CN112668940A - 基于共享性的地铁供电系统运行评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种本基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，所述方法主要包含以下三个步骤：1)获取地铁运行数据、历史数据、供电数据等，并对其进行数据预处理；2)构建基于资源共享的计及地铁安全性、可靠性和经济性的评价体系；3)基于模糊狼群算法进行地铁供电系统运行评估。本发明能够对地铁供电系统进行实时动态运行评估，能够全面评估地铁供电系统的运行状态，有利于电力人员对地铁供电系统的维护及安全措施预防的工作，为电网调度、规划以及运行管理人员的决策工作提供重要的依据，对改善电网运行的安全性与质量有着重大意义。

Description

基于共享性的地铁供电系统运行评估方法

技术领域

本发明涉及地铁运行评估方法技术领域，尤其涉及一种基于共享性的地铁供电系统运行评估方法。

背景技术

随着我国地铁的高速发展，地铁的运行安全问题引起人们的高度关注。地铁的供电系统作为地铁列车的动力来源，主要负责给列车提供持续的动力从而保证列车稳定运行。据统计，近年来地铁由于供电因素发生安全事故在所有事故原因中排名第二，且一旦供电系统发生故障，不仅会造成列车的无法运行，还可能会危及乘客安全，造成严重的后果。因此地铁供电系统的安全风险问题尤为重要，为此学者们展开了相关研究工作，从静态风险分析评估到动态风险分析评估，分析评估方法在不断演进。

目前的研究中，电网领域的运行评估大多数评价方法都是静态分析，且主要针对配电网而言进行的，主要采用的数据大都是历史数据统计或蒙特卡罗试验的方法得到。该类方法可以对系统的风险进行一定程度的刻画，但其弊端是无法反映系统的风险传播演化过程，则对复杂的地铁系统的运行安全性和可靠性的严重度评价结果就缺乏系统性，难以做到客观、准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够全面、正确的评估地铁运行的效能，且评估结果准确性高的基于共享性的地铁供电系统运行评估方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，其特征在于包括如下步骤：

获取构建评价体系所需要的数据，并对数据进行预处理；

通过预处理后的数据构建基于资源共享的安全性、可靠性和经济性的地铁供电系统运行评估指标体系；

基于模糊狼群算法进行地铁供电系统运行评估。

进一步的技术方案在于：构建评价体系所需要的数据包括地铁运行数据、历史数据和供电数据。

进一步的技术方案在于：获取的数据还包括地铁结构信息、地铁牵引站位置及容量信息、地铁负荷信息、地铁运行信息、可靠性需求信息和地铁故障信息。

进一步的技术方案在于：所述预处理包括数据去噪处理、对采集缺失的数据进行补充处理、对有误或超过许可范围的数据进行修正处理，并将处理后的数据提供给评估指标体系使用。

进一步的技术方案在于：所述安全性指标是指地铁牵引站负载情况指标、应对风险能力指标和协调共享能力指标；

所述地铁牵引站负载情况指标包括独立站负载能力分析以及共享站负载能力分析，为实现资源共享，降低地铁投资，新建地铁站利用已有牵引站进行多端电源供电；

所述应对风险能力指标包括地铁供电故障时共享牵引站的转供能力指标和地铁系统故障发生概率指标；

所述协调共享能力指标是指在整个地铁供电系统中各站点容量的共享能力指标。

进一步的技术方案在于：所述可靠性指标包括地铁供电系统可靠性指标、地铁设备可靠性指标和共享方案可靠性指标；

所述地铁供电系统可靠性指标包括历史故障次数、历史平均故障时间和共享牵引站供电可靠率；

所述地铁设备可靠性指标包括牵引逆变器电容故障故障率、牵引电机故障率和地铁供电系统的直流电缆击穿概率；

所述共享方案可靠性指标是指共享方案下系统发生故障时地铁应对故障的能力指标。

进一步的技术方案在于：所述经济性指标包括地铁综合经济性指标、地铁建设经济性指标以及地铁运行经济性指标；

所述地铁综合经济性指标包括地铁系统线损率、峰谷差率和最大负荷持续时间指标；

所述地铁建设经济性指标包括地铁共享建设方案线路增加费用指标和牵引站建设节约费用指标；

所述地铁运行经济性指标包括地铁资源共享后地铁线路及牵引站的负载率与经济运行负载率的偏差、高损线路及牵引站占比和年运行维护费用指标。

进一步的技术方案在于：所述模糊狼群算法的基本步骤如下：

步骤1：构建地铁运行评估指标构造矩阵，求各指标因素权重并进行一致性检验，根据评判因素权重计算结果进行模糊综合评判，确定各因素隶属度；

步骤2：将各因素按照隶属度进行排序，初始化狼群算法；

步骤3：采用精英探狼寻优法根据迭代公式进行迭代；

步骤4：将迭代结果代入优化目标函数得出适应值，计算地铁系统的运行评估结果。

进一步的技术方案在于：所述精英探狼寻优法是指每次狼群跟随探狼进行狩猎迭代时，计算全部狼的适应度值进行计算并排序，选择前s％构成精英探狼群XL_i，然后算取XL_i的中心：

