一种有序用电优化方案自动生成方法与装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种有序用电优化方案自动生成方法和装置，其中方案自动生成方法提出了建立评价指标体系，在此基础上有针对性地定义并配置计算模型，最后采用遗传算法生成一个优化的有序用电方案；方案自动生成装置包括指标生成模块、模型配置模块、计算模块、历史数据模块、展示模块和下发模块。本发明提供的有序用电优化方案自动生成方法和装置，可以高效地自动生成有序用电方案，辅助有序用电最终方案的制定，优化资源配置，实现社会效益的最大化。
【专利说明】—种有序用电优化方案自动生成方法与装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机领域，特别涉及一种有序用电优化方案自动生成方法与装置。【背景技术】
[0002]随着我国经济规模的快速增长，电力需求不断增加，虽然发电量不断增加，但是电力整体短缺的状况将在一个较长的时间存在，同时，随着经济结构调整、优化因素，结构性、时段性的缺电越来越成为电力供需平衡焦点问题，单纯通过扩大投资规模增加装机容量来满足尖峰用电，不仅要投入大量资金，而且会因发电设备利用率下降造成供电成本上升，从而造成整体资源的浪费。有序用电管理是解决这一问题的必然选择，尤其在结构性、时段性缺电的情况下，有序用电综合考虑社会、电网企业、用户三方的利益，终极目标是优化资源配置、社会效益的最大化。
[0003]有序用电管理核心是有序用电方案的制定，有序用电方案涉及社会、电网企业、用户多方的利益，最优化的用电方案制定是典型多目标优化问题，计算量巨大，仅仅通过领域专家手工制定很难制定好的有序用电方案，自动化方案生成可以有效辅助优化方案的制定，可以产生很大的经济和社会效益。自动化有序用电方案生成需要支持以下内容:首先，效益评价指标体系的建立，指标体系要考虑用户、电网企业、社会三方面的效益评价，并建立综合的指标体系；其次，优化计算模型的建立，计算模型要支持综合效益最大化的有效计算目标，并且要求能够适应指标体系的改进及参数的优化；最后，支持自动化方案的多种形式直观输出，以适应在实际应用中多角度对方案的评价，辅助最终方案的制定。因此需要建立一个支持指标定义和维护、计算模型管理以及有序用电自动方案制定的方法支持体系。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种有序用电优化方案自动生成方法与装置，它具有高效地自动生成有序用电方案，辅助有序用电最终方案的制定，优化资源配置，实现社会效益的最大化的优点。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种有序用电优化方案自动生成方法，主要包括以下工作步骤:
[0007]步骤A:利用上位机的指标生成模块定义有序用电方案评价指标体系:分别利用上位机的指标生成模块的指标定义模块对用户效益评价指标、电网企业效益评价指标、社会效益评价指标进行量化定义，利用上位机的指标生成模块中的指标计算模块定义指标计算模型，从历史数据模块中获取计算所需历史数据，形成评价指标体系；
[0008]步骤B:利用上位机的模型配置模块生成有序用电方案模型:利用上位机的模型配置模块的计算模型定义模块配置有序用电方案模型的参数，参数配置基于效益评价指标定义，利用上位机的模型配置模块中的评价函数定义模块实现基于评价指标的模型评价函数定义、评价函数中分量权重定义，从而使得方法适应指标的变化、支持计算的不断优化，在分量权重定义中支持“基于历史数据统计的极大似然”设定、专家经验设定多种方式，确保计算模型针对具体数据环境的适应性和不断改进，其中历史数据是从历史数据模块中获取的；
[0009]步骤C:利用上位机的计算模块自动生成有序用电方案:利用上位机的计算模块中的约束条件输入模块定义目标约束，利用上位机的计算模块的遗传算法模块依据选择的模型参数设置、评价函数进行自动优化计算，生成用电方案，所述有序用电方案的自动生成采用遗传算法；
