[发明专利]一种基于数据通信可靠性的单负载决策优化方法

摘要

本发明提供一种基于数据通信可靠性的单负载决策优化方法，该方法包括以下步骤分析所述智能电网数据通信的可靠性；定义缓征负载的动作空间L和状态空间A(l)；推导出所述缓征负载的转移概率矩阵；定义缓征负载的瞬时成本函数；建立CMDP模型，得出单负载最优调度策略。本发明提供的方法通过建立基于家庭区域网和邻域网网关可靠性的约束马尔可夫决策过程模型，对智能电网数据通信可靠性进行了分析，采用单负载决策进行缓征负载调度，因此，减少了智能电网数据通信不可靠对决策策略的影响，实现了电力消耗成本的最小化。

主权项

一种基于数据通信可靠性的单负载决策优化方法；所述单负载为缓征负载；该方法包括以下步骤：A.分析智能电网数据通信的可靠性；B.定义缓征负载的动作空间和状态空间；C.推导出所述缓征负载的转移概率矩阵；D.定义缓征负载的瞬时成本函数；E.建立CMDP模型，得出单负载最优调度策略；所述步骤A中，所述分析包括：通过马尔可夫链模型化家庭区域网和邻域网网关的状态，并得出智能电网数据通信设施连接状态的转移概率矩阵Ccon；所述网关的状态包括可用状态和维修状态；所述步骤B中，所述定义包括从负载运作阶段状态、等待状态、电价状态和智能电网数据通信设施的连接状态来定义所述状态空间；从运行状态和推迟状态来定义所述动作空间；所述步骤C所述推导包括：C‑1.从运行阶段状态、等待状态和动作空间的取值状态得出转移概率；C‑2.从电价状态和通信设施的连接状态得出所述缓征负载的转移概率矩阵；所述步骤C‑1中，当动作空间为运行状态时，从状态(si,wj)到状态(sm,wn)的所述转移概率为表达式(1)所示，其中，S表示负载当前的运作阶段状态，{s0,...smax}表示所有的运作阶段；W表示负载的等待状态，{w1,...,wmax}表示所有的等待状态的集合；α(si,wj)表示缓征负载在一个等待时间段内完成运行阶段si的概率：当动作空间为推迟状态时，从状态(si,wj)到状态(sm,wn)的所述转移概率为表达式(2)所示：所述步骤C‑2中，所述缓征负载的转移概率矩阵为下式(3)所示：Ta=CconG⊗Qa---(3)]]>式中，G表示电价的转移概率矩阵；a表示动作空间的状态值，取值为0或1；当Ccon表示可连接时，缓征负载可观察到价格信息，可获得电价转移概率矩阵G；当Ccon表示不可连接时，G表示单位矩阵；所述步骤D中，所述瞬时成本函数用下式(4)表示：式中，β0(s)表示缓征负载在运行阶段s时执行运行动作所消耗的电力；β1(s,w)表示缓征负载在运行阶段s、等待状态w时执行推迟动作所消耗的电力；p表示智能电网数据通信设施连接正常时决策者观察到的价格；表示智能电网数据通信设施断开时所取得的平均价格；所述步骤E中，所述CMDP模型用式(5)‑(8)表示：s.t.φ(l,a＝1)＝0,w＝wmax               (6)Σa∈Aφ(l1,a)=Σl∈LΣa∈Aφ(l,a)T(l1|l,a),l1∈L---(7)]]>Σl∈LΣa∈Aφ(l,a)=1,φ(l,a)>0---(8)]]>式中，表示状态l和动作a的平稳概率，T(l1|l,a)表示执行动作a时空间状态从l转移到l1的转移概率，l为状态，L为状态空间；约束条件(6)表明当到达最大等待状态wmax时缓征负载必须执行“运行”动作，约束条件(7)满足查普曼‑科尔莫戈罗夫等式；所述步骤E包括：得到最优平稳状态以推算所述单负载最优调度策略；如下表达式(9)所示：φ*(l,a)=argminφ(l,a)Σl∈LΣa∈Aφ(l,a)γ(l,a);---(9)]]>所述单负载最优调度策略π*(l,a)为状态空间为l时执行动作a的概率，该调度策略用下式(10)表示：式中，A为动作空间。