陳良耳 姚江 成藝斌 劉嘉雯

摘要：隨著無人值守變電站的廣泛應(yīng)用，供電公司目前采用調(diào)控中心和變電運(yùn)維班相結(jié)合的變電站運(yùn)行管理模式。而無人值守變電站數(shù)量急劇增加和路網(wǎng)復(fù)雜程度不斷增長，使得依靠人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)置運(yùn)維班駐地的方式不夠科學(xué)合理。因此，本文提出了一種基于免疫優(yōu)化算法的變電運(yùn)維班駐地選址方法。首先分析了各個(gè)變電站的外勤需求和各個(gè)變電站之間的行駛路程，然后建立以外勤需求權(quán)重和行駛路程乘積的累加和最小為目標(biāo)函數(shù)，并通過免疫優(yōu)化算法對(duì)模型進(jìn)行求解，最后以某運(yùn)維班所轄變電站分布為例，驗(yàn)證了所提方法能顯著提升運(yùn)維班的外勤效率。

關(guān)鍵詞：駐地選址方法，外勤需求權(quán)重，免疫優(yōu)化算法

1 引言

伴隨社會(huì)用電需求的不斷增長，變電站的數(shù)量也在急劇增加，目前各電壓等級(jí)的變電站已經(jīng)轉(zhuǎn)向無人值守的運(yùn)行模式[1]，該模式依托某個(gè)地理位置相對(duì)中心的變電站設(shè)置運(yùn)維班駐地，對(duì)轄區(qū)內(nèi)的變電站進(jìn)行管理，根據(jù)規(guī)定，地市公司運(yùn)維班駐地的工作半徑不得大于60千米或者60分鐘車程[2]。變電運(yùn)維班在選擇駐地時(shí)，需要以轄區(qū)內(nèi)變電站的分布情況作為參考，在滿足變電站應(yīng)急處理需求的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地設(shè)置駐地，盡量減少總的行駛路程和時(shí)間[3]。目前國內(nèi)外針對(duì)變電運(yùn)維班駐地選址的研究較少，與其相關(guān)的理論研究多是針對(duì)物流領(lǐng)域[4]。

因此，本文提出一種基于免疫優(yōu)化算法的變電運(yùn)維班駐地選址方法。建立以外勤需求權(quán)重和行駛路程乘積的累加和最小為目標(biāo)函數(shù)，并通過免疫優(yōu)化算法對(duì)模型進(jìn)行求解，該方法能顯著縮短運(yùn)維班總的外勤路程和時(shí)間，具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

2 駐地選址問題數(shù)學(xué)模型

首先對(duì)駐地選址問題做出如下假設(shè)：

（1）運(yùn)維班駐地設(shè)立在轄區(qū)內(nèi)的某個(gè)變電站，不再另行選址;

（2）運(yùn)維班的人員車輛總能滿足轄區(qū)內(nèi)變電站的外勤需求;

（3）一個(gè)變電站僅由一個(gè)運(yùn)維班駐地管轄。

其中，k表示變電站重要度系數(shù)，電壓等級(jí)越高，k的數(shù)值越大，也可根據(jù)是否是樞紐型變電站適當(dāng)調(diào)整k的數(shù)值。 表示巡視需求， 表示操作需求， 表示應(yīng)急需求。三者的數(shù)值可根據(jù)歷年外勤次數(shù)的統(tǒng)計(jì)情況進(jìn)行取平均值等規(guī)范化處理后導(dǎo)入計(jì)算。駐地的設(shè)置應(yīng)優(yōu)先滿足各個(gè)變電站的應(yīng)急需求，同時(shí)兼顧歷年應(yīng)急外勤占其他外勤的比例，故 前的系數(shù)應(yīng)較其他兩者大，本文取0.4作為 前的系數(shù)，其他兩者前的系數(shù)取0.3。

最后用免疫優(yōu)化算法進(jìn)行求解，免疫優(yōu)化算法集成了自然界免疫系統(tǒng)的特性，即產(chǎn)生多樣抗體、自我調(diào)節(jié)、免疫記憶功能特征，是一種能克服其他尋優(yōu)函數(shù)尋優(yōu)過程中難處理的“早熟”問題，最終求得全局最優(yōu)解的智能算法。

3 算例分析

以沿海某地區(qū)變電運(yùn)維班所管轄的變電站為例，該班管轄32座110kV變電站，10座35kV變電站。將所有變電站外勤需求權(quán)重和路網(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過規(guī)范化處理后導(dǎo)入程序。圖1是該變電運(yùn)維班所管轄變電站的分布示意圖，圖中五角星所示變電站的位置不代表變電站的實(shí)際位置，而是將路網(wǎng)行駛路程映射在直角坐標(biāo)系中的相對(duì)位置。圖中東南片區(qū)的變電站分布較為密集，其他片區(qū)的分布較為稀疏，分布沒有規(guī)律可循，以肉眼很難看出哪個(gè)站位于圖中的正中心位置。

圖1中，BW變是依靠人工經(jīng)驗(yàn)設(shè)置的駐地，TB變是通過免疫優(yōu)化算法求解出的駐地，BW變和TB變均位于圖中相對(duì)中心的位置，分析兩個(gè)備選駐地的基本信息可以得出BW變和TB變均為新建110kV戶內(nèi)式變電站，位于交通主干道路邊，交通便利且具有改造成駐地的基本條件。為進(jìn)一步驗(yàn)證所提駐地選址方法的合理性和優(yōu)越性，進(jìn)行備選駐地到各個(gè)變電站的路程和時(shí)間對(duì)比。

以BW變?yōu)轳v地到各個(gè)變電站的平均路程為13.31km，平均時(shí)間為18.21min，以TB變?yōu)轳v地到各個(gè)變電站的平均路程為13.03km，平均時(shí)間為17.8min。從整體平均數(shù)據(jù)來看，設(shè)TB變?yōu)轳v地在滿足各個(gè)變電站外勤需求的基礎(chǔ)上，能減少運(yùn)維班駐地到各個(gè)變電站總的行駛路程和時(shí)間，至此證明了本文所提駐地選址方法的優(yōu)越性和合理性。

4 結(jié)論

針對(duì)變電運(yùn)維班駐地人工選址存在主觀性和隨意性問題，本文提出了一種基于免疫優(yōu)化算法的變電運(yùn)維班駐地選址方法，能減少運(yùn)維班到各個(gè)變電站總的行駛路程和時(shí)間，同時(shí)得到以下結(jié)論：

1）該選址方法引入了外勤需求權(quán)重的概念，可以根據(jù)不同變電站的外勤需求設(shè)置權(quán)重比例，在計(jì)算出轄區(qū)絕對(duì)正中心的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際需要優(yōu)化調(diào)整駐地選址。

2）該選址方法建立以外勤需求權(quán)重和行駛路程乘積的累加和最小為目標(biāo)函數(shù)，并通過免疫優(yōu)化算法對(duì)模型進(jìn)行求解，所選駐地能顯著提升運(yùn)維班的外勤效率。

參考文獻(xiàn)

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