[发明专利]一种牵引网智能重构自愈方法及系统

权利要求书

1.一种牵引网智能重构自愈方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据牵引网开关拓扑结构将所有开关按顺序排列，并得到开关连接矩阵和区间关联开关矩阵；

对牵引网所有开关进行编码并生成初始种群；利用遗传算法对初始种群进行交叉变异，得到变异种群；其中，对开关的分、合两种状态，采用二进制编码，0对应开关的分状态，1对应开关的合状态，当牵引网AT全并联供电方式时，全线共有25个开关，则一套开关组合对应一个25位的二进制数，随机生成500套所述开关组合，将500套所述开关组合组成二进制矩阵，作为初始种群；且二进制矩阵中每一行具有25个元素，每一行表示一套开关组合对应一种供电方式，且作为初始种群的一个个体；对于初始种群，采用随机个体随机匹配原则进行交叉处理，在二进制矩阵中随机选择两个个体，两个个体中分别随机产生交叉的首位置和末位置，每个个体的首位置和末位置之间的元素组成一个随机片段，两个个体之间交换各自随机片段中的元素；接着遍历二进制矩阵中的每一个个体，随机选择某一个个体，并随机选取该个体中的某一位元素进行变异，所述变异过程为取反；

根据开关连接矩阵和区间关联开关矩阵，采用广度优先的图论搜索算法计算变异种群内每个个体的适配度；其中，遍历变异种群中的每个个体，对于每个个体，根据矩阵L4×m判断该个体是否切除故障区间或失灵开关；若已切除故障区间或失灵开关，则将该个体的初始适配度设置为任一定值；若判断结果为否，则将该个体的初始适配度设置为0；并采用广度优先搜索算法，根据Am×m矩阵，依次计算其他正常区间是否存在最大供电范围；若存在，则在初始适配度的基础上叠加一定值；若不存在则保持初始适配度不变；

根据每个个体的适配度利用自然选择进行优胜劣汰，不断更新变异种群且保持变异种群的个体数不变；其中，自然选择采用罗盘选择法进行优胜劣汰，计算每个个体的适配度占变异种群总适配度占比，变异种群总适配度为所有个体的适配度之和，将所述占比与随机产生的0-1之间的随机数进行比较；若该随机数小于所述占比，则将该个体保留，若该随机数大于等于所述占比，则淘汰该个体，从变异种群内删除，并将保留下来的个体通过选择方式将变异种群补齐至原来的数量，保持变异种群总的个体数不变；

从变异种群中选择适配度最高的个体生成最优供电方案，并与重构前开关状态相比较，生成重构自愈方案。

2.根据权利要求1所述的一种牵引网智能重构自愈方法，其特征在于，

根据牵引网开关拓扑结构将所有开关按从电源端到线路端，从下行到上行，从断路器到隔开的顺序排列，并得到开关连接矩阵Am×m和区间关联开关矩阵L4×m；其中，Am×m表示开关之间的连接关系，L4×m表示区间连接开关关系，m表示开关个数；当牵引网AT全并联供电方式时，m为25，包括四个区间；

开关连接矩阵Am×m中，若开关与开关之间存在电气连接，则值为1，若不存在，则值为0；

区间关联开关矩阵L4×m中，若开关与区间直接连接，则值为1，若不直接连接，则值为0。

3.根据权利要求1所述的一种牵引网智能重构自愈方法，其特征在于，

当牵引网发生区间故障时，对于每个个体，根据L4×m矩阵判断该个体中的每个开关与该故障区间是否关联；

对于个体中与该故障区间关联的开关，依次判断关联的开关的状态；若个体中与该故障区间关联的每个开关状态均为分位，则将该个体的初始适配度设置为100；

若检测到个体中与该故障区间关联的开关状态为合位，则将该个体的初始适配度设置为0；接着对于每个正常区间，根据L4×m矩阵判断该个体中的每个开关与该正常区间是否关联；

对于个体中与该正常区间直接连接的开关，根据矩阵Am×m，从变压器低压侧断路器开始作为第一个开关，依次搜寻该正常区间内，第一个开关到与该正常区间直接连接的开关之间是否存在连通路径，若存在连通路径则在初始适配度的基础上叠加50；若不存在则保持初始适配度不变。

4.根据权利要求1所述的一种牵引网智能重构自愈方法，其特征在于，在从变异种群中选择适配度最高的个体生成最优供方案之前，直到完成指定迭代次数时，停止更新变异种群，得到目标种群，从目标种群中选择适配度最高的个体生成最优供电方案，所述指定迭代次数大于等于十次。