[发明专利]基于差分进化算法的输电线路机械除冰次序优化方法

权利要求书

1.一种基于差分进化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：获取架空线路信息和覆冰厚度信息，线路信息包括：各档档距、高差、绝缘子串长度及各绝缘子串偏移量、电线型号参数，覆冰厚度信息即连续档各档的覆冰厚度；

步骤2：随机生成初始种群，包括：M个除冰次序组合，确定进化代数T；

步骤3：计算除冰组合的不平衡力，若不平衡力不在安全范围内，则重新随机生成除冰组合，直到不平衡力在安全范围内，之后计算除冰次序组合的路径；若不平衡力在安全范围内，则直接计算除冰次序组合的路径；

步骤4：建立适应度函数并计算初始种群各个除冰次序组合的适应度；

步骤5：执行种群的变异、修补和交叉，得到新的种群并计算个体的适应度；

步骤6：比较种群与新种群，选择适应度高的个体，并更新种群；

步骤7：判断是否到达迭代终止条件，如果到达，则输出最优除冰次序，否则转步骤5。

2.根据权利要求1所述的一种基于差分进化算法的输电线路机械除冰次序优化方法，其特征在于，步骤2中生成M个除冰次序组合时，对除冰组合采用顺序编码，设其档距号i＝1，2，…，n，每档都被除一次冰且仅一次，个体为一组除冰次序组合，表示为Tt＝(C₁，C₂，…，C_i，…，C_n)，设C_i表示第i个除冰档的档距序号。

3.根据权利要求1所述一种基于差分进化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计算除冰组合的不平衡力所用公式为：

式中：FC——杆塔的不平衡力张力差占最大使用张力的百分比；

△F_i——第i根杆塔除冰过程中所承受的不平衡张力差；

lim_b——电线的计算拉断力；

sec_cof——安全系数；

σ_i+1、σ_i——第i+1档、第i档电线的水平应力(N/mm²)；

A——电线的截面积(mm²)；

n——杆塔的数目。

4.根据权利要求1所述一种基于差分进化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建立适应度函数包括以下步骤：

步骤4-1、确定各杆塔距离1档边上杆塔的距离l_i1：

式中，l_p0——各档档距；

l_i1——各杆塔到1档边上杆塔的距离；

步骤4-2、判断除冰正逆序：

式中，f_i+1——第i+1个除冰档正逆序判断值，1表示正序，0表示逆序；

C_i+1、C_i——第i+1个、第i个除冰档序号；

步骤4-3、根据除冰次序计算每一步路径：

式中，r_i+1——第i+1个除冰档路径；

f_i——第i个除冰档正逆序判断值；

步骤4-4、计算路径占比：

式中，R——一组除冰次序组合的路径占比。

5.根据权利要求1所述一种基于差分进化算法的输电线路机械除冰次序优化方法，其特征在于，步骤5执行变异、修补、交叉，得到新的种群并计算个体的适应度，包括以下步骤：

步骤5-1、使用变异算子产生变异个体，具体过程为：

从当前种群中随机选择三个个体，将两个个体的差值进行缩放，再与第三个个体相加得到一个变异个体，公式表示为：

Y_i(t)＝X_r1(t)+S(X_r2(t)-X_r3(t))

式中Y_i(t)——第t代种群的第i个变异个体，待求值；

X_r1(t)、X_r2(t)、X_r3(t)——第t代种群的任意三个个体，r1、r2、r3是1-M之间随机选择的三个互不相同的整数，S为缩放因子，取值范围[0,1]；

步骤5-2、对落在搜索空间外的个体进行修补：

式中y_ij(t)——第t代变异个体Y_i(t)的第j维，即第j个除冰档；

U_j、L_j——第j维的取值上下限，即除冰档的上下限，为线路档数和1

步骤5-3、执行交叉提高种群多样性，将基准个体和变异个体交叉：

式中u_ij(t)——第t代种群第i个个体的变异交叉后的第j维；

x_ij(t)、y_ij(t)——第t代种群第i个基准个体、变异个体的第j维；

rand_j[0,1]——[0,1]之间的随机数；

Cr——交叉算子，是介于0和1之间的交叉概率；

j_rand——随机选择的除冰档距号。