【技术实现步骤摘要】
一种基于遗传算法的输电线路机械除冰次序优化方法
本专利技术属电力系统覆冰灾害安全防御,特别是一种基于遗传算法的输电线路机械除冰次序优化方法。
技术介绍
输电线路除冰技术将是输电线路覆冰灾害防御的重要手段。随着机器人除冰技术的发展,在已有的除冰方法中,机械除冰方法是最具有大规模应用潜力的方法之一。而机械除冰是分档距进行除冰,如果不考虑除冰策略,可能在除冰过程中引起负效应。在除冰过程中,即使输电线路覆冰不是很严重,杆塔两侧不平衡力也可能会引起杆塔受力超过其极限。有学者通过对2008年覆冰灾害中倒塔线路分析,发现杆塔两端的不平衡力引起杆塔直接倒塔以及牵引倒塔是导致大范围倒塔的重要原因。因此,为了保证机械除冰方法的有效应用,需要对机械除冰方法的除冰次序进行优化。输电线路除冰次序优化问题是典型的TSP(旅行商)问题(也即组合优化问题)。TSP问题已经被证明是一个NP问题,找不到一个多项式时间算法来求解其最优解。TSP问题易于陈述但难于求解,自1932年提出以来,已引起许多学者的兴趣,但至今尚未找到非常有效的精确求解方法。大体上可以将现有的求解TSP问题的优化算法分两种类型:与问题本身特征相关的局部启发式搜索算法和独立于问题的经典优化算法。局部启发式搜索算法对于寻找TSP问题的局部最优解非常有效,但是这些算法过于依赖问题本身特征,易陷入局部最优解。随着人工智能的发展,出现了许多独立于问题的智能优化算法,如遗传算法,蚁群算法,模拟退火,离子群优化算法等,通过模拟或解释某些自然现象而得以发展,为解决复杂问题提供了新的思路和方法。在优化领域,由于这些算法构造的直观性和自然机 ...
【技术保护点】
一种基于遗传算法的输电线路机械除冰次序优化方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、确定覆冰厚度信息和架空线路信息,覆冰厚度信息即连续档各档的覆冰厚度,架空线路信息具体包括导线型号、该导线型号对应的弹性系数E、截面积A、外径D、单位长度质量q、计算拉断力lim_b、安全系数sec_cof、导线的温度膨胀系数α、各档档距li0、各档高差hi0、各档高差角βi0、各基直线塔上悬垂串的长度λi、垂向荷载Gi、覆冰时的温度t、架线时温度t0、架线气温下各档水平应力σ0、设计覆冰厚度;步骤2、构建输电线路除冰组合,对除冰组合的编码采用顺序编码,设其档距号分别为1,2,…,n,每档都被除一次冰且仅一次,染色体由除冰的顺序表示为T=(C1,C2,…,Cn),设Ci表示第i个除冰档的档距序号;之后随机生成M个第一代除冰组合,作为算法的初始父代,所述M为正整数;步骤3、将当前代除冰组合交叉、变异生成子代,具体为:将当前代除冰组合两两交叉生成中间代,所述中间代由N个中间代个体组成,再对每一个中间代个体进行变异操作,生成子代种群;所述N为正整数,N≤M;步骤4、确定父代与子代除冰组合的适应度,具体为:根据建立 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的输电线路机械除冰次序优化方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、确定覆冰厚度信息和架空线路信息,覆冰厚度信息即连续档各档的覆冰厚度,架空线路信息具体包括导线型号、该导线型号对应的弹性系数E、截面积A、外径D、单位长度质量q、计算拉断力lim_b、安全系数sec_cof、导线的温度膨胀系数α、各档档距li0、各档高差hi0、各档高差角βi0、各基直线塔上悬垂串的长度λi、垂向荷载Gi、覆冰时的温度t、架线时温度t0、架线气温下各档水平应力σ0、设计覆冰厚度;步骤2、构建输电线路除冰组合,对除冰组合的编码采用顺序编码,设其档距号分别为1,2,…,n,每档都被除一次冰且仅一次,染色体由除冰的顺序表示为T=(C1,C2,…,Cn),设Cn表示第n个除冰档的档距序号;之后随机生成M个第一代除冰组合,作为算法的初始父代,所述M为正整数;步骤3、将当前代除冰组合交叉、变异生成子代,具体为:将当前代除冰组合两两交叉生成中间代,所述中间代由N个中间代个体组成,再对每一个中间代个体进行变异操作,生成子代种群;所述N为正整数,N≤M;步骤4、确定父代与子代除冰组合的适应度,具体为:根据建立的适应度函数,确定各个子代的适应度值;步骤5、将父代和子代所有除冰组合按适应度值进行从小到大的排序,之后选择前N个除冰组合作为新一代父代种群;步骤6、判断是否到达迭代终止条件,如果到达,则输出本次遗传进化的最优除冰次序,也即适应度值最小的除冰组合,否则执行步骤3,所述迭代终止条件具体为:对设计覆冰厚度≤20mm的覆冰情景,迭代终止条件为:当前代适应度值最小的个体其适应度值≤12%;对设计覆冰厚度>20mm的覆冰情景,迭代终止条件为:当前代适应度值最小的个体其适应度值≤24%。2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的输电线路机械除冰次序优化方法,其特征在于,步骤3将当前代除冰组合两两交叉生成中间代时,采用有序交叉算子进行交叉操作;对每一个中间代个体进行变异操作时,采用重组变异算子实现基因变异。3.根据权利要求1所述的基于遗传算法的输电线路机械除冰次序优化方法,其特征在于,步骤4中,所述适应度函数为连续档各杆塔除冰过程中的最大不平衡力百分比,其数学模型为:式中:lim_b为电线的计算拉断力;sec_cof为安全系数;FC为杆塔的不平衡力张力差占最大使用张力的百分比;σi为第i档水平应力;i为从1到n-1的正整数,n为连续档档数;A为导线截面积;ΔFi为第i基杆塔除冰过程中承受的不平衡张力差。4.根据权利要求3所述的基于遗传算法的输电线路机械除冰次序优化方法,其特征在于,所述σi通过联立以下三个公式确定:A)档距变化与电线应力间的关系式
【专利技术属性】
技术研发人员:谢云云,张连花,刘昌盛,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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