CN106849055A - 一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法，包括以下步骤：1)获取配电网所在区域内原有抢修驻点的数量和坐标以及所有历史故障点的坐标；2)将配电网所在区域根据原有抢修驻点的数量划分为多个子区域，使每个子区域至少含有一个抢修驻点；3)建立配电网抢修驻点优化模型；4)采用多设施韦伯问题方法求解配电网抢修驻点优化模型，得到新配电网抢修驻点坐标。与现有技术相比，本发明具有计算准确、考虑全面、减少资源浪费等优点。

Description

一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法

技术领域

本发明涉及一种驻点优化方法，尤其是涉及一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法。

背景技术

配电网故障抢修效率与人们的生活质量息息相关，直接影响供电可靠率，间接影响到经济效率和社会稳定。而提高电力公司配电网抢修的效率，就是需要采用高效的派单方式，从而减少中间的信息传递流程，确保每张工单都能够及时派发出去，并准确传达到维修人员的手中。

国内常用的配电网抢修模式为传统电力抢修模式和电力移动抢修模式。传统电力抢修模式主要依靠电话来传递信息，存在大量的人工沟通环节，业务流程不连贯，效率低。此外，部分抢修负责单位不能对实际的抢修过程进行有效的监控，无法对抢修人员的工作情况进行规范化管理。电力移动抢修模式是在传统电力抢修模式的基础上，采用分组无线业务的新型电力抢修系统。所有的抢修人员直接通过移动手持终端就可以实时地进行抢修取单和填单等业务操作，大幅减少了电力抢修过程中人工沟通环节，提高了电力抢修的工作效率。电力移动抢修模式相对于传统电力抢修模式，工作流程的连贯性和效率都较高，同时移动抢修系统界面直观，便于操作。

但是，由于现有的配电网抢修驻点在所在的配电网区域中的位置都是固定的，而各个区域中发生故障的情况也各不相同，导致了并非所有的配电网抢修驻点距离所有的故障点的平均加权距离最小，这就会导致资源、时间、人力的浪费，同时也带来了配电网运行的风险，因此需要对配电网区域中的抢修驻点位置进行调整以满足现阶段的抢修需求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法，包括以下步骤：

1)获取配电网所在区域内原有抢修驻点的数量和坐标以及所有历史故障点的坐标；

2)将配电网所在区域根据原有抢修驻点的数量划分为多个子区域，使每个子区域至少含有一个抢修驻点；

3)建立配电网抢修驻点优化模型，配电网抢修驻点优化模型为：

s.t.

w_ij≥0

其中，A_j为第j个历史故障点的坐标，X_i为第i个新配电网抢修驻点坐标，n为子区域内的历史故障点数量，m为子区域内的新配电网抢修驻点数量，w_ij为决策分配权值，w_j为历史故障点的分配权值；

4)采用多设施韦伯问题方法求解配电网抢修驻点优化模型，得到新配电网抢修驻点坐标。

所述的决策分配权值的决定因素包括交通状况、天气状况和时间因素。

所述的交通状况为历史故障点发生的地理位置，包括市区和郊区。

所述的天气状况为历史故障点发生的天气，包括晴天和雨雪天气。

所述的时间因素位历史故障点发生的时间段，包括上下班高峰时段和非高峰时段。

所述的步骤4)具体包括以下步骤：

算法的每一次迭代都包括选址过程和分配过程。令N＝(1,...,n)，A＝(a_j,j∈N)表示所有需求点的位置构成的集合。表示在第t次迭代时A的m个不相交的簇，其中

初始化：提供一个初始划分循环。

步骤1：选址过程：在t次迭代时，选址过程是通过求解m个单设施韦伯问题(SWP)来确定新设施的位置，SWP用下式表示：

求解SWP(1)，对簇用算法1求解

步骤2：分配过程：令r＝0(r是需要被重新分配的需求点的数量)；j＝1，2，…,n,循环：

如果且d_lj＝min_{i＝1,…,m,i≠h}{d_ij}＜d_hj，则r＝r+1；

步骤3：若r＝0,则X＝即为最终解。簇中的需求点被分配给，结束。

算法在需求点分配和设施选址之间不断交替，直到不需要再分配，也就是说，直到所有需求点都不需要从一个设施被分配到另一个设施。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明重新划分了原有的抢修驻点的位置，综合考虑了交通状况、天气状况和时间因素作为决策分配权值，通过用多设施韦伯问题方法求解，得到每个子区域最优的抢修驻点的位置坐标，解决了现有抢修工作因时间、地域、天气和距离造成的资源、时间、人力浪费的问题。()+大数据

附图说明

图1为实施例中A区域驻点优化后的分布图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例：

以城市供电区的两个区的配电网故障抢修驻点配置优化为例进行分析。A区域为城市中心区；B区域为城市郊区。A区域和B区域的抢修资源配置数量如表1所示。

表1抢修资源配置数量汇总表

优化过程可以分别对不同的区域进行^[10]，现在对该区驻点经行优化。该区现有12个驻点，为了便于展示，选取其中6个驻点，以2014年7月的400个故障点作为样本数据，进行驻点位置的优化。

A区域驻点配置优化

已知：①A区现有的6个驻点和400个非电力故障点。驻点和故障点的城市坐标。②故障发生时间段，天气是否恶劣(大雪，暴雨)，所在地区(市区或郊区)。在此例中只考虑了交通、天气、时间这3个因素。优化目标：寻找6个新驻点，使得6个新驻点比6个旧驻点到达400个故障点的平均时间短。