[0010]步骤D:通过上位机的展示模块直观地展示生成的有序用电方案及其限电效果:支持操作人员根据实际需求进行修改，寻求最优方案；通过上位机的下发模块利用通信通道向各个负控终端下发生成的最优的有序用电方案。
[0011 ] 所述步骤A的具体步骤为:
[0012]步骤Al:利用上位机的指标生成|旲块中的指标定乂|旲块实现指标项定乂，定乂有序用电方案评价指标项，指标项定义后形成方案评价指标体系；单项指标表示为:指标编号，指标名称、指标权重、指标描述、上级指标编号；指标定乂方式包括指标自定乂和指标按需选择方式两种，指标自定义利用动态指标定义模块实现，指标按需选择利用预设指标选择模块实现；支持指标项的指标项编号、指标项名称、指标项权重基本表示属性的维护，并通过支持指标项的上级指标项编号形成树形表示的指标体系表示；
[0013]步骤A2:利用上位机的指标生成模块的指标计算模块实现指标计算模型配置，配置项目如 下:指标编号，计算方式，计算资源；具体指标计值方式采用可配置的方式，计算方式支持组件、公式以及自数据源直接提取多种方式；计算所需的历史数据是从上位机的历史数据模块中获得的。
[0014]所述步骤B的具体步骤为:
[0015]B1.利用上位机的模型配置模块的计算模型定义模块实现计算模型定义，配置项目如下:计算模型编号，计算模型名称；利用预设模型选择模块完成对计算模型的描述定义，利用上位机的模型配置模块的计算模型定义模块的动态模型定义模块在整体结构上支持模型的可扩展，配置出如整体效益最大、用户效益最大、供电公司效益最大多种计算模型；
[0016]B2.利用上位机的模型配置模块的评价函数定义模块中实现评价函数定义，针对不同的参数配置完成评价函数的定义，定义评价函数的各分量及评价函数计算公式，并同时设置评价函数各分量的权重参数。
[0017]所述步骤B2的具体步骤为:
[0018]B21.利用上位机的模型配置模块的评价函数定义模块的分量变元计算模块实现评价函数分量变元定义，增加、删除或修改分量变元；若变元不直接对应评价指标，则变元配置项目为:变元编号、变元名称、变元计值方式；
[0019]B22.利用上位机的模型配置模块的评价函数计算模块实现评价函数计算公式定义，定义评价函数计算公式，函数定义支持变元的算数运算公式定义，并同时进行各分量的系数设置；评价函数形式表示为:
[0020]Er=Ym(14,/ * Uj))
JLmmAi\ dmmmmJk ?I
? IJ *****.A/
[0021]其中，民即为评价函数，r为正整数，代表不同的参数配置方案A为分量权重变元，I≤i≤m，i为正整数；Vij为限电分量变元，I≤i≤m，I≤j≤n，i，j均为正整数；Uj是个值为O或者I的函数,I ^ j ^ n, j为正整数,表示客户在一轮选择中参与限电与否；m是指标个数；n是参与有序用电管理的客户数量。
[0022]所述步骤B22的工作步骤为:
[0023]B221.利用上位机的模型配置模块的评价函数定义模块的分量变元计算模块设置评价函数限电分量变元，量化地表现客户在一级指标上的效益分布情况，有倾向性地评定客户的单位效益；则在某一评价指标分量上的评价函数限电分量变元表示为:
[0024]
【权利要求】
1.一种有序用电优化方案自动生成方法，其特征是，主要包括以下工作步骤: 步骤A:利用上位机的指标生成模块定义有序用电方案评价指标体系:分别利用上位机的指标生成模块的指标定义模块对用户效益评价指标、电网企业效益评价指标、社会效益评价指标进行量化定义，利用上位机的指标生成模块中的指标计算模块定义指标计算模型，从历史数据模块中获取计算所需历史数据，形成评价指标体系； 步骤B:利用上位机的模型配置模块生成有序用电方案模型:利用上位机的模型配置模块的计算模型定义模块配置有序用电方案模型的参数，参数配置基于效益评价指标定义，利用上位机的模型配置模块中的评价函数定义模块实现基于评价指标的模型评价函数定义、评价函数中分量权重定义，从而使得方法适应指标的变化、支持计算的不断优化，在分量权重定义中支持“基于历史数据统计的极大似然”设定、专家经验设定多种方式，确保计算模型针对具体数据环境的适应性和不断改进，其中历史数据是从历史数据模块中获取的； 步骤C:利用上位机的计算模块自动生成有序用电方案:利用上位机的计算模块中的约束条件输入模块定义目标约束，利用上位机的计算模块的遗传算法模块依据选择的模型参数设置、评价函数进行自动优化计算，生成用电方案，所述有序用电方案的自动生成采用遗传算法； 步骤D:通过上位机的展示模块直观地展示生成的有序用电方案及其限电效果:支持操作人员根据实际需求进行修改，寻求最优方案；通过上位机的下发模块利用通信通道向各个负控终端下发生成的最优的有序用电方案。
