一种缩短输电线路巡视时间的巡线路径优化方法技术

本发明专利技术公开了一种缩短输电线路巡视时间的巡线路径优化方法，其特征在于其包括如下步骤：（一）绘制输电线路及其周边交通道路分布图；（二）杆塔与其停车点的距离及不同停车点间距离计算；（三）输电线路巡视路径优化问题建模；（四）遗传算法求解目标函数；本发明专利技术不受巡线人员素质、水平影响，可合理规划输电线路巡视路径，缩短巡线时间，提高工作效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
： 本专利技术涉及，此方法能广泛应用于架 空输电线路日常巡视、特殊巡视、故障巡视、红外测温等工作的路径选择，属于输电线路运 行巡视

技术介绍
： 随着国民经济发展，电网规模正在迅速扩大，架空输电线路作为电力系统的骨干网架， 肩负着输送可靠、清洁电能的重要使命。架空输电线路的安全、可靠运行对电力系统有着极 其重要的意义。由于输电线路所处地理位置和环境条件的特殊性，实际中架空输电线路具有分布 地域广、检测参数多、运行环境复杂等特点，无论是输电线路本体金具还是线路防护区都存 在着极大的安全隐患，因此架空输电线路的巡视至关重要。架空输电线路的巡视工作包括 日常巡视、特殊巡视、故障巡视等。通过线路的巡视可以及时发现各类故障缺陷，保障电网 的安全稳定运行。 输电线路的巡视一般是采用专人分片、分区段巡视。巡视过程中，巡视人员乘车到 达车辆可抵达的距离杆塔最近位置(此后称杆塔停车点)，然后步行至杆塔处进行杆塔、线 路检查，检查完毕后，步行返回，乘车到达下一巡视杆塔处。为减少行车、步行距离，提高输 电线路巡视效率，出发前巡视人员需根据巡视任务合理规划巡视路径。在实际工作中，巡视 人员大多根据以往巡视经验规划巡视路径，这种靠巡线人员经验选择巡视路径的方法缺少 系统性和科学性，最终路径选择与巡线人员素质、水平有关。因此，为降低输电线路巡视时 间和巡视成本，设计一种系统、科学、合理的输电线路巡视路径优化方法具有重大意义。
技术实现思路
： 本专利技术的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种不受巡线人员素质、水平影 响，可合理规划输电线路巡视路径，缩短巡线时间，提高工作效率的缩短输电线路巡视时间 的巡线路径优化方法。 本专利技术的目的可以通过如下措施来达到：一种缩短输电线路巡视时间的巡线路径 优化方法，其特征在于其包括如下步骤： (一） 绘制输电线路及其周边交通道路分布图： 根据GIS系统中杆塔和道路坐标数据，在二维坐标系下拟合某区域输电线路及其周边 道路分布图，其中： &表示该区域第i基杆塔，i=l，2…N，N为该区域基杆塔总数； H,表示该区域第j条公路，j=l，2…K，K为该区域公路总数； Jab表示该巡视区域第a条公路Ha与第b条公路Hb交叉路口，a=l，2···K，b=l，2···K，且bb； ?\j表示巡视第i基杆塔在第j条公路上的停车点； Dij表示第i基杆塔G占其在第j条公路上停车点Tij的距离； (二） 杆塔与其停车点的距离及不同停车点间距离计算： 第i基杆塔&与其在第j条公路上的停车点Ti,之间为曲线连接，从停车点Ti,到杆 塔Gi需步行，其间距离Dij可通过实地测绘和GIS系统比对获得；通过GIS系统可以获得任 意杆塔Gi、公路交叉路口Jab、停车点j的坐标数据，因此对二维坐标为〇^，yj和（xf，yf) 的两停车点，其间距离d可通过公式（1)求得：公式（1)中： w表示两杆塔停车点间交叉路口数量； (xsk，ysk)表示两停车点间第k个交叉路口的坐标，满足0 <k<w，且为整数； (三）输电线路巡视路径优化问题建模： 将输电线路巡视时间分为三部分，第一部分为从出发点乘车依次到达各杆塔停车点所 用总时间t1;第二部分为从各杆塔停车点步行至对应杆塔底部所用总时间t2;第三部分为 巡视结束后，从最后一基被巡视杆塔的停车点乘车返回起始点所用时间t3;公式（2)、（3)、（4)中：η为需巡视杆塔总数； 集合R表示一条巡视路径，其包括η+2个元素(起止点加巡视杆塔数)，其中第一个元素1"。