式中：T表示精英蜂群个数，取值为sZ％。

为了提高算法寻优能力，狼群中探狼和其余狼更改寻优方式为：

X_ij(t+1)＝XLC_j+ωε[Gbest_j-X_kj(t)]

式中：ε为随机数，取值为[0,1]；Gbest_j为第j维的当前全局最优，ω为递减惯性权重，计算公式为：

式中：D、D_max分别为当前迭代次数和最大迭代次数。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法在进行地铁系统运行评估时，综合考虑地铁建设期、运行期等不同阶段的数据，能够全面、正确的评估地铁运行的效能，提高地铁的能源、设备的利用率；在进行评估指标体系建立时，充分考虑地铁资源共享所带来的影响，随着地铁的普及，地铁牵引站资源共享已经成为一种趋势，必须在地铁评估中将资源共享纳入考虑；采用模糊精英狼群算法进行地铁运行评估，通过指标模糊处理和多种群的轮流迭代，完成地铁运行评估，保证了评估结果的准确性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例所述方法的主流程图；

图2是本发明实施例所述方法中模糊精英狼群算法流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明实施例公开了一种基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，包括如下步骤：

1)获取构建评价体系所需要的数据，并对数据进行预处理；

2)通过预处理后的数据构建基于资源共享的安全性、可靠性和经济性的地铁供电系统运行评估指标体系；

3)基于模糊狼群算法进行地铁供电系统运行评估。

具体的，构建评价体系所需要的数据包括地铁运行数据、历史数据和供电数据，还包括地铁结构信息、地铁牵引站位置及容量信息、地铁负荷信息、地铁运行信息、可靠性需求信息和地铁故障信息等。对以上数据进行预处理，预处理包括数据去噪处理、对采集缺失的数据进行补充处理、对有误或超过许可范围的数据进行修正处理，并将处理后的数据提供给评估指标体系使用。

具体的，步骤2)中的基于资源共享的安全性指标是指地铁牵引站负载情况指标、应对风险能力指标和协调共享能力指标。

地铁牵引站负载情况指标包括独立站负载能力分析以及共享站负载能力分析，为实现资源共享，降低地铁投资，新建地铁站利用已有牵引站进行多端电源供电。

应对风险能力指标包括地铁供电故障时共享牵引站的转供能力指标和地铁系统故障发生概率指标。

协调共享能力指标是指在整个地铁供电系统中各站点容量的共享能力指标。

具体的，步骤2)中的基于资源共享的可靠性指标是地铁供电系统可靠性指标、地铁设备可靠性指标和共享方案可靠性指标。

地铁供电系统可靠性指标包括历史故障次数、历史平均故障时间和共享牵引站供电可靠率。

地铁设备可靠性指标包括牵引逆变器电容故障故障率、牵引电机故障率和地铁供电系统的直流电缆击穿概率。

共享方案可靠性指标是指共享方案下系统发生故障时地铁应对故障的能力指标。

具体的，步骤2)中的基于资源共享的经济性指标包括地铁综合经济性指标、地铁建设经济性指标以及地铁运行经济性指标。

所述地铁综合经济性指标包括地铁系统线损率、峰谷差率和最大负荷持续时间指标；

所述地铁建设经济性指标包括地铁共享建设方案线路增加费用指标和牵引站建设节约费用指标；

所述地铁运行经济性指标包括地铁资源共享后地铁线路及牵引站的负载率与经济运行负载率的偏差、高损线路及牵引站占比、年运行维护费用指标。

具体的，步骤3)所述模糊狼群算法的基本步骤如下：

步骤3-1)：构建地铁运行评估指标构造矩阵，求各指标因素权重并进行一致性检验，根据评判因素权重计算结果进行模糊综合评判，确定各因素隶属度。

步骤3-2)：将各因素按照隶属度进行排序，初始化狼群算法；

步骤3-3)：采用精英探狼寻优法根据迭代公式进行迭代；

步骤3-4)：将迭代结果代入优化目标函数得出适应值，计算地铁系统的运行评估结果。

进一步的，精英探狼寻优法是指每次狼群跟随探狼进行狩猎迭代时，计算全部狼的适应度值进行计算并排序，选择前s％构成精英探狼群XL_i，然后算取XL_i的中心：

式中：T表示精英蜂群个数，取值为sZ％。

为了提高算法寻优能力，狼群中探狼和其余狼更改寻优方式为：

X_ij(t+1)＝XLC_j+ωε[Gbest_j-X_kj(t)]

