一種縮短輸電線路巡視時間的巡線路徑優(yōu)化方法
【專利說明】
[0001]
技術領域： 本發(fā)明涉及一種縮短輸電線路巡視時間的巡線路徑優(yōu)化方法，此方法能廣泛應用于架 空輸電線路日常巡視、特殊巡視、故障巡視、紅外測溫等工作的路徑選擇，屬于輸電線路運 行巡視技術領域。
[0002]
【背景技術】： 隨著國民經(jīng)濟發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模正在迅速擴大，架空輸電線路作為電力系統(tǒng)的骨干網(wǎng)架， 肩負著輸送可靠、清潔電能的重要使命。架空輸電線路的安全、可靠運行對電力系統(tǒng)有著極 其重要的意義。
[0003]由于輸電線路所處地理位置和環(huán)境條件的特殊性，實際中架空輸電線路具有分布 地域廣、檢測參數(shù)多、運行環(huán)境復雜等特點，無論是輸電線路本體金具還是線路防護區(qū)都存 在著極大的安全隱患，因此架空輸電線路的巡視至關重要。架空輸電線路的巡視工作包括 日常巡視、特殊巡視、故障巡視等。通過線路的巡視可以及時發(fā)現(xiàn)各類故障缺陷，保障電網(wǎng) 的安全穩(wěn)定運行。
[0004] 輸電線路的巡視一般是采用專人分片、分區(qū)段巡視。巡視過程中，巡視人員乘車到 達車輛可抵達的距離桿塔最近位置(此后稱桿塔停車點)，然后步行至桿塔處進行桿塔、線 路檢查，檢查完畢后，步行返回，乘車到達下一巡視桿塔處。為減少行車、步行距離，提高輸 電線路巡視效率，出發(fā)前巡視人員需根據(jù)巡視任務合理規(guī)劃巡視路徑。在實際工作中，巡視 人員大多根據(jù)以往巡視經(jīng)驗規(guī)劃巡視路徑，這種靠巡線人員經(jīng)驗選擇巡視路徑的方法缺少 系統(tǒng)性和科學性，最終路徑選擇與巡線人員素質、水平有關。因此，為降低輸電線路巡視時 間和巡視成本，設計一種系統(tǒng)、科學、合理的輸電線路巡視路徑優(yōu)化方法具有重大意義。
[0005]

【發(fā)明內容】
： 本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術的不足而提供一種不受巡線人員素質、水平影 響，可合理規(guī)劃輸電線路巡視路徑，縮短巡線時間，提高工作效率的縮短輸電線路巡視時間 的巡線路徑優(yōu)化方法。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過如下措施來達到：一種縮短輸電線路巡視時間的巡線路徑 優(yōu)化方法，其特征在于其包括如下步驟： (一） 繪制輸電線路及其周邊交通道路分布圖： 根據(jù)GIS系統(tǒng)中桿塔和道路坐標數(shù)據(jù)，在二維坐標系下擬合某區(qū)域輸電線路及其周邊 道路分布圖，其中： &表示該區(qū)域第i基桿塔，i=l，2…N，N為該區(qū)域基桿塔總數(shù)； H,表示該區(qū)域第j條公路，j=l，2…K，K為該區(qū)域公路總數(shù)； Jab表示該巡視區(qū)域第a條公路Ha與第b條公路Hb交叉路口，a=l，2···K，b=l，2···K，且bb； ?\j表示巡視第i基桿塔在第j條公路上的停車點； Dij表示第i基桿塔G占其在第j條公路上停車點Tij的距離； (二） 桿塔與其停車點的距離及不同停車點間距離計算： 第i基桿塔&與其在第j條公路上的停車點Ti,之間為曲線連接，從停車點Ti,到桿 塔Gi需步行，其間距離Dij可通過實地測繪和GIS系統(tǒng)比對獲得；通過GIS系統(tǒng)可以獲得任 意桿塔Gi、公路交叉路口Jab、停車點j的坐標數(shù)據(jù)，因此對二維坐標為〇^，yj和（xf，yf) 的兩停車點，其間距離d可通過公式（1)求得：
公式（1)中： w表示兩桿塔停車點間交叉路口數(shù)量； (xsk，ysk)表示兩停車點間第k個交叉路口的坐標，滿足0 <k<w，且為整數(shù)； (三）輸電線路巡視路徑優(yōu)化問題建模： 將輸電線路巡視時間分為三部分，第一部分為從出發(fā)點乘車依次到達各桿塔停車點所 用總時間t1;第二部分為從各桿塔停車點步行至對應桿塔底部所用總時間t2;第三部分為 巡視結束后，從最后一基被巡視桿塔的停車點乘車返回起始點所用時間t3;