2.如权利要求1所述的一种有序用电优化方案自动生成方法，其特征是，所述步骤A的具体步骤为: 步骤Al:利用上位机的指标生成模块中的指标定义模块实现指标项定义，定义有序用电方案评价指标项，指标项定义后形成方案评价指标体系；单项指标表示为:指标编号，指标名称、指标权重、指标描述、上级指标编号；指标定义方式包括指标自定义和指标按需选择方式两种，指标自定义利用动态指标定义模块实现，指标按需选择利用预设指标选择模块实现；支持指标项的指标项编号、指标项名称、指标项权重基本表示属性的维护，并通过支持指标项的上级指标项编号形成树形表示的指标体系表示； 步骤A2:利用上位机的指标生成模块的指标计算模块实现指标计算模型配置，配置项目如下:指标编号，计算方式，计算资源；具体指标计值方式采用可配置的方式，计算方式支持组件、公式以及自数据源直接提取多种方式；计算所需的历史数据是从上位机的历史数据模块中获得的。
3.如权利要求1所述的一种有序用电优化方案自动生成方法，其特征是，所述步骤B的具体步骤为: B1.利用上位机的模型配置模块的计算模型定义模块实现计算模型定义，配置项目如下:计算模型编号，计算模型名称；利用预设模型选择模块完成对计算模型的描述定义，利用上位机的模型配置模块的计算模型定义模块的动态模型定义模块在整体结构上支持模型的可扩展，配置出如整体效益最大、用户效益最大、供电公司效益最大多种计算模型； B2.利用上位机的模型配置模块的评价函数定义模块中实现评价函数定义，针对不同的参数配置完成评价函数的定义，定义评价函数的各分量及评价函数计算公式，并同时设置评价函数各分量的权重参数。
4.如权利要求3所述的一种有序用电优化方案自动生成方法，其特征是，所述步骤B2的具体步骤为: B21.利用上位机的模型配置模块的评价函数定义模块的分量变元计算模块实现评价函数分量变元定义，增加、删除或修改分量变元；若变元不直接对应评价指标，则变元配置项目为:变元编号、变元名称、变元计值方式； B22.利用上位机的模型配置模块的评价函数计算模块实现评价函数计算公式定义，定义评价函数计算公式，函数定义支持变元的算数运算公式定义，并同时进行各分量的系数设置；评价函数形式表示为:
5.如权利要求4所述的一种有序用电优化方案自动生成方法，其特征是，所述步骤B22的工作步骤为: B221.利用上位机的模型配置模块的评价函数定义模块的分量变元计算模块设置评价函数限电分量变元，量化地表现客户在一级指标上的效益分布情况，有倾向性地评定客户的单位效益；则在某一评价指标分量上的评价函数限电分量变元表示为:
6.如权利要求1所述的一种有序用电优化方案自动生成方法，其特征是，所述步骤C的工作步骤为: Cl.利用上位机的计算模块的约束条件输入模块定义用电方案制订约束条件，具体包括:客户限电约束范围、总体限电额度输入参数，具体表示为
7.如权利要求6所述的一种有序用电优化方案自动生成方法，其特征是，所述步骤C2的工作步骤为: C21.利用上位机的计算模块的遗传算法模块的参数设置模块设置遗传算法染色体长度N和初始种群大小Μ,根据N、M和方案约束条件随机生成初始种群，并产生遗传编码；C22.利用上位机的计算模块的遗传算法模块的适应度计算模块按照评价函数定义计算每个方案的适应度函数取值，对每个方案计算适应度函数