建模过程：

第一步：分析影响驻点到达故障点时间的因素的重要性，即给每个因素一个权重来表示其对达到时间的影响程度。考虑到道路因素：若故障点发生在市区，其权重为w₁₀，若发生在郊区，权重为w₁₁。通过道路因素可将所有故障点分为两个集合B₀和B₁，B₀中故障都发生在市区，B₁中故障都发生在郊区。w₁₀的取值等于400个故障点中发生在市区的故障点所占的比例，w₁₁＝1-w₁₀。考虑到天气这个因素：若故障发生时天气恶劣(有大雪或者暴雨)，其权重为w₂₀，天气良好时，权重为w₂₁。通过天气因素将所有故障点分为两个集合C₀和C₁，C₀中故障发生时天气恶劣，C₁中故障发生时天气良好。w₂₀的取值等于400个故障点中发生大雨或大雪天气时的故障点所占的比例,w₂₁＝1-w₂₀。考虑到时间因素：若故障发生在上下班高峰时段，其权重为w₃₀，其他时段时，权重为w₃₁。通过时间因素将所有故障点分为两个集合D₀和D₁，D₀中故障发生上下班高峰时段，D₁中故障发生在其他时段。w₃₀的取值等于400个故障点中发生在上下班高峰时段的故障点所占的比例,w₃₁＝1-w₃₀。所以每个故障点的权重有三个来源：道路，天气，时间段，记为,k＝0或1。

第二步：6个驻点将400个故障点分成6份。

第三步：每一份中的每个故障点到达对应驻点的加权距离要比到达其他驻点的加权距离小。

第四步：6个驻点的位置要使得所有故障点达到其对应驻点的加权距离总和要最小。

1)优化前

将现有的6个实际驻点分布和400个故障点分布放入一张图中。

2)优化后

如图1所示，图为优化之后的6个驻点。

优化之后的平均加权距离：6个新驻点到400个故障点的平均到达加权距离是2.35(km)。若不考虑因素的影响，只考虑实际物理距离，得到的最小平均距离是2.03(km)，比3.2小。

B区域驻点配置优化

B区现有6个驻点，以2014年7月的300个故障点作为样本数据，进行驻点位置的优化。

已知：①B区现有的6个驻点和300个非电力故障点。驻点和故障点的城市坐标。②故障发生时间段，天气是否恶劣(大雪，暴雨)，所在地区(市区或郊区)。在此例中只考虑了交通、天气、时间这3个因素。优化目标：寻找6个新驻点，使得6个新驻点比6个旧驻点到达300个故障点的平均到达时间短。

优化之后的平均加权距离：6个新驻点到300个故障点的平均到达加权距离是3.34(km)。若不考虑因素的影响，只考虑实际物理距离，得到的最小平均距离是3.12(km)，比4.1小。

优化过程中，综合考虑了道路、天气、时间段等因素，进而得到最短加权距离。

优化过程中，考虑了道路、天气、时间段的因素，所以最优驻点不仅考虑到了实际物理上的距离，还考虑了道路交通情况，因为交通繁忙时，或交通不便利，或天气恶劣时的故障点的权重较大，所以最优故障点会更多的考虑这些不利情况而将其克服掉，从而得到的是在考虑了多个因素之后的加权距离最短。例如在交通繁忙时，虽然最优的实际物理距离最短，但是因为实际距离没有考虑交通的因素，所以在这种情况下，在路上可能会遇到堵车而使得到达时间反会更长。因为加权距离考虑了时间段上下班高峰因素，所以在这种情况下，虽然同样会遇到堵车情况发生，但是通过加权距离选出来的驻点会更靠近故障点而使得到达时间缩短。

电力移动抢修模式是在传统电力抢修模式的基础上，采用分组无线业务的新型电力抢修系统。所有的抢修人员直接通过移动手持终端就可以实时地进行抢修取单和填单等业务操作，大幅减少了电力抢修过程中人工沟通环节，提高了电力抢修的工作效率。电力移动抢修模式相对于传统电力抢修模式，工作流程的连贯性和效率都较高，同时移动抢修系统界面直观，便于操作。

上海首先建立了智能化故障抢修管理系统(Trouble Call Management，TCM)。TCM是国内首套全面投入实际应用的智能化故障抢修管理系统，该系统可处理来源于95598、SCADA、调度登记的故障，覆盖全电压等级。但是，目前TCM系统还存在一些不足之处，需要加强对抢修驻点、抢修车辆、抢修人员、抢修工单发放进行优化设计，在管理上实现标准化管理，加强抢修现场的管控能力，提高抢修服务质量。

Claims (5)

1.一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取配电网所在区域内原有抢修驻点的数量和坐标以及所有历史故障点的坐标；

2)将配电网所在区域根据原有抢修驻点的数量划分为多个子区域，使每个子区域至少含有一个抢修驻点；

3)建立配电网抢修驻点优化模型，配电网抢修驻点优化模型为：

$min\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{w}_{ij}\left|\right|X_i-A_j\left|\right|$

$s.t.\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{w}_{ij}=w_j$

w_ij≥0

其中，A_j为第j个历史故障点的坐标，X_i为第i个新配电网抢修驻点坐标，n为子区域内的历史故障点数量，m为子区域内的新配电网抢修驻点数量，w_ij为决策分配权值，w_j为历史故障点的分配权值；

4)采用多设施韦伯问题方法求解配电网抢修驻点优化模型，得到新配电网抢修驻点坐标。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法，其特征在于，所述的决策分配权值的决定因素包括交通状况、天气状况和时间因素。

3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法，其特征在于，所述的交通状况为历史故障点发生的地理位置，包括市区和郊区。

4.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法，其特征在于，所述的天气状况为历史故障点发生的天气，包括晴天和雨雪天气。

5.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的配电网抢修驻点优化方法，其特征在于，所述的时间因素位历史故障点发生的时间段，包括上下班高峰时段和非高峰时段。