基于適應(yīng)度的配電網(wǎng)多故障搶修任務(wù)分配策略

陳廣宇 ，柳慧琴 ，邱文祥 ，李大興 ，盧志剛 ，馮 濤

（1.國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司承德供電公司，河北 承德 067000；2.燕山大學(xué) 電力電子節(jié)能與傳動(dòng)控制河北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 秦皇島 066004；3.山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 太原 030000）

0 引言

近年來，國(guó)內(nèi)頻繁發(fā)生各種各樣的自然災(zāi)害如地震、雪災(zāi)、臺(tái)風(fēng)等，這些自然災(zāi)害給電力系統(tǒng)造成很大的破壞，導(dǎo)致配電網(wǎng)發(fā)生多處惡劣故障。以往工程單位的實(shí)際搶修調(diào)度一般是由決策者依照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，且其經(jīng)驗(yàn)都來源于故障較少的情況，而針對(duì)發(fā)生故障較多的情況，僅靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)度，缺少定量分析的基礎(chǔ)，所作決策往往并非是最優(yōu)和最有效的。同時(shí)，由于自然災(zāi)害引起的失電會(huì)給人民的生產(chǎn)和生活造成諸多不便，因此如何合理分配有限的搶修人員和物資，盡快恢復(fù)供電、完成搶修任務(wù)，成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題。

目前，電網(wǎng)大面積停電問題的研究主要集中在電網(wǎng)應(yīng)急管理［1-2］、電力應(yīng)急物資調(diào)度［3-4］、電力小隊(duì)的調(diào)派問題［5］，所提出的是廣泛的政策性的指導(dǎo)，沒有涉及到具體實(shí)際策略的制定；配電網(wǎng)故障問題的研究主要針對(duì)開關(guān)操作的故障恢復(fù)［6-9］、搶修路徑［10］的優(yōu)化以及不同的現(xiàn)代通信技術(shù)在電力故障搶修中的應(yīng)用［11］。文獻(xiàn)［12］建立了配電網(wǎng)發(fā)生多處故障情況下的搶修策略優(yōu)化模型，提出一種基于遺傳拓?fù)浠旌纤惴ǖ膶?yōu)策略，但其僅考慮了一個(gè)搶修小隊(duì)執(zhí)行搶修任務(wù)。文獻(xiàn)［13］將配電網(wǎng)開關(guān)操作作為虛擬故障點(diǎn)，建立了配電網(wǎng)多故障情況下的故障搶修和故障恢復(fù)相結(jié)合的多目標(biāo)優(yōu)化模型，并考慮多隊(duì)協(xié)同搶修的恢復(fù)策略，但并未考慮搶修前期的搶修小隊(duì)、物資倉庫與配電網(wǎng)搶修故障任務(wù)之間的適應(yīng)程度不同所帶來的任務(wù)分配問題。關(guān)于任務(wù)分配目前研究主要集中于機(jī)器人任務(wù)分配［14］、計(jì)算機(jī)多處理器分配［15］問題以及協(xié)同設(shè)計(jì)［16］問題中的任務(wù)分配。

綜上所述，本文量化了配電網(wǎng)搶修故障任務(wù)、搶修小隊(duì)和物資倉庫的模型，并引入了適應(yīng)度［17］的概念來描述三者之間的適應(yīng)程度，以實(shí)現(xiàn)每個(gè)故障任務(wù)的最優(yōu)分配。

