一种基于dp-mpso算法的电网调度周检修计划编制优化方法
【专利摘要】一种基于DP?MPSO算法的电网调度周检修计划编制优化方法，其特征在于，包括以下步骤：将电网设备检修模型简化为发电与负荷的二端模型；对电网设备检修模型进行约束处理；将检修计划编制问题分解转化为单日叠加负荷与全网装机容量平衡的组合优化问题；制定峰值优化顺序策略；转化为0?1背包问题，通过DP?MPSO算法得到峰值优化的最优解；回溯所有峰值优化结果，检查跨工期票优化集，判定同一张跨工期检修票在不同工期被拒绝或接受的结果是否不一致。本发明的方法使检修编制目标集中精益化，编制计划智能化、高效化，在优化编制计划的过程中引入了DP?MPSO算法，提高运算效率。
【专利说明】
一种基于DP-MPSO算法的电网调度周检修计划编制优化方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及电力系统调度自动化技术领域，特别是涉及一种基于DP-MPS0算法的 电网调度周检修计划编制优化方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的快速发展，社会用电量同比快速增长，电网规模快速扩张，电网结构日 益复杂;母线、变压器、刀闸等电力设备数量快速增长，继而带来的便是电网设备安全，经济 运行保障的问题。
[0003] 坚强智能电网计划开始实施后，许多新生技术的发展对电网的检修提出了新的要 求，其中包括电力市场、分布式电源技术和状态检修等，其中电力市场的发展促使电力企业 重视检修的经济性。随着电力市场的改革不断深入，国内发电企业和供电企业已经分开，这 就要求供电企业在给用户提供可靠电能的同时，必须努力提高运行管理的经济性，以提高 企业的竞争力。
[0004] 电力设备检修作为供电企业日常运行的重要工作，是提高设备健康水平、保证电 力设备的正常运行是保证电网安全稳定运行的重要组成部分，这其中，检修计划优化是检 修决策技术的主要组成部分之一，其任务就是优化安排设备的检修实施时间，在保证完成 检修任务和满足系统各种约束的基础上，尽量地降低检修所付出的人力物力成本，达到提 高系统运行可靠性和改善设备自身的状态等目标。因此，结合检修约束能合理高效的针对 各部门上交的检修计划进行汇总安排是检修计划编制的关键。
[0005] 传统的检修模型存在以下不足：
[0006] (1)系统会多目标的去衡量电网运行指标对电网设备检修带来的影响，如机组检 修停运后的系统备用容量、检修时系统的最小缺电量等因素，使检修模型过于繁琐，不易维 护。
[0007] (2)叠加负荷越限分解优化时的子问题不是相互独立的，会受制于夸工期检修损 失电量的影响。
[0008] (3)PS0算法是一种随机的、并行的优化算法，但其对于有多个局部极值点的函数， 容易陷入到局部极值点中，得不到正确的结果。
[0009] 因此，急需一种电网调度周检修计划编制的优化方法，排除电网运行安全外其他 因素对电网一次设备检修带来的影响，使得编制的决策更加集中精益化，保障电网设备安 全，为经济运行提供支持。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供一种基于DP-MPS0算法的电网调度周检修计划编制优化方 法，通过调度检修计划系统采集的全网装机容量数据、编制周期内的负荷预测数据、以及申 请检修票的检修容量信息，在电网安全运行原则上，通过构建等值检修电网运行的模型，使 检修编制目标集中精益化、智能化、自动化，同时提尚运算效率。
[0011] 为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：
[0012] 一种基于DP-MPS0算法的电网调度周检修计划编制优化方法，包括以下步骤：
[0013] 步骤一将电网设备检修模型简化为发电与负荷的二端模型，以等值机组替代电网 中除机组外的所有一次设备；
[0014] 步骤二根据互斥检修约束、同时检修约束、强制禁止检修约束以及明确检修约束， 对电网设备检修模型进行约束处理；