公式（2)、（3)、（4)中：η為需巡視桿塔總數(shù)； 集合R表示一條巡視路徑，其包括η+2個元素(起止點加巡視桿塔數(shù))，其中第一個元素1"。=0(表示起始點)，最后一個元素rn+1=0 (表示結束點），中間η個元素rz (ζ=1，2…η)表示 該巡視路徑中第ζ個被巡視桿塔的桿塔號；由于巡視過程中某一桿塔不可能被重復巡視， 因此集合R中各元素互不相等(起止點除外）；
為巡視路徑R中第（ζ-I)個被巡視桿塔(桿塔號為r(zu)的停車點和第ζ 個被巡視桿塔(桿塔號為rz)的停車點間距離； Dz為巡視路徑R中第ζ個巡視桿塔rz到其停車點的距離； ^車輛行駛速度，v2人員步行速度； 公式（4)中sign(n-1)按公式（5)取值計算，當巡視桿塔數(shù)雜_.老::1時， 取綠I，表示該巡視組有輸電線路巡視任務，當ir:遞時，取 = 0,表;]；你巡視組無輸電線路巡視任務；
根據(jù)公式（2)、（3)、（4)建立如公式（6)所示的目標函數(shù)；
公式（6)中，t為巡線總時間； (四）遺傳算法求解目標函數(shù)： 遺傳算法求解優(yōu)化問題的具體步驟如下：： 1. 編碼： 根據(jù)英國謝菲爾德大學遺傳算法matlab工具箱編碼要求，由一組有序數(shù)列組成的集 合R為所求問題的一個解，即為一個個體； 2. 生成初始種群： 在滿足集合R各種約束的前提下，隨機生成L個個體構成初始種群(^=(^……1〇 ; 3. 適應度評估： 將目標函數(shù)[公式（6)]的倒數(shù)定義為適應度函數(shù)，將當代種群中每一個個體帶入適應 度函數(shù)求得對應適應度值，并保存適應度最大值及適應度最大個體； 4. 選擇個體： 對當代種群的L個個體按適應度值由大到小進行排序，根據(jù)Michalewicz提出的線性 排序選擇概率計算公式[公式（7)]計算當代種群中L個個體被選擇的概率：
公式（7)中m為個體排序序號，c為排序第一的個體被選擇的概率； 然后用成熟的輪盤賭法選擇適應能力較強的個體； 5. 個體交叉重組： 對步驟4中選擇的個體進行隨機配對，并在配對個體中，隨機設定交叉處，交叉彼此信 息，同時使其滿足集合R的約束條件； 6. 個體變異： 對步驟5中產生的個體按變異率進行變異操作，變異后按集合R的約束條件進行校驗， 交叉變異生成的新個體組成種群； 7. 循環(huán)： 判斷遺傳迭代次數(shù)，若不滿足，將新種群應用于步驟3,循環(huán)操作；若滿足，則循環(huán)結 束，此時步驟3中保存的適應度最大個體為所求問題的最優(yōu)解； 所述的目標函數(shù)求解通過matlab程序調用英國謝菲爾德大學遺傳算法matlab工具箱 實現(xiàn)，步驟4、5、6直接調用工具箱中選擇、重組、變異子函數(shù)。
[0007] 本發(fā)明同已有技術相比可產生如下積極效果：按照《輸電線路運行規(guī)程》，根據(jù)輸 電線路狀態(tài)評價結果安排線路巡視人員對所管轄輸電線路進行定期和不定期巡視，巡視 時，要求對每基桿塔均要巡到位，且每一基桿塔均需到桿塔底部進行檢查。巡線員接到輸電 線路巡視任務后，首先根據(jù)巡視區(qū)段合理安排巡視路徑，然后乘車從供電公司出發(fā)，到達桿 塔的下車點下車，步行至桿塔底部進行桿塔、導線檢查，工作完成后再步行至下車點，重復 上述過程，巡視任務區(qū)段每基桿塔結束后返回。
[0008] 本發(fā)明以輸電線路巡視時間最短為優(yōu)化目標，首先通過實地測量得到輸電線路桿 塔坐標數(shù)據(jù)及周邊道路坐標數(shù)據(jù)，并在二維坐標系中繪制輸電線路桿塔及周邊道路分布 圖，然后根據(jù)分布圖對輸電線路巡視路徑問題建模，構建目標函數(shù)，最后利用遺傳算法對目 標函數(shù)求得最優(yōu)解，實施例表明，該方法不受巡線人員素質、水平影響，可合理規(guī)劃輸電線 路巡視路徑，縮短巡視時間，提高工作效率，該方法適用于單巡視組單車確定巡視區(qū)段的輸 電線路巡視工作。<