关键词： GIS 配电网抢修；最佳线路；遗传算法
随着我国电力系统的快速发展，我国电网的复杂性日益增加，尤其是在低压配电网中，其面临着不断变迁的道路、建筑物及配电终端用户对供电可靠性及质量的要求。配电网抢修作为配电网主要工作之一，提高抢修效率对于减少停电损失，增强配电网的经济效益具有重要的作用。在配电抢修中，最棘手的问题之一就是确定合理的抢修线路，优化抢修资源，保证配电网故障及时得到恢复。当前GIS系统已在电网中得到了广泛的应用，利用GIS系统可以实现配电网抢修线路的优化，得到配电网的最佳抢修线路。本文基于GIS系统，对配电网抢修最佳线路进行了分析。
1 配电GIS的必要性
在城区基建配网改造工程中开始引入GIS，特别在工程竣工资料电子化移交方面作了要求。在城区已有的GIS管理模式中，设备的相应台账信息、配网的负荷图信息均存储在GIS应用软件中。配电工程改造后，GIS应用系统能及时更改台账，更新负荷图异动管理。在新建配网改造过程中，GIS系统可以导出CAD负荷图，方便办理相关异动手续，查询改造前杆塔型式，有利于工程的开展。GIS能满足配网进行直观、全面、综合、实时的管理要求。因此，GIS在配网管理中的应用就是一个很好的举措，也是主流方向。
在配网中，设备数量的繁多以及涉及面广都是与地理位置直接密切相关，地下和地上有大量的电缆和电线，纵横交错，通过配电室，开启和关闭、设备有效连接，这就造成了配电网比较复杂。传统的数据库管理的关系属性信息、图形信息和空间信息，没有得到相应的管理，导致一些图形信息的基础上的功能不能有效实现。而建设配电GIS技术就能很好地解决以上出现的问题，并且能够有效地提高配网管理的相对水平和服务质量，这是非常重要的一点。
2 配电网的特性分析
由于配电网的分散特性，其管理对象在地理分布上具有点、线、面分布的特点：
（1）配电网中的变压器、开关刀闸和杆塔都是呈现点状分布的，在地里信息系统中可将其抽象为一个点；
（2）配电网中的街道和线路都是以线的形式分布的，其主要反映的是配电网中点与点之间连通的关系；
（3）配电网中的开闭所、变电站及相关的用户单位所构成的供电区域或行政区域都是呈面状分布的；
配电网的分散特性在地理信息系统中所呈现出的点、线、面分布特性并不是孤立存在的，而是在逻辑上具有密切的关系：两点之间存在着杆塔的杆距问题，点与线之间存在着开关刀闸的挂靠问题，点与面之间存在着相关变压器的隶属问题，线与线之间存在着相互交叉和跨越的问题，线与面之间存在着供电范围的隶属问题。配电网的供电范围与输电网相比其比较狭窄，由于配电设施相对集中，这就导致了其容易与其他建筑物产生交叉跨越的问题，且配电设备数量庞大，变动较为频繁，在配电网抢修的过程中需对配电网的这些特性进行综合考虑。
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3 线路最佳抢修路径的模型及改进算法
3.1 数学模型
配电线路的最佳抢修路径的核心问题就是要保证抢修人员到配电网故障点所花费的时间最小。因此，首先应该寻找到故障点和出发点最为临近的交叉路口，假设为S 和T，然后利用GIS，在整个配电网中求从S 到T 的最短路径。应把整个配电网抽象为一个平面图，其中V 表示为顶点的集合，E 表示为边的集合。根据网络拓扑的定义，如果在点到点之间有直接相连的边，则有，否则。为边的权重，其代表着由点到点所需要的时间。经计算所得到的最佳抢修路径应为从S 至T的中间点集合，得到基于GIS的配电网抢修最佳路径模型为：
受到实际道路限速及交叉路口延误等影响，线路的权重应包括两部分，即正常行驶的时间和交叉路口的延误时间。
3.2 改进算法分析
利用人工智能算法中的遗传算法可以对本文所构建的模型进行合理的求解。遗传算法主要内容包括：初始群体的产生、选择、交叉和变异，通过对遗传禁忌搜索算法进行调用可以构建初始群体并完成局部搜索，然后再进入下一代的迭代过程，直至满足要求为止。
通过结合禁忌搜索算法和遗传算法，增强了禁忌搜索算法的爬坡能力的同时弥补了遗传算法局部搜索能力差的不足，但同时也存在一些问题，如算法执行效率较低、整个求解过程对禁忌搜索算法的调用较为频繁，增加了算法的复杂程度，对大规模问题求解能力不足等。在对异常算法进行进化的初期其主要是进行探索，主要是利用了交叉算子对基因空间的探索能力，在较大的解空间中对全局最优解进行搜索。此时，可以以较小的概率来对禁忌搜索算法进行调用。随着样本个体的逐步进化，进行交叉操作的随机性使得群体具有了相似性，这时即可适当地提高禁忌算法的调用概率，在本算法的后期，群体将转向局部搜索过程，此阶段将主要侧重于个体的搜索。在这个阶段由于遗传算法局部搜索的能力较差，因此可以通过调用禁忌搜索算法来实现群体的搜索。
综上所述，本文将遗传算法的进化划分为以下三个阶段：第一个阶段，第二个阶段，第三个阶段，每个阶段调用禁忌搜索算法的概率是不同的，如下式所示：
4 应用情况
利用本文所提出的基于GIS系统的配电网抢修最佳线路分析及计算方法，某市在半年中进行配电网抢修指挥作业时共节约车辆626次，有效降低了配电网抢修的成本，同时也提高了对配电网进行抢修的效率，达到一举多得的目的。
5 结束语
本文基于GIS系统和配电线路抢修特点，对配电网抢修最佳线路进行了分析并提出了优化的算法，并在实践中得到了良好的应用。
参考文献
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论文作者:冯玮迪
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/8
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