[0015] 步骤三将编制周期按日离散化，建立最终检修优化模型，将检修计划编制问题分 解转化为单日叠加负荷与全网装机容量平衡的组合优化问题；
[0016] 步骤四制定峰值优化顺序策略，根据峰体联动情况分组顺序优化；
[0017] 步骤五对越限的峰值进行优化，将单日叠加负荷与全网装机容量平衡的组合优化 问题转化为0-1背包问题，通过DP-MPS0算法得到峰值优化的最优解；
[0018] 步骤六回溯所有峰值优化结果，检查跨工期票优化集，判定同一张跨工期检修票 在不同工期被拒绝或接受的结果是否不一致，判定结果为一致则完成优化方法;判定结果 不一致则返回步骤五，更新倾向概率因子。
[0019] 进一步地，在步骤一中，对模型进行预处理，读入编制周期、负荷预测以及全网装 机容量，将编制周期按日从0开始离散化，细化每日的负荷预测，获取编制周期内所有检修 票计划开始和结束时间，如果计划开始时间小于0,删除该检修票，累加剩余检修容量于剩 余检修日的负荷预测上，确保剩余检修票的计划开始时间大于等于0。
[0020] 进一步地，在步骤二中，对于互斥约束，根据互斥的检修票建立拆分集合，消除互 斥关系；对于同时检修约束，按日检修容量进行检修票合并，形成计划开始时间、结束时间 为所合并票中最早和最晚的新检修票，并删除原来的检修票;对于强制禁止检修约束，删除 该时段内的检修票;对于明确约束，直接接受该检修票。
[0021] 进一步地，在步骤四中，找到编制周期内出现叠加负荷预测超过全网装机容量的 点，检查该日涉及的跨工期检修票是否存在涉及其他越限峰日的现象，如没有，则单独对该 日进行步骤五中的优化;如有，将所有涉及峰并为一组进行步骤五中的优化，优化顺序按照 峰值日涉及的检修票的数量大小从小到大排列逐个进行单日优化越限的峰值。
[0022] 进一步地，在步骤五中，峰值优化算法的适应度为
[0024]其中，fitness」是第j个粒子的适应度，K是该个体不满足约束的个数，H是一个极 大正数(一般设为H=109)，Q为检修票的容量，&为0-1决策变量，0表示拒绝检修票，1表示 接受检修票，N为背包容量。
[0025]进一步地，判定公式为
[0027] 其中，y为收敛控制系数，一般定为0.4-0.6，Na为该联动组中出现结果不一致的检 修票获得接受结果的日数，N r为被拒绝日数，s为该检修票夸工期的日数。
[0028] 采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
[0029] 第一、检修编制目标集中精益化，通过检修模型的等值简化，排除电网运行安全外 其他因素对电网一次设备检修带来的影响，使得编制的决策更加集中精益化，有效避免"过 修"与"欠修"，可构成集中计划编制的链条模块环节。
[0030] 第二、智能化自动化提高，与传统的会议式编制计划相比，减少了人力资源的开 销，通过将计划编制问题转化成0/1背包的组合优化问题，实现单日检修票的智能最优组 合，并当编制计划出现跨工期检修票联动越限峰值时，可根据回溯策略对问题情况进行判 断，自动调整优化算法，实现编制计划的智能自动全局优化。
[0031] 第三、提高运算效率，由于在优化编制计划的过程中引入了DP-MPS0算法，使得编 制算法实现更容易、全局优化能力更强，对局部最优解的处理更好、算法收敛过程更加迅 速，并且克服了以往算法易出现的"维数灾"问题。
【附图说明】
[0032]图1为DP-MPS0算法的流程图；
[0033]图2为本发明优化方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的结构图及具体实施例仅用以解释本 发明，并不用于限定本发明。
[0035]图2为本发明优化方法的流程图，如图2所示，一种基于DP-MPS0算法的电网调度周 检修计划编制优化方法，包括以下步骤：
[0036]步骤一将电网设备检修模型简化为发电与负荷的二端模型，以等值机组替代电网 中除机组外的所有一次设备；
[0037]步骤二根据互斥检修约束、同时检修约束、强制禁止检修约束以及明确检修约束， 对电网设备检修模型进行约束处理；