=0(表示起始点)，最后一个元素rn+1=0 (表示结束点），中间η个元素rz (ζ=1，2…η)表示 该巡视路径中第ζ个被巡视杆塔的杆塔号；由于巡视过程中某一杆塔不可能被重复巡视， 因此集合R中各元素互不相等(起止点除外）；为巡视路径R中第（ζ-I)个被巡视杆塔(杆塔号为r(zu)的停车点和第ζ 个被巡视杆塔(杆塔号为rz)的停车点间距离； Dz为巡视路径R中第ζ个巡视杆塔rz到其停车点的距离； ^车辆行驶速度，v2人员步行速度； 公式（4)中sign(n-1)按公式（5)取值计算，当巡视杆塔数雜_.老::1时， 取绿I，表示该巡视组有输电线路巡视任务，当ir:遞时，取 = 0,表;]；你巡视组无输电线路巡视任务；根据公式（2)、（3)、（4)建立如公式（6)所示的目标函数；公式（6)中，t为巡线总时间； (四）遗传算法求解目标函数： 遗传算法求解优化问题的具体步骤如下：： 1. 编码： 根据英国谢菲尔德大学遗传算法matlab工具箱编码要求，由一组有序数列组成的集 合R为所求问题的一个解，即为一个个体； 2. 生成初始种群： 在满足集合R各种约束的前提下，随机生成L个个体构成初始种群(^=(^……1〇 ; 3. 适应度评估： 将目标函数的倒数定义为适应度函数，将当代种群中每一个个体带入适应 度函数求得对应适应度值，并保存适应度最大值及适应度最大个体； 4. 选择个体： 对当代种群的L个个体按适应度值由大到小进行排序，根据Michalewicz提出的线性 排序选择概率计算公式计算当代种群中L个个体被选择的概率：公式（7)中m为个体排序序号，c为排序第一的个体被选择的概率； 然后用成熟的轮盘赌法选择适应能力较强的个体； 5. 个体交叉重组： 对步骤4中选择的个体进行随机配对，并在配对个体中，随机设定交叉处，交叉彼此信 息，同时使其满足集合R的约束条件； 6. 个体变异： 对步骤5中产生的个体按变异率进行变异操作，变异后按集合R的约束条件进行校验， 交叉变异生成的新个体组成种群； 7. 循环： 判断遗传迭代次数，若不满足，将新种群应用于步骤3,循环操作；若满足，则循环结 束，此时步骤3中保存的适应度最大个体为所求问题的最优解； 所述的目标函数求解通过matlab程序调用英国谢菲尔德大学遗传算法matlab工具箱 实现，步骤4、5、6直接调用工具箱中选择、重组、变异子函数。 本专利技术同已有技术相比可产生如下积极效果：按照《输电线路运行规程》，根据输 电线路状态评价结果安排线路巡视人员对所管辖输电线路进行定期和不定期巡视，巡视 时，要求对每基杆塔均要巡到位，且每一基杆塔均需到杆塔底部进行检查。巡线员接到输电 线路巡视任务后，首先根据巡视区段合理安排巡视路径，然后乘车从供电公司出发，到达杆 塔的下车点下车，步行至杆塔底部进行杆塔、导线检查，工作完成后再步行至下车点，重复 上述过程，巡视任务区段每基杆塔结束后返回。 本专利技术以输电线路巡视时间最短为优化目标，首先通过实地测量得到输电线路杆 塔坐标数据及周边道路坐标数据，并在二维坐标系中绘制输电线路杆塔及周边道路分布 图，然后根据分布图对输电线路巡视路径问题建模，构建目标函数，最后利用遗传算法对目 标函数求得最优解，实施例表明，该方法不受巡线人员素质、水平影响，可合理规划输电线 路巡视路径，缩短巡视时间，提高工作效率，该方法适用于单巡视组单车确定巡视区段的输 电线路巡视工作。