1 配電網(wǎng)搶修故障任務(wù)分配的基本策略

假定初始全局搶修任務(wù) T=｛t1，t2，…，tj，…，tn｝由n 個(gè)故障任務(wù)組成，搶修小隊(duì)集合 R=｛r1，r2，…，ri，…，rq｝有 q 個(gè)搶修小隊(duì)，物資倉庫集合 W=｛w1，w2，…，wk，…，wp｝由p個(gè)物資倉庫組成?，F(xiàn)要求依據(jù)一定的分配原則將全局搶修任務(wù)T分配給搶修小隊(duì)集合R和物資倉庫集合W。對(duì)于搶修小隊(duì)集合R，各個(gè)搶修小隊(duì)具有不同的搶修能力；對(duì)于物資倉庫集合W，各個(gè)物資倉庫配備的物資也是不同的，因此任務(wù)分配需實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。

a.實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的搶修小隊(duì)到故障任務(wù)的映射。全局搶修任務(wù)T中的故障任務(wù)對(duì)搶修小隊(duì)能力的要求有差異，每個(gè)搶修小隊(duì)的能力配置也有差異，因此分配給每個(gè)搶修小隊(duì)與自身能力最匹配的故障任務(wù)，可以提高搶修的效率。

b.實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的物資倉庫到故障任務(wù)的映射。全局搶修任務(wù)T中的故障任務(wù)對(duì)物資配備的要求有差異，每個(gè)物資倉庫的物資配備也有差異，因此分配給每個(gè)物資倉庫與自身物資配備最匹配的故障任務(wù)，可以充分利用現(xiàn)有資源。

c.讓優(yōu)先級(jí)高的故障任務(wù)先得到執(zhí)行。對(duì)于配電網(wǎng)而言，由于其輻射狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的約束，故障任務(wù)之間會(huì)有上下級(jí)帶電依賴關(guān)系，這種依賴使得故障任務(wù)具有不同的執(zhí)行優(yōu)先級(jí)，先執(zhí)行優(yōu)先級(jí)高的故障任務(wù)可以使全局任務(wù)完成得更好、更有效率。

d.保證執(zhí)行進(jìn)度快的故障任務(wù)不受搶修現(xiàn)場(chǎng)的突發(fā)情況影響。

通常4個(gè)任務(wù)分配目標(biāo)無需全部實(shí)現(xiàn)，具體選用哪幾個(gè)目標(biāo)可以根據(jù)全局任務(wù)的需要來確定。為了有效地統(tǒng)一4個(gè)目標(biāo)，本文提出了基于適應(yīng)度的配電網(wǎng)多故障搶修任務(wù)分配策略。

2 配電網(wǎng)搶修故障任務(wù)、搶修小隊(duì)和物資倉庫模型

為提高配電網(wǎng)故障搶修任務(wù)分配策略的通用性，對(duì)配電網(wǎng)故障搶修涉及到的故障任務(wù)、搶修小隊(duì)和物資倉庫分別建立模型。

2.1 故障任務(wù)模型

故障任務(wù)tj的模型中包含以下參數(shù)。

a.Bj，m：故障任務(wù)tj是否包括第m類故障的標(biāo)志。該參數(shù)為0或1的二值變量，包括第m類故障時(shí)取1，否則取0。

b.Qj，m：第m類故障對(duì)故障任務(wù)tj的影響程度。該參數(shù)為常量，取值范圍為0～1，文中假定每個(gè)故障任務(wù)都只是一種故障類型，其影響程度為1。

c.Mj，l：搶修故障任務(wù) tj是否需要第 l類物資的標(biāo)志。該參數(shù)為0或1的二值變量，需要第l類物資時(shí)取1，否則取0。

d.Wj，l：搶修故障任務(wù) tj所需第 l類物資的強(qiáng)度。該參數(shù)為常量，取值范圍為0～1，文中假定每個(gè)故障任務(wù)對(duì)所需的第l類物資的強(qiáng)度為1。

e.Pj：搶修優(yōu)先級(jí)。在正常情況下是常量，但當(dāng)配電網(wǎng)故障搶修現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生突發(fā)情況時(shí)會(huì)發(fā)生變化，表示故障任務(wù)的搶修優(yōu)先順序。