8.如权利要求1所述的一种有序用电优化方案自动生成方法所涉及的装置，其特征在于，涉及上位机，所述上位机通过通信信道将数据传输给负控终端；所述上位机包含历史数据模块、指标生成模块、模型配置模块、展示模块、计算模块和下发模块；所述通信信道包括公网信道和串口信道；所述负控终端包括若干个终端和与每个终端相连接的若干负控客户；所述指标生成模块包括指标定义模块和指标计算模块；所述指标定义模块包括动态指标定义模块和预设指标选择模块；所述模型配置模块包括计算模型定义模块和评价函数定义模块；所述计算模型定义模块包括动态模型定义模块和预设模型选择模块；所述评价函数定义模块包括分量变元计算模块、分量权重计算模块和评价函数计算模块；所述分量权重计算模块包含外部输入模块和相关性计算模块；所述计算模块包括约束条件输入模块和遗传算法模块；所述遗传算法模块包括参数设置模块、适应度计算模块、选择操作模块、交叉操作模块、差异操作模块、终止判断模块；所述公网信道包括GPRS、CDMA、ADSL公网信道；所述串口信道包括230MHz、PSTN、RS232串口信道；所述上位机内部数据传输方向为指标计算模块和相关性计算模块从历史数据模块中获取数据，模型配置模块从指标生成模块获取数据，终止判断模块从模型配置模块获取数据，计算模块将数据传输给展示模块，展示模块将数据传输给下发模块。
9.如权利要求8所述的一种有序用电优化方案自动生成方法所涉及的装置，其特征在于， 指标生成模块，用于生成有序用电方案的评价指标； 模型配置模块，用于配置有序用电方案的计算模型； 计算模块，用于生成有序用电优化方案； 历史数据模块，用于存储历史数据，为指标的生成与模型的配置提供历史数据支撑； 展示模块，用于展示生成的有序用电方案，并支持操作人员根据实际需求通过调整指标项进行修改，直观地展示有序用电方案的限电效果，寻求最优方案； 下发模块，用于向负控终端下发生成的最优的有序用电方案；生成的有序用电方案通过通信信道下发到各负控终端，终端根据方案对负控客户进行有序用电管理； 指标定义模块，用于定义方案生成所需的评价指标； 指标计算模块，定义指标定义模块定义的评价指标的计算公式，根据公式从历史数据模块中直接提取或利用历史数据计算，得到评价指标的值； 动态指标定义模块，支持操作人员按单项指标表示格式定义方案生成所需的评价指标； 预设指标选择模块，从预设的评价指标中选取本轮方案生成所需的指标； 计算模型定义模块，用于定义或者选择 本轮方案生成依据的计算模型，体现本次有序用电管理的着重点； 评价函数定义模块，利用指标生成模块中定义的评价指标及其值，评价在选定的计算模型下方案的性能，通过评价函数的差异实现计算模型的更改； 动态模型定义模块，支持操作人员按模型配置项目定义方案生成所需的计算模型，支持模型的可扩展； 预设模型选择模块，从预设的计算模型中选取本轮方案生成所需的模型； 分量变元计算模块，根据评价指标及其值，量化地表现客户在指标上的性能分布情况，有倾向性地评定客户的某方面性能； 分量权重计算模块，用于定义该性能在每个评价指标上的权重； 评价函数计算模块，定义评价函数的计算公式，根据分量变元计算模块和分量权重计算模块的计算结果，得到评价函数的值； 外部输入模块，由操作人员依据经验直接设置分量权重； 相关性计算模块，从历史数据模块获取相关历史数据，基于历史数据根据分量指标与全局指标的相关性关系，分别计算分量权重。
10.如权利要求8所述的一种有序用电优化方案自动生成方法所涉及的装置，其特征在于， 约束条件输入模块，用于输入方案生成约束条件； 遗传算法模块，用于生成在选用的计算模型下，满足约束条件的优化的有序用电方案； 参数设置模块，用于设置遗传算法所需的参数，由操作人员输入与调整，并生成满足约束条件的初始有序用电方案； 适应度计算模块，用于根据评价函数计算生成方案的适应度； 终止判断模块，依据适应度制定遗传算法终止条件，用于判断遗传算法的终止与否； 选择操作模块，用于实现遗传算法的选择操作； 交叉操作模块，用于实现遗传算法的交叉操作； 变异操作模块，用于实现遗传算法的变异操作。
【文档编号】G06F19/00GK103714226SQ201210376566
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】范继宁, 杨永加, 黄建军, 廖婉玲, 刘寅 申请人:重庆市电力公司电力科学研究院