式中：ε为随机数，取为[0,1]；Gbest_j为第j维的当前全局最优，ω为递减惯性权重，计算公式为：

式中：D、D_max分别为当前迭代次数和最大迭代次数。

Claims (9)

1.一种基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，其特征在于包括如下步骤：

获取构建评价体系所需要的数据，并对数据进行预处理；

通过预处理后的数据构建基于资源共享的安全性、可靠性和经济性的地铁供电系统运行评估指标体系；

基于模糊狼群算法进行地铁供电系统运行评估。

2.如权利要求1所述的基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，其特征在于：构建评价体系所需要的数据包括地铁运行数据、历史数据和供电数据。

3.如权利要求2所述的基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，其特征在于：获取的数据还包括地铁结构信息、地铁牵引站位置及容量信息、地铁负荷信息、地铁运行信息、可靠性需求信息和地铁故障信息。

4.如权利要求1所述的基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，其特征在于：所述预处理包括数据去噪处理、对采集缺失的数据进行补充处理、对有误或超过许可范围的数据进行修正处理，并将处理后的数据提供给评估指标体系使用。

5.如权利要求1所述的基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，其特征在于：

所述安全性指标是指地铁牵引站负载情况指标、应对风险能力指标和协调共享能力指标；

所述地铁牵引站负载情况指标包括独立站负载能力分析以及共享站负载能力分析，为实现资源共享，降低地铁投资，新建地铁站利用已有牵引站进行多端电源供电；

所述应对风险能力指标包括地铁供电故障时共享牵引站的转供能力指标和地铁系统故障发生概率指标；

所述协调共享能力指标是指在整个地铁供电系统中各站点容量的共享能力指标。

6.如权利要求1所述的基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，其特征在于：所述可靠性指标包括地铁供电系统可靠性指标、地铁设备可靠性指标和共享方案可靠性指标；

所述地铁供电系统可靠性指标包括历史故障次数、历史平均故障时间和共享牵引站供电可靠率；

所述地铁设备可靠性指标包括牵引逆变器电容故障故障率、牵引电机故障率和地铁供电系统的直流电缆击穿概率；

所述共享方案可靠性指标是指共享方案下系统发生故障时地铁应对故障的能力指标。

7.如权利要求1所述的基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，其特征在于：所述经济性指标包括地铁综合经济性指标、地铁建设经济性指标以及地铁运行经济性指标；

所述地铁综合经济性指标包括地铁系统线损率、峰谷差率和最大负荷持续时间指标；

所述地铁建设经济性指标包括地铁共享建设方案线路增加费用指标和牵引站建设节约费用指标；

所述地铁运行经济性指标包括地铁资源共享后地铁线路及牵引站的负载率与经济运行负载率的偏差、高损线路及牵引站占比和年运行维护费用指标。

8.如权利要求1所述的基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，其特征在于，所述模糊狼群算法的基本步骤如下：

步骤1：构建地铁运行评估指标构造矩阵，求各指标因素权重并进行一致性检验，根据评判因素权重计算结果进行模糊综合评判，确定各因素隶属度；

步骤2：将各因素按照隶属度进行排序，初始化狼群算法；

步骤3：采用精英探狼寻优法根据迭代公式进行迭代；

步骤4：将迭代结果代入优化目标函数得出适应值，计算地铁系统的运行评估结果。

9.如权利要求8所述的基于共享性的地铁供电系统运行评估方法，其特征在于，所述精英探狼寻优法是指每次狼群跟随探狼进行狩猎迭代时，计算全部狼的适应度值进行计算并排序，选择前s％构成精英探狼群XL_i，然后算取XL_i的中心：

式中：T表示精英蜂群个数，取值为sZ％。

为了提高算法寻优能力，狼群中探狼和其余狼更改寻优方式为：

X_ij(t+1)＝XLC_j+ωε[Gbest_j-X_kj(t)]

式中：ε为随机数，取值为[0,1]；Gbest_j为第j维的当前全局最优，ω为递减惯性权重，计算公式为：

式中：D、D_max分别为当前迭代次数和最大迭代次数。

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