f.Ij：總工作量。該參數(shù)為常量，文中用搶修所需的總搶修時(shí)間τj來表示。

g.Ij，c（t）：已完成工作量。該參數(shù)為變量，隨搶修任務(wù)進(jìn)展而更新，文中用搶修已經(jīng)進(jìn)行的時(shí)間τj，c來表示。

h.Sqxj：搶修狀態(tài)，表示故障任務(wù)tj的搶修進(jìn)行狀態(tài)。

2.2 搶修小隊(duì)模型

搶修小隊(duì)ri的模型中包含以下參數(shù)。

a.Di，m：搶修小隊(duì)ri是否可以搶修第m類故障的標(biāo)志，可以為1，否則為0。

b.Li，m：搶修小隊(duì)ri搶修第m類故障的水平。該參數(shù)為常量，反映的是小隊(duì)搶修第m類故障的水平和能力，其取值由故障發(fā)生時(shí)小隊(duì)的實(shí)際搶修水平?jīng)Q定，搶修小隊(duì)解決第m類故障的能力越強(qiáng)，則Li，m越大，取值范圍為 0～1。

c.Xi（t）：搶修小隊(duì) ri當(dāng)前所選擇的故障任務(wù)編號(hào)。該參數(shù)為變量，其取值由搶修小隊(duì)所選故障任務(wù)決定。

2.3 物資倉庫模型

物資倉庫wk的模型中包含以下參數(shù)。

a.Sk，l：物資倉庫wk是否配備第l類物資的標(biāo)志，配備時(shí)取1，否則取0。

b.Zk，l：物資倉庫 wk配備第 l類物資的程度。該參數(shù)為常量，反映的是物資倉庫配備第l類物資的滿足程度，其取值由故障發(fā)生時(shí)倉庫實(shí)際配備的物資種類和數(shù)量決定，物資倉庫配備的第l類物資越多，則 Zk，l越大，其取值范圍為 0～1。

提出以上模型后，本文任務(wù)分配策略的制定有以下幾點(diǎn)限定條件：

a.未去現(xiàn)場(chǎng)搶修之前，認(rèn)為分配給各故障任務(wù)的單搶修小隊(duì)能力和搶修物資均可以滿足故障任務(wù)的需求，且不考慮各小隊(duì)和各物資倉庫到故障任務(wù)的車程時(shí)間，同時(shí)實(shí)際搶修中發(fā)生特殊情況與前期任務(wù)分配無關(guān)；

b.物資倉庫已有物資種類的數(shù)量無限大；

c.文中出現(xiàn)物資或小隊(duì)能力不足都是在搶修進(jìn)行過程中發(fā)現(xiàn)的；

d.已經(jīng)開始搶修故障任務(wù)且未出現(xiàn)物資不足或能力不足的小隊(duì)不能中斷當(dāng)前任務(wù)，需執(zhí)行完當(dāng)前任務(wù)后才可再去搶修新故障任務(wù)。

3 基于適應(yīng)度的配電網(wǎng)多故障搶修任務(wù)分配策略

基于適應(yīng)度的配電網(wǎng)多故障搶修任務(wù)分配策略主要涉及適應(yīng)度模型的建立和基于該模型的任務(wù)分配策略兩方面的工作。

3.1 適應(yīng)度

為實(shí)現(xiàn)上述4條任務(wù)分配目標(biāo)，引入適應(yīng)度概念。設(shè)fj為故障任務(wù)tj的適應(yīng)度，它由外部適應(yīng)度和內(nèi)部適應(yīng)度2個(gè)分量構(gòu)成。

a.外部適應(yīng)度。外部適應(yīng)度是從故障任務(wù)與搶修小隊(duì)以及與物資倉庫的適應(yīng)程度來考慮的，它反映了故障任務(wù)對(duì)小隊(duì)能力、物資的需求與搶修小隊(duì)的能力配置、物資倉庫的物資配備的適應(yīng)程度，其值越大說明故障任務(wù)在小隊(duì)搶修能力、物資需求方面越適應(yīng)搶修小隊(duì)和物資倉庫。外部適應(yīng)度分量的引入是為了實(shí)現(xiàn)第1節(jié)中的任務(wù)分配目標(biāo)a、b。

