操作步骤。
【具体实施方式】
[0039] 以下对本发明实施例作进一步详述：
[0040] 本发明的目的在于使巡视人员在规定的巡视周期内完成所负责区域所有配电设 备的巡视任务。在实际巡视工作中，需要综合考虑不同类型配电设备的巡视周期要求不同 以及配电设备所处区域的差异性导致不同区域对设备巡视周期的要求不同等影响因素，制 定以年为跨度、以巡视总时间最短为目标制定的全年整体的配电网巡视方法。
[0041] -种基于路径优化的配电网巡视方法，包括以下步骤：
[0042] 步骤1、建立以年为跨度、以巡视总时间最短为目标的基于路径优化的配电网巡视 模型及其约束条件；
[0043] 该基于路径优化的配电网巡视模型的目标函数为：
[0044] (1)
[0045] (2) /C'=丄
[0046] 上式中，m(d，i)表示在d巡视日第i个巡视人员巡视的配电网设备数量AdcUnKd， i))表示第d巡视日第i个巡视人员巡视m(d，i)个设备在巡视路上所用时间;mk(d，i)表示在 d巡视日第i个巡视人员巡视第k类型中压配电网设备的数量；Atk表示巡视第k类成套配电 网设备所需的时间;D为一年当中工作日天数;K为配电网设备的种类;N为巡视人员总数。
[0047] 该基于路径优化的配电网巡视目标模型的约束条件，即配电网设备巡视需要满足 的条件为：
[0048] (1) -年内需要完成的配电网设备巡视任务；
[0049] (4)
[0050] W
[0051] 上式中，Pu(k，D)表示第u个区域、第k类型设备一个巡视周期的天数;F u(k，D)表示 第u个区域、第k类型设备在一年当中的需要巡视的周期次数;Au(k)表示第u个区域、第k类 型设备的数量;U表示划分区域的数量；
[0052] (2)规定的巡视日内均有巡视任务；
[0053]
[0054] (5)
[0055] (3)巡视日内巡视时间不超过规定工作时间；
[0056]
[0057] (6)
[0058] 上式中，tmax表示规定的工作时间；
[0059] (4)每个巡视员负责的设备巡视数暈接近相同；
[0_
⑴
[0061 ] 上式中，M表示配电网设备总数；
[0062] (5)每个巡视日的巡视时间接近相等；
[0063] 由于此约束条件直接与基于路径优化的配电网巡视模型相关，若使得各巡视日巡 视时间相等则有可能使得目标模型无法最优，因此本发明将各巡视日的巡视时间差设定在 一个范围内来简化该约束条件，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表示巡视周期内各巡视人员各巡视日巡视所用时间的集合；Atset表示 巡视允许的时间差。
[0067] 由于约束条件(4)和(5)有可能使得目标模型同时得到最优解，但很多情况下二者 彼此矛盾，故本发明提出可通过场景分析来实际确定最优的规划方案。
[0068] 步骤2、采用遗传算法求解基于路径优化的配电网巡视目标模型，得到配电网最优 巡视路径。
[0069]所述步骤2的具体步骤包括：
[0070] (1)采用如下所示的矩阵型整数编码方式，表示配电网最优巡视路径问题；
L〇〇72」所述步骤2第（1)步采用矩阵型整数编码方式，其具体编码方法为：将染色体1^分 为设备信息编码和巡视信息编码，该设备信息编码和巡视信息编码相对应，均包含M X F (aM)个基因；所述设备信息编码的每个基因包含设备的编号和该设备所需的巡视次数;所 述巡视信息编码的每个基因包含巡视对应设备的人员和巡视次数;其中，F(aM)表示M个配 电网设备一年中的巡视总天数。
[0073] 在本实施例中，aixi与bNxi对应、amxi与bixi对应、aMxi与bnxi对应;上述对应关系锁 表示的意思为:第N个巡视人员第一个巡视日（记为b Nxl)巡视的设备编号为alxl;第一个巡 视人员第一个巡视日（记为blxl)巡视的设备编号为a mX1;第η个巡视人员第一个巡视日（记 为bnxi)巡视的设备编号为aMXl。
[0074] 下面针对本发明的编码方法进行详细说明：
[0075] ①由于各设备的巡视周期有可能不同，所以设备信息编码的每行基因不能保证都 有数值，这时用O代替，巡视信息编码相应的基因也用O代替，即可以保证设备信息编码和巡 视信息编码都为矩阵，方便遗传算法的交叉操作。
[0076] ②由于配电网设备总数量M要大于巡视人员总数量N，所以一个巡视人员有可能对 应多个配网设备，此时巡视人员巡视设备的先后顺序由相对应设备从上向下的顺序决定。