<当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缩短输电线路巡视时间的巡线路径优化方法，其特征在于其包括如下步骤：（一）绘制输电线路及其周边交通道路分布图：根据GIS系统中杆塔和道路坐标数据，在二维坐标系下拟合某区域输电线路及其周边道路分布图，其中：Gi表示该区域第i基杆塔，i=1,2…N，N为该区域基杆塔总数；Hj表示该区域第j条公路，j=1,2…K，K为该区域公路总数；Ja‑b表示该巡视区域第a条公路Ha与第b条公路Hb交叉路口，a=1,2…K，b=1,2…K，且a≠b；Ti‑j表示巡视第i基杆塔在第j条公路上的停车点；Di‑j表示第i基杆塔Gi与其在第j条公路上停车点Ti‑j的距离；（二）杆塔与其停车点的距离及不同停车点间距离计算：第i基杆塔Gi与其在第j条公路上的停车点Ti‑j之间为曲线连接，从停车点Ti‑j到杆塔Gi需步行，其间距离Di‑j可通过实地测绘和GIS系统比对获得；通过GIS系统可以获得任意杆塔Gi、公路交叉路口Ja‑b、停车点Ti‑j的坐标数据，因此对二维坐标为(xe,ye)和(xf,yf)的两停车点，其间距离d可通过公式（1）求得：（1）公式（1）中：w表示两杆塔停车点间交叉路口数量；(xsk,ysk)表示两停车点间第k个交叉路口的坐标，满足0≤k≤w，且为整数；（三）输电线路巡视路径优化问题建模：将输电线路巡视时间分为三部分，第一部分为从出发点乘车依次到达各杆塔停车点所用总时间t1；第二部分为从各杆塔停车点步行至对应杆塔底部所用总时间t2；第三部分为巡视结束后，从最后一基被巡视杆塔的停车点乘车返回起始点所用时间t3；（2）（3）（4）公式（2）、（3）、（4）中：n为需巡视杆塔总数；集合R表示一条巡视路径，其包括n+2个元素（起止点加巡视杆塔数），其中第一个元素r0=0（表示起始点），最后一个元素rn+1=0（表示结束点），中间n个元素rz（z=1,2…n）表示该巡视路径中第z个被巡视杆塔的杆塔号；由于巡视过程中某一杆塔不可能被重复巡视，因此集合R中各元素互不相等（起止点除外）；为巡视路径R中第（z‑1）个被巡视杆塔（杆塔号为r（z‑1））的停车点和第z个被巡视杆塔（杆塔号为rz）的停车点间距离；Dz为巡视路径R中第z个巡视杆塔rz到其停车点的距离；v1车辆行驶速度，v2人员步行速度；公式（4）中sign（n‑1）按公式（5）取值计算，当巡视杆塔数时，取，表示该巡视组有输电线路巡视任务，当时，取，表示该巡视组无输电线路巡视任务；（5）根据公式（2）、（3）、（4）建立如公式（6）所示的目标函数；（6）公式（6）中，t为巡线总时间；（四）遗传算法求解目标函数：遗传算法求解优化问题的具体步骤如下：：编码：根据英国谢菲尔德大学遗传算法matlab工具箱编码要求，由一组有序数列组成的集合R为所求问题的一个解，即为一个个体；生成初始种群：在满足集合R各种约束的前提下，随机生成L个个体构成初始种群Q0=(R1,R2,……RL)；适应度评估：将目标函数[公式（6）]的倒数定义为适应度函数，将当代种群中每一个个体带入适应度函数求得对应适应度值，并保存适应度最大值及适应度最大个体;选择个体：对当代种群的L个个体按适应度值由大到小进行排序，根据Michalewicz提出的线性排序选择概率计算公式[公式（7）]计算当代种群中L个个体被选择的概率:（7）公式（7）中m为个体排序序号，c为排序第一的个体被选择的概率；然后用成熟的轮盘赌法选择适应能力较强的个体;个体交叉重组：对步骤4中选择的个体进行随机配对，并在配对个体中，随机设定交叉处，交叉彼此信息，同时使其满足集合R的约束条件;个体变异：对步骤5中产生的个体按变异率进行变异操作，变异后按集合R的约束条件进行校验，交叉变异生成的新个体组成种群;循环：判断遗传迭代次数，若不满足，将新种群应用于步骤3，循环操作；若满足，则循环结束，此时步骤3中保存的适应度最大个体为所求问题的最优解；所述的目标函数求解通过matlab程序调用英国谢菲尔德大学遗传算法matlab工具箱实现，步骤4、5、6直接调用工具箱中选择、重组、变异子函数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆键，陈高波，于成涛，王德论，王新强，李孟春，刘文东，王华东，徐晓光，战红羽，李之远，李豪，李林，凌跃乾，葛运桢，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司烟台供电公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东;37