b.內(nèi)部適應(yīng)度。內(nèi)部適應(yīng)度是完全從故障任務(wù)自身因素來考慮的適應(yīng)度，它反映了在當(dāng)前情況下執(zhí)行故障任務(wù)的合適程度，由故障任務(wù)的優(yōu)先順序和搶修完成進(jìn)度來反映。內(nèi)部適應(yīng)度分量的引入是為了實(shí)現(xiàn)第1節(jié)中的分配目標(biāo)c、d。

3.1.1 外部適應(yīng)度

外部適應(yīng)度由小隊(duì)適應(yīng)度分量和物資適應(yīng)度分量2個(gè)分量構(gòu)成。

小隊(duì)適應(yīng)度XDij為搶修小隊(duì)ri與故障任務(wù)tj之間的小隊(duì)適應(yīng)度，它從故障任務(wù)和搶修小隊(duì)兩方面來考慮，反映了故障任務(wù)對(duì)搶修小隊(duì)的能力需求與搶修小隊(duì)的能力配置是否適應(yīng)，與搶修任務(wù)的進(jìn)展沒有關(guān)系，當(dāng)確定了搶修小隊(duì)和其搶修故障任務(wù)后該值為一定值。搶修小隊(duì)ri執(zhí)行故障任務(wù)tj的能力越強(qiáng)，則故障任務(wù)tj對(duì)于搶修小隊(duì)ri的小隊(duì)適應(yīng)度越大。

進(jìn)行歸一化處理后的XDij如式（1）所示。

物資適應(yīng)度WZjk反映物資倉庫wk所配備搶修物資滿足故障任務(wù)tj的物資需求的程度，物資倉庫配備物資越滿足故障任務(wù)的物資需求，則故障任務(wù)tj對(duì)于物資倉庫wk的物資適應(yīng)度越大。歸一化處理后的WZijk如式（3）所示。

對(duì)上述2個(gè)適應(yīng)度分量進(jìn)行加權(quán)組合，可以得到外部適應(yīng)度的計(jì)算公式，設(shè)Ej，ik為故障任務(wù)tj對(duì)于搶修小隊(duì)ri和物資倉庫wk的外部適應(yīng)度，其表達(dá)式為：

其中，ω1和ω2為小隊(duì)適應(yīng)度和物資適應(yīng)度的權(quán)重系數(shù)。

3.1.2 內(nèi)部適應(yīng)度

內(nèi)部適應(yīng)度優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度分量和進(jìn)度適應(yīng)度分量由2個(gè)分量構(gòu)成。

優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度反映了故障任務(wù)的優(yōu)先順序，任務(wù)執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)越高，優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度分量越大。

設(shè)YXj（t）表示故障任務(wù)tj在t時(shí)刻的優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度分量，其表達(dá)式為：

對(duì)YXj（t）進(jìn)行歸一化處理，優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度分量可重新寫成：

本文中Pj不是人為給定任意一個(gè)數(shù)值，而是由配電網(wǎng)故障后所造成的社會(huì)期望缺電量EENS（Expected Energy Not Serve）［18］的最小值所確定。

以停電經(jīng)濟(jì)損失最小為目標(biāo)［18］，EENS主要由各停電負(fù)荷的功率值、車程時(shí)間和故障預(yù)計(jì)修復(fù)時(shí)間和各停電負(fù)荷的負(fù)荷等級(jí)三部分確定，最終由此得到的各個(gè)故障任務(wù)的優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度既考慮了故障位置（即同一分支線的故障盡量同時(shí)搶修），同時(shí)也考慮了不同用戶負(fù)荷對(duì)搶修時(shí)間的需求，是一個(gè)綜合最優(yōu)的結(jié)果。