[0038]步骤三将编制周期按日离散化，建立最终检修优化模型，将检修计划编制问题分 解转化为单日叠加负荷与全网装机容量平衡的组合优化问题；
[0039] 步骤四制定峰值优化顺序策略，根据峰体联动情况分组顺序优化；
[0040] 步骤五对越限的峰值进行优化，将单日叠加负荷与全网装机容量平衡的组合优化 问题转化为0-1背包问题，通过DP-MPS0算法得到峰值优化的最优解；
[0041] 步骤六回溯所有峰值优化结果，检查跨工期票优化集，判定同一张跨工期检修票 在不同工期被拒绝或接受的结果是否不一致，判定结果为一致则完成优化方法;判定结果 不一致则返回步骤五，更新倾向概率因子。
[0042] 实施例1
[0043]在本发明方法的步骤一中，等值机组构建，从系统获取全网设备正常运行时的系 统可载负荷Lf，以及断开检修票中需检修的设备时，系统的可载负荷Ld，定义等值机组的装 机容量，具体如下：
[0044] Ce = Lf-Ld
[0045] 模型预处理，读入编制周期T，T内的负荷预测LP以及全网装机容量W，将T按日从0 开始离散化，细化每日的负荷预测LP1，获取T内所有检修票M」计划开始和结束时间 如果tjs〈0，删除该检修票，累加剩余检修容量于剩余检修日的负荷预测"上，确保剩余检修 票的tjs多0。
[0046]在步骤2中，检修约束处理，对于互斥约束，需根据互斥的检修票建立拆分集合，消 除互斥关系，如Ml与M2互斥，则建立(Ml，M2); (Ml，M2)，（Ml，M2)三种编制集合;对于同时检 修约束，需按日检修容量进行检修票合并，形成tjs，为所合并票中最早和最晚的新检修 票，并删除原来的检修票;对于强制禁止检修约束，只需删除该时段内的检修票即可;对于 明确约束，需直接接受该检修票，可将该检修票按其工期进行负荷预测叠加，并删除该检修 票。
[0047] 在步骤3中，根据检修约束构建检修容量峰值曲线，获取检修票中的检修容量Cj， 在其隶属的工期内按日累加到当日负荷预测L P1上，形成T内的叠加预测负荷曲线。
[0048] 在步骤4中，5)制定峰值优化顺序，找到编制周期内出现叠加负荷预测超过全网装 机容量的点，检查该日涉及的跨工期检修票是否存在涉及其他越限峰日的现象，如没有，则 单独对该日进行"削峰"优化（即越限峰值优化）；如有，将所有涉及峰并为一组进行优化，优 化顺序按照峰值日涉及的检修票的数量大小从小到大排列逐个进行单日"削峰"优化。
[0049] 在步骤5中，优化模型转化，将"削峰"优化转化为0/1背包问题，定义背包容量N为 全网装机容量W与当日负荷预测LP1之差，具体如下：
[0050] N=ff-LPi
[0051 ]物品j的重量即为检修票Mj的容量Cj，物品价值Vj为该检修票容量与其工期长度 的乘积，具体如下：
[0052] Vj = Cj X (tjs-tje)
[0053]越限峰下n个检修票的"削峰"优化问题的数学模型转化为：
[0056]其中，xj为0-1决策变量，0表示拒绝检修票，1表示接受检修票。
[0057]转化标准PS0算法函数区间，DP-MPS0算法的速度运动方程为：
[0059]其中，《 j为倾向概率因子，初始为l，w为惯性权重，ci、C2为加速常数，ri、r2为在[0， 1 ]区间随机变化的随机数。DP-MPS0算法的位置运动方程为：
[0062] Sig函数是模糊Sigmoid函数，是服从正态分布的随机矢量，此时，粒子的位置 转化为只有(〇，1)两种，速度与的门限有关，其值越大，粒子位置为1的可能性越大，反 之越小。
[0063]利用DP-MPS0算法进行"削峰"组合优化，算法的适应度为：
[0065] 其中，fitness」是第j个粒子的适应度，K是该个体不满足约束的个数，H是一个极 大正数(一般设为H=109)，以此使得该问题的解可以尽快跳出局部最优。
[0066] 在步骤6中，溯求解全局最优解，在求解完每个每组联动峰值后，可能出现同一张 跨工期检修票在不同工期内出现拒绝和接受结果不一致的情况，因此需要通过倾向概率因 子调节DP-MPS0算法中粒子速度，使联动峰值组进行重新优化，避免出现跨工期检修票决策 意见不一致。倾向概率因子为：