[0077] ③当某个设备确定第一次巡视对应的人员，以后该设备的每次巡视都由该人员进 行，以便增加巡视人员对设备的了解。
[0078] ④这种包含巡视信息的整数编码方式可直接满足式(2)、（4)、（5)，可极大简化遗 传操作步骤。
[0079] 在进行交叉操作时，设备信息编码和巡视信息编码的基因同时进行;变异操作只 针对于巡视信息编码基因，且根据设备信息编码基因的信息调整巡视信息编码基因的编 码。
[0080] (2)根据遗传算法求解求解基于路径优化的配电网巡视目标模型，得到配电网最 优巡视路径。
[0081] 需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包 括并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案 得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
【主权项】
1. 一种基于路径优化的配电网巡视方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1、建立以年为跨度、以巡视总时间最短为目标的基于路径优化的配电网巡视模型 及其约束条件； 步骤2、采用遗传算法求解基于路径优化的配电网巡视目标模型，得到配电网最优巡视 路径。2. 根据权利要求1所述的一种基于路径优化的配电网巡视方法，其特征在于:所述步骤 1中以年为跨度、以巡视总时间最短为目标的基于路径优化的配电网巡视模型的目标函数 为：上式中，m(d，i)表示在d巡视日第i个巡视人员巡视的配电网设备数量;〖1((1，111((14))表 示第d巡视日第i个巡视人员巡视m(d，i)个设备在巡视路上所用时间;mk(d，i)表示在d巡视 日第i个巡视人员巡视第k类型中压配电网设备的数量；At k表示巡视第k类成套配电网设 备所需的时间;D为一年当中工作日天数;K为配电网设备的种类;N为巡视人员总数。3. 根据权利要求2所述的一种基于路径优化的配电网巡视方法，其特征在于:所述步骤 1的所述基于路径优化的配电网巡视目标模型的约束条件为： (1) 一年内需要完成的配电网设备巡视任务； D/Pu(k,D)=Fu(k,D)上式中，Pu(k，D)表示第u个区域、第k类型设备一个巡视周期的天数;Fu(k，D)表示第u个 区域、第k类型设备在一年当中的需要巡视的周期次数;Au(k)表示第u个区域、第k类型设备 的数量;U表示划分区域的数量； (2) 规定的巡视日内均有巡视任务； m(d, i) >0, Vi/ e [1,2,..., D], V/ e [1,2,..., N] (3) 巡视日内巡视时间不超过规定工作时间；上式中，^^表示规定的工作时间； (4) 每个巡视员负责的设备巡视数量接近相同；上式中，Μ表示配电网设备总数； (5)每个巡视日的巡视时间接近相等； 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表示巡视周期内各巡视人员各巡视日巡视所用时间的集合；Atset表示巡视 允许的时间差。4. 根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于路径优化的配电网巡视方法，其特征在 于:所述步骤2的具体步骤包括： (1) 采用如下所示的矩阵型整数编码方式，表示配电网最优巡视路径问题；(2) 根据遗传算法求解求解基于路径优化的配电网巡视目标模型，得到配电网最优巡 视路径。5. 根据权利要求4所述的一种基于路径优化的配电网巡视方法，其特征在于:所述步骤 2第（1)步采用矩阵型整数编码方式，其具体编码方法为:将染色体1^分为设备信息编码和 巡视信息编码，该设备信息编码和巡视信息编码相对应，均包含MXF(aM)个基因；所述设备 信息编码的每个基因包含设备的编号和该设备所需的巡视次数;所述巡视信息编码的每个 基因包含巡视对应设备的人员和巡视次数;其中，F(aM)表示Μ个配电网设备一年中的巡视 总天数。
【文档编号】G06Q10/04GK106056250SQ201610401820
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】张亮, 李涛, 王玉君, 刘荣浩, 吴绍卿, 李向征, 王海波, 计会鹏
【申请人】国网天津市电力公司, 国家电网公司