進(jìn)度適應(yīng)度反映了故障任務(wù)的執(zhí)行進(jìn)度，故障任務(wù)進(jìn)度越快，進(jìn)度適應(yīng)度分量越大。

設(shè)JDj（t）表示故障任務(wù)tj在t時(shí)刻的進(jìn)度適應(yīng)度分量，其表達(dá)式［17］為：

對(duì)JDj（t）進(jìn)行歸一化處理，進(jìn)度適應(yīng)度分量可重新寫成：

對(duì)上述2個(gè)適應(yīng)度分量進(jìn)行加權(quán)組合，可以得到內(nèi)部適應(yīng)度的計(jì)算公式。設(shè)Ij（t）為t時(shí)刻故障任務(wù)tj的內(nèi)部適應(yīng)度，其表達(dá)式為：

其中，ω3、ω4分別為優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度和進(jìn)度適應(yīng)度分量的權(quán)重系數(shù)。

3.2 任務(wù)分配模型

在任務(wù)分配模型建立之前先定義幾個(gè)狀態(tài)變量用來描述實(shí)際搶修中的幾種情況。

a.設(shè)Sij，nl為搶修小隊(duì)ri能力是否滿足故障任務(wù)任務(wù)tj需求的標(biāo)志，其公式為：

b.設(shè)Skj，wz為搶修物資是否滿足故障任務(wù)任務(wù)tj物資需求的標(biāo)志，其公式為：

引入適應(yīng)度的概念后即可建立統(tǒng)一的任務(wù)分配模型：

其中，ωa、ωb分別表示外部適應(yīng)度和內(nèi)部適應(yīng)度的權(quán)值，且 ωa+ωb=1。

本文考慮3種不同情況下任務(wù)分配模型的具體形式。

a.未去現(xiàn)場(chǎng)搶修之前進(jìn)行任務(wù)分配。由限定條件可知：Sij，nl=1，Skj，wz=1。此時(shí)有：

其中，Ej，ik=ω1XDij+ω2WZjk，Ij=ω3YXj，兩者均為定值。

b.搶修過程中故障任務(wù)tp物資出現(xiàn)不足。此時(shí)Skp，wz=0，故障任務(wù)tp物資發(fā)生不足需要等待調(diào)配物資，使得各個(gè)故障任務(wù)的適應(yīng)度發(fā)生變化。

首先，故障任務(wù)tp的小隊(duì)適應(yīng)度為1，物資適應(yīng)度為0，此時(shí)需要考慮調(diào)配哪個(gè)倉庫的物資進(jìn)行支援，其余未搶修故障任務(wù)與各搶修小隊(duì)的小隊(duì)適應(yīng)度以及與各物資倉庫的物資適應(yīng)度與情況a相同。

其次，故障任務(wù)tp由于物資的耽誤導(dǎo)致故障搶修時(shí)間延長(zhǎng)，影響原先搶修策略EENS的大小，因此導(dǎo)致未進(jìn)行搶修的故障任務(wù)的優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度發(fā)生變化。

再次，故障任務(wù)tp的進(jìn)度適應(yīng)度分量已有值，需要重新進(jìn)行任務(wù)分配的故障任務(wù)都未開始搶修，進(jìn)度適應(yīng)度分量都為0。

最后，可得各個(gè)故障任務(wù)適應(yīng)度值。

對(duì)于故障任務(wù)tp：

其中，Ep，ik=ω1XDip+ω2WZpk=ω1；Ip=ω3YXp+ω4JDp。

其余未搶修故障任務(wù)tj的適應(yīng)度公式同式（14）。

c.搶修過程中故障任務(wù)tq搶修小隊(duì)能力出現(xiàn)不足。此時(shí)Siq，nl=0，故障任務(wù)tq搶修小隊(duì)能力出現(xiàn)不足，需要調(diào)派其他小隊(duì)進(jìn)行協(xié)作，這使得各個(gè)故障任務(wù)的適應(yīng)度也發(fā)生變化。

