研究论文-输电线路巡检的路径规划与建模.pdf

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输电线路的巡视、检修、抢修工作是保障电网安全可靠运行的重要基础工作,为提高巡检效率水平,优化资源配置,需制定科学合理的巡检路径规划.车辆路径问题(vehicle routing problem,VRP),通过分析输电线路巡检工作的内容和特点,制定相应的目标体系及约束条件,建立了基于VRP的输电线路巡检路径规划模型并通过算例验证了该模型与求解算法的可行性.利用Microsoft Visual C 6.0和Matlab混合编程,开发输电线路巡检的路径规划决策支持软件.通过巡检路径规划模型的建立及分析,为电网科学高效运行、维护奠定理论基础.
应用科技 第38卷 从杆塔i到杆塔j的平均耗时; D—工作人员最大巡检线路长度 x=y>m式中i=1,2,…,n,Vi∈V,Vv∈R.(7) T——配合巡检工作停电时间; d—从杆塔i到杆塔j的空间距离; ∑∑∑x4≤ (8) =0;=0p 服务车辆数; 目标函数式(1)中,第1项为巡检总耗费时间, R=(1,2,…,m车辆集; M为一个非常大正常数(M→),通过引入参数M, R=阳0,,2,…,i,0}车辆路线; 能够保证算法在求解时以巡检总耗费时间为第1 其中讠…,i∈V,∈R. 优化目标,以巡检车辆总数为第2优化目标,即 次策变量如下: 个具有较少巡检总耗费时间的解比一个具有较大 1,车辆ψ从杆塔讠行驶到杆塔」 巡检总耗费时问但是较少巡检车辆总数的解好,第 0,否则 2项为巡检车辆总数;式(2)表示每个任务杆塔至少 1,杆塔i的巡检任务由车柄v来完成 被巡检车辆服务一次;式(3)为巡检车流约束,它要 0,否则 求一辆车达到一个任务杆塔完成服务后必须离开 目标函数 这个杆塔;式(4)表示杆塔讠只能由一辆巡检车米服 mn=M∑∑∑+∑∑(1)务式(5)保证巡检车辆工作路径的长度不超过最 大的巡检路线长度;式(6)、(7)表示在本次巡检工 约束条件: 作中到达和离开某个任务杆塔的次数都为1次;式 (8)保证所有巡检任务在配合巡检停电时间内完成 ≥1;其中j=1,2,…,n,VeV(2) ∑%∑x=0;其中vp∈v,v∈R.(3) 3算例验证及分析 ∑y=1;其中ⅤieV (4)3.1实验数据及算法参数 为验证所建立VRP模型的有效性现给出假设 ∑∑≤D;其中v∈R 5)算例:现有11个待巡检杆塔巡检车辆工作路径长 度不超过40km,总耗费时间不超过60供电工区与 ∑;式中1,2,…,m,VV",Vv∈R.(6)杆塔、各个杆塔之间的离如表1所示,其中0或 j0表示供电工区,为输电线路巡检工作的起点和 终点. 表1供电工区与杵塔距离 杆塔 杆塔讠 0 2 3 8 0 14 17 0 4 11 6 15 5 11 0 12 11 6 16 12 10 15 14 20 8 10 0) 15 13 4 6 11 10 8 13 17 0 6 20 13 15 11 13 4 19 17 0 10 11 6 6 12 0 第11期 石远鹏,等:输电线路巡检的路径规划与建模 采用遗传算法对上述模型进行求解阿明,根据参考资 料和实践经验,求解算法中具体参数设置为: 路径长度限制D=40;单位长度耗时4=1;时间 约束T=60;种群规模: allum=100;进化代数 maxgen=200;交叉概率:P=07;变异概率:pm=0.08 32仿真结果及分析 涩想果 针对本例,应用遗传算法,通过 Matlab工具编 程实现整个遗传算法的求解过程,求得最优解最终 结果为:0-3-4-1-8-9-7-2-11-0-6-10-5.解码可 图3路径规划决策支持软件界面 知:巡检总耗时为54,巡检路径为0-3-4-1-8-9-7 2-110和06-10-0(其中0表示供电工区,如串4结束语 0-6-10-0表示:某一辆巡检车从供电工区出发,巡 通过对输电线路日常巡视、线路检修、线路抢 检路径经杆塔6,然后经杆塔10,最后回到供电T·修等工作内容与特点的分析,将输电线路巡检路径 区),车辆数为2辆遗传算法收敛进化过程如图2规划问题转化为特定目标体系下多约束的特殊 所小. ⅤRP问题.路径规划模型的建立为合理地安排巡检 100 资源、科学制定巡检路径提供了理论依据通过算例 130 验证了该模型与求解算法的可行性、有效性同时, 迎※咚 担110 利用 Microsoft visual C++60和 Matlab混合编程, 皿70H 收血 90 开发出输电线路巡检的路径规划决策支持软件,为 ≤ 7叶 输电线路巡检系统软件的开发奠定了基础 60 05010015020 5010015020 参考文献: 进化代数 进化代数 图2遗传算法进化 ]陈刚电力线路巡检管理系统的研究D]贵阳贵州大学, 由图2可知,算法进化过程中,最优解目标函 2006:79 [2]马奔正,黄宵宁,葛乐,等无人值守变电站最优运维策略 数值和平均目标函数值在前20代收敛速度快,在 的分析与建模J电力系统及其自动化学报,2010,2(6 沁代左右能够找到最优解,表明设计的算法具有 8387 较快的收敛速度求得的最优解目标函数值比较接3 CANENA G, SCOTTLG. Bridging theory and practice inⅤRP 近实际,说明建立的VR模型较符合实际系统的 Journal of the Operational Sociely,199,461):18 运行情况设计的算法能够求出满意解满足模型强荆刚,陈建岭车辆路线问题研究现状及发展方向 交通科技,24(1)662 求解要求为使得上述建立的模型及求解算法具有 5尚华艳物流配送巾车辆路径问题研究[D]武汉武汉理工 更高的实用性,利用 Matlab提供的应用程序接口 大学,2005:24 (API),进行 MicrosoftⅥ isual c++6.0和 Matlab的混[6石琦李承军,王金文遗传算法在电力系统日有功优化洞度 合编程,综合发挥 Matlab数值分析与算法工具方面的应用电力系统及其白动化学报,2002,14(2):5659 的特长以及McmoⅤsulC+60可视化编程上T邹泽撼,城市生活固本废弃物逆向物流网络选址-路径间 的优势1,为下一步输电线路巡检系统软件的设计 题研究D成都西南交通大学,200:16-17 冈8]闻轶随机物流选址和车辆径路冋题综合优化的研究D] 做好了铺垫输电线路巡检的路径规划决策支持软北京北京交通大学,2060326 件界面如图3所示.软件在输入待巡检线路杆塔9陈大立进传算法在货运物流配送中的应用研究]郑州 号,点击“执行”按钮后,调用后台运行的Maab建郑州大学2054951 模仿真模块,便可获得巡检路径规划结果. [10孙鑫余安萍V+深入详解Ⅳ北京电子工业出版社, 2006:l54-201.

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