[0068] 其中，y为收敛控制系数，一般定为0.4-0.6，Na为该联动组中出现结果不一致的检 修票获得接受结果的日数，N r为被拒绝日数，s为该检修票夸工期的日数。满足Na+Nr = S，该 方程完成了回溯过程中对倾向解的加速扰动，实现了全局解向合理化的进化。
[0069] 以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能 因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范 围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种基于DP-MPSO算法的电网调度周检修计划编制优化方法，其特征在于，包括W下 步骤： 步骤一将电网设备检修模型简化为发电与负荷的二端模型，W等值机组替代电网中除 机组外的所有一次设备； 步骤二根据互斥检修约束、同时检修约束、强制禁止检修约束W及明确检修约束，对电 网设备检修模型进行约束处理； 步骤=将编制周期按日离散化，建立最终检修优化模型，将检修计划编制问题分解转 化为单日叠加负荷与全网装机容量平衡的组合优化问题； 步骤四制定峰值优化顺序策略，根据峰体联动情况分组顺序优化； 步骤五对越限的峰值进行优化，将单日叠加负荷与全网装机容量平衡的组合优化问题 转化为0-1背包问题，通过DP-MPSO算法得到峰值优化的最优解； 步骤六回溯所有峰值优化结果，检查跨工期票优化集，判定同一张跨工期检修票在不 同工期被拒绝或接受的结果是否不一致，判定结果为一致则完成优化方法;判定结果不一 致则返回步骤五，更新倾向概率因子。2. 根据权利要求1所述的基于DP-MPSO算法的电网调度周检修计划编制优化方法，其特 征在于，在步骤一中，对模型进行预处理，读入编制周期、负荷预测W及全网装机容量，将编 制周期按日从0开始离散化，细化每日的负荷预测，获取编制周期内所有检修票计划开始和 结束时间，如果计划开始时间小于0，删除该检修票，累加剩余检修容量于剩余检修日的负 荷预测上，确保剩余检修票的计划开始时间大于等于0。3. 根据权利要求1所述的基于DP-MPSO算法的电网调度周检修计划编制优化方法，其特 征在于，在步骤二中，对于互斥约束，根据互斥的检修票建立拆分集合，消除互斥关系;对于 同时检修约束，按日检修容量进行检修票合并，形成计划开始时间、结束时间为所合并票中 最早和最晚的新检修票，并删除原来的检修票;对于强制禁止检修约束，删除该时段内的检 修票;对于明确约束，直接接受该检修票。4. 根据权利要求1所述的基于DP-MPSO算法的电网调度周检修计划编制优化方法，其特 征在于，在步骤四中，找到编制周期内出现叠加负荷预测超过全网装机容量的点，检查该日 设及的跨工期检修票是否存在设及其他越限峰所在日的现象，如没有，则单独对该日进行 步骤五中的优化;如有，将所有设及峰并为一组进行步骤五中的优化，优化顺序按照峰值日 设及的检修票的数量大小从小到大排列逐个进行单日优化越限的峰值。5. 根据权利要求1所述的基于DP-MPSO算法的电网调度周检修计划编制优化方法，其特 征在于，在步骤五中，峰值优化算法的适应度为其中，fitness^是第j个粒子的适应度，K是该个体不满足约束的个数，H是一个极大正数 (一般设为H=IO9)，Cj为检修票的容量，刮为0-1决策变量，0表示拒绝检修票，1表示接受检 修票，N为背包容量。6.根据权利要求1所述的基于DP-MPSO算法的电网调度周检修计划编制优化方法，其特 征在于，在步骤六中，判定公式为其中，y为收敛控制系数，一般定为0.4-0.6 ,Na为该联动组中出现结果不一致的检修票 获得接受结果的日数，Nr为被拒绝日数，S为该检修票夸工期的日数。
【文档编号】G06Q10/04GK105913158SQ201610273838
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】阎博, 武毅, 殷智, 张晓 , 肖林鹏, 郭子明, 张昊, 王东升, 施贵荣, 赵龙, 王梓, 徐忱
【申请人】国家电网公司, 国网冀北电力有限公司, 北京科东电力控制系统有限责任公司, 国网天津市电力公司