首先，故障任務(wù)tq的小隊(duì)適應(yīng)度為0，物資適應(yīng)度為1，需要考慮調(diào)派哪個(gè)小隊(duì)進(jìn)行協(xié)作支援，其余未搶修故障任務(wù)與各搶修小隊(duì)的小隊(duì)適應(yīng)度以及與各物資倉庫的物資適應(yīng)度與情況a相同。

其次，故障任務(wù)tq由于等待協(xié)作小隊(duì)而導(dǎo)致故障搶修時(shí)間延長(zhǎng)，影響原先搶修策略EENS的大小，因此導(dǎo)致未進(jìn)行搶修的故障任務(wù)的優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度發(fā)生變化。

再次，故障任務(wù)tq的進(jìn)度適應(yīng)度分量已有值，需要重新進(jìn)行任務(wù)分配的故障任務(wù)都未開始搶修，進(jìn)度適應(yīng)度分量都為0。

最后，可得各個(gè)故障任務(wù)適應(yīng)度值。

對(duì)于故障任務(wù)tq：

其中，Eq，ik=ω1XDiq+ω2WZqk=ω2；Iq=ω3YXq+ω4JDq。

其余未搶修故障任務(wù)tj的適應(yīng)度公式同式（14）。

本文只考慮單獨(dú)某一故障任務(wù)出現(xiàn)物資不足或小隊(duì)能力不足的情況，同時(shí)發(fā)生不足的情況和多個(gè)故障任務(wù)都發(fā)生不足的情況暫未考慮。

3.3 任務(wù)分配流程

根據(jù)適應(yīng)度建立的目標(biāo)函數(shù)得出故障搶修任務(wù)策略的步驟如下。

a.確定搶修小隊(duì)數(shù)目、各搶修小隊(duì)搶修不同故障類型水平、故障任務(wù)所包括的故障類型、物資倉庫現(xiàn)有的物資類型等基本參數(shù)。

b.根據(jù)式（14）計(jì)算所有故障任務(wù)的適應(yīng)度 fj，ik，從中選擇適應(yīng)度值最大的故障任務(wù)并確定其所分配的搶修小隊(duì)ri和物資倉庫wk。

c.依此類推求得剩余故障任務(wù)所分配的小隊(duì)和倉庫。

d.到達(dá)故障現(xiàn)場(chǎng)后，監(jiān)測(cè)各個(gè)故障任務(wù)的狀態(tài)變量 Sij，nl、Skj，wz，及時(shí)更新各故障任務(wù)的適應(yīng)度。

e.當(dāng)監(jiān)測(cè)到Skj，wz=0時(shí)，依據(jù)搶修已經(jīng)進(jìn)行的時(shí)間得出各個(gè)故障任務(wù)的搶修狀態(tài)，根據(jù)式（15）求得Skj，wz=0 的故障任務(wù)的適應(yīng)度值，根據(jù)式（14）求得其余未開始搶修故障任務(wù)的適應(yīng)度值，從中選擇適應(yīng)度值最大的故障任務(wù)并確定其所分配的搶修小隊(duì)ri，同時(shí)根據(jù)式（15）和最短車程時(shí)間確定出現(xiàn)物資不足故障任務(wù)由哪個(gè)物資倉庫進(jìn)行支援。

f.當(dāng)監(jiān)測(cè)到 Sij，nl=0 時(shí)，根據(jù)式（16）求得 Sij，nl=0的故障任務(wù)的適應(yīng)度值，根據(jù)式（14）求得其余未開始搶修故障任務(wù)的適應(yīng)度值，從中選擇適應(yīng)度值最大的故障任務(wù)并確定其所分配的搶修小隊(duì)ri和小隊(duì)能力出現(xiàn)不足的故障任務(wù)由哪個(gè)小隊(duì)進(jìn)行協(xié)作完成故障搶修任務(wù)。

4 算例仿真

4.1 算例介紹

設(shè)存在 3 個(gè)搶修小隊(duì) r1、r2、r3，2 個(gè)物資倉庫w1、w2，給定各故障任務(wù)的故障類型和對(duì)不同物資的需求（見表1）、各搶修小隊(duì)搶修不同故障類型的水平（見表2）、各物資倉庫配備物資的種類和水平（見表3），預(yù)計(jì)修復(fù)各故障任務(wù)時(shí)間、兩故障任務(wù)間的車程時(shí)間、各故障任務(wù)到兩物資倉庫的車程時(shí)間分別見表 4—6，ω1=ω2=ω3=0.25，ω4=0.5，ωa=ωb=0.5（本文考慮的小隊(duì)、物資和優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度占總適應(yīng)度值的比重相同，其值可以依據(jù)實(shí)際任務(wù)分配中的側(cè)重賦不同的值，而進(jìn)度適應(yīng)度表征的是出現(xiàn)物資或小隊(duì)能力不足時(shí)故障任務(wù)已完成的進(jìn)度，考慮到該故障任務(wù)已經(jīng)開始部分搶修，如果等待物資或小隊(duì)救援時(shí)間不是很長(zhǎng)則使其優(yōu)先選擇搶修），以IEEE 33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，對(duì)系統(tǒng)圖重新編號(hào)，見圖1，失電負(fù)荷信息見表7，依據(jù)文中所提3種情況采用MATLAB7.1進(jìn)行仿真。

表1 各故障任務(wù)的故障類型及其所需物資種類Table 1 Type and required materials for different fault repair tasks

表2 各小隊(duì)搶修不同類型故障的水平Table 2 Level of each team for different fault repair tasks

表3 各物資倉庫配備不同物資種類的水平Table 3 Level of each warehouse for different material types

表4 各故障任務(wù)的預(yù)計(jì)修復(fù)時(shí)間Table 4 Predicted repair time for different fault repair tasks

表5 兩兩故障任務(wù)之間的車程時(shí)間Table 5 Driving time between every two fault repair locations

表6 兩物資倉庫到各故障任務(wù)的車程時(shí)間Table 6 Driving time between every material warehouse and fault repair location

4.2 仿真分析

a.未去現(xiàn)場(chǎng)搶修之前進(jìn)行任務(wù)分配。

圖1 IEEE 33節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)簡(jiǎn)化圖Fig.1 Simplified diagram of IEEE 33-bus system

表7 失電負(fù)荷等級(jí)Table 7 Levels of power-loss load

表8—12分別為依據(jù)所提任務(wù)分配策略得到的小隊(duì)適應(yīng)度、物資適應(yīng)度、外部適應(yīng)度、優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度、進(jìn)度適應(yīng)度、內(nèi)部適應(yīng)度及總的適應(yīng)度值。

表8 各故障任務(wù)與各小隊(duì)的小隊(duì)適應(yīng)度值Table 8 Team fitness value of each team for different fault repair tasks

表9 各故障任務(wù)與各物資倉庫的物資適應(yīng)度值Table 9 Supply fitness value of each warehouse for different fault repair tasks

表10 各故障任務(wù)與各小隊(duì)及物資倉庫的外部適應(yīng)度值Table 10 External fitness value of each team-warehouse combination for different fault repair tasks

表11 各故障任務(wù)的優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度、進(jìn)度適應(yīng)度及內(nèi)部適應(yīng)度值Table 11 Priority，schedule and internal fitness values for different fault repair tasks

表12 各故障任務(wù)的總適應(yīng)度值Table 12 Overall fitness value for different fault repair tasks

從表 8 可以看出，故障任務(wù) t2、t9、t4、t7與 r1小隊(duì)的小隊(duì)適應(yīng)度明顯比與r2和r3小隊(duì)的適應(yīng)度值大，同理可得其余故障任務(wù)最終所分配的小隊(duì)的適應(yīng)度值亦比與其他小隊(duì)的值大，這體現(xiàn)出小隊(duì)搶修故障能力的不同會(huì)影響任務(wù)的分配。

從表9可以看出w2的物資配備比w1的多，因此，適合w2去調(diào)派物資的故障任務(wù)是6個(gè)，多于w1。

從表11中可以看到故障任務(wù)t1、t2的優(yōu)先級(jí)適應(yīng)度高于t8，但是t8的外部適應(yīng)度值大于前兩者，因此得出的最終順序既可以體現(xiàn)各個(gè)故障任務(wù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失的影響程度，又可以滿足物資與小隊(duì)能力配備更完善的故障任務(wù)優(yōu)先搶修。

b.搶修過程中故障任務(wù)物資出現(xiàn)不足。

當(dāng)已進(jìn)行搶修5.5 h時(shí)發(fā)現(xiàn)t9物資不足，首先依據(jù)各個(gè)故障任務(wù)從開始出發(fā)到搶修結(jié)束累計(jì)的總時(shí)間T0與各個(gè)故障任務(wù)從開始出發(fā)到開始搶修累計(jì)的總時(shí)間T0_ch和其所在小隊(duì)判斷各個(gè)故障任務(wù)的搶修狀態(tài)Sqxp，結(jié)果如表13所示，表中，Sqxp為0表示未進(jìn)行搶修，為1表示正在進(jìn)行搶修，為2表示搶修已經(jīng)完成，為3表示出現(xiàn)物資或小隊(duì)能力不足。

表13 各故障任務(wù)的搶修狀態(tài)及累計(jì)搶修時(shí)間Table 13 Repair state and accumulated repair time for different fault repair tasks

由2.3節(jié)第4個(gè)限定條件可知，需要重新更新策略的故障任務(wù)有 t3、t4、t6、t7、t9，按照 3.2 節(jié)中的模型重新進(jìn)行任務(wù)分配，可得表14。

表14 物資不足時(shí)，更新分配策略后的適應(yīng)度值Table 14 Fitness values of updated task allocation strategy because of material shortage

c.搶修過程中故障任務(wù)搶修小隊(duì)能力出現(xiàn)不足。

設(shè)故障任務(wù)t10已進(jìn)行搶修6.5 h時(shí)發(fā)現(xiàn)小隊(duì)能力出現(xiàn)不足，首先依據(jù)表13的T0與T0_ch和其所在小隊(duì)判斷各個(gè)故障任務(wù)現(xiàn)在的搶修狀態(tài)，結(jié)果見表15。

需要重新進(jìn)行任務(wù)分配的故障任務(wù)有t4、t5、t6、t7、t10，按3.2節(jié)中模型重新進(jìn)行任務(wù)分配，可得表16。

表15 各故障任務(wù)的搶修狀態(tài)Table 15 Repair state for different fault repair tasks

表16 搶修能力不足時(shí)，更新分配策略后的適應(yīng)度值Table 16 Fitness values of updated task allocation strategy because of inadequate repair capability

5 結(jié)論

a.本文提出了故障任務(wù)、搶修小隊(duì)以及物資倉庫的模型，并引入適應(yīng)度概念描述三者之間的關(guān)系，從而建立了配電網(wǎng)多故障搶修任務(wù)分配的模型。

b.本文在考慮搶修小隊(duì)到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后發(fā)生物資不足或小隊(duì)能力不足的情況下改進(jìn)原有任務(wù)分配模型，得出了更新后的任務(wù)分配策略，同時(shí)可得到分配支援的物資倉庫或搶修小隊(duì)。

c.仿真結(jié)果表明，本文所提方法可以解決現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生特殊情況時(shí)需要綜合考慮故障任務(wù)的優(yōu)先級(jí)以及與物資倉庫和搶修小隊(duì)的適應(yīng)度的情況，從而使任務(wù)分配得更加合理。