最短路徑算法在線路搶修中的應(yīng)用研究

張錦

摘 要：配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，電力設(shè)備日益增加，配電網(wǎng)故障定位及最佳路徑選擇的問題是電力部門的研究熱點，也是提高搶修效率和供電質(zhì)量的關(guān)鍵。文章首先分析了配電網(wǎng)使用最短路徑算法進行線路搶修的重要意義，其次闡述了最短路徑算法的基本原理、優(yōu)化算法流程，最后對優(yōu)化算法效率進行分析，以便能實現(xiàn)最短搶修路徑的有效選擇。

關(guān)鍵詞：最短路徑；配電網(wǎng)；線路搶修

中圖分類號：TP301.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）09-0063-02

隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居民生活息息相關(guān)，人們對配電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高要求。配電網(wǎng)不僅是供電與用電的連接，也承擔(dān)著管理的角色，一旦配電網(wǎng)出現(xiàn)電力故障，配電管理要在盡可能短的時間內(nèi)恢復(fù)供電，而要最短時間內(nèi)恢復(fù)供電，對故障進行準(zhǔn)確定位、隔離及搶修是確保配電網(wǎng)高效運行的關(guān)鍵，其中對故障準(zhǔn)確定位是最為關(guān)鍵的，能否準(zhǔn)確對故障進行定位直接影響恢復(fù)供電時間。雖然配電網(wǎng)自動化程度不斷提高，隔離開關(guān)可以解決部分電力故障，對于隔離開關(guān)難以解決的故障，就必須派出專門人員去解決故障。在實際搶修過程中，最短路徑選擇成為影響搶修效率的關(guān)鍵要素，能夠有利于確保搶修的及時性和高效性?；诖?，筆者對基于空間方向的最短路徑優(yōu)化算法在配電網(wǎng)線路搶修進行研究。

1 線路搶修使用最短路徑算法的重要意義

配電線路一旦發(fā)生電力故障，要及時進行維護，而配電網(wǎng)線路復(fù)雜、電力設(shè)備眾多，維修路徑的選擇如果僅依靠實踐經(jīng)驗，就難以提高工作效率，也失去了靈活性，若能尋找一種耗時較短、路徑也短的線路選擇方式，不僅能夠盡快恢復(fù)供電，確保供電可靠性，還能縮短維修時間，有效降低電力部門的運營成本，提高經(jīng)濟效益和社會效益，對整個社會來說意義深遠。

2 最短路徑優(yōu)化算法的基本原理

根據(jù)幾何原理可知，兩點之間直線距離最短，然而在實際的配電網(wǎng)線路中，兩點之間直線作為一段道路的概率很小，但沿著兩點之間的直線代表搶修線路的趨勢，在沿著這個方向上存在某條道路最短路徑可能性較大。為了計算最短路徑，可采用夾角最大的貪婪算法，在當(dāng)前節(jié)點處找出所有與其相鄰的鄰接點，取出所有節(jié)點中與當(dāng)前、終點連成直線夾角最大的節(jié)點，然后將此節(jié)點作為當(dāng)前節(jié)點，繼續(xù)選取夾角最大的路段，直到當(dāng)前節(jié)點為終點。這種算法即考慮了方向性特征，也考慮全局特性，因此可信度難以得到有效保證，為了提高精確性，對該算法進行優(yōu)化，在經(jīng)過節(jié)點同時進行起點、終點直線左右兩邊各滿足夾角最大節(jié)點的搜索，即搜索一棵二叉樹。

假設(shè)O，D點分別表示起點和終點，OD之間最短路徑優(yōu)化算法：假設(shè)存在一搶修路徑隊列，先將O作為當(dāng)前節(jié)點，K1是與O點連接且OK1與OD夾角為負(fù)的節(jié)點，K2是與與O點連接且OK2與OD夾角為正的節(jié)點，表達式如下（1），（2）所示：

3 優(yōu)化算法流程

在使用上述優(yōu)化算法進行計算時，首先要定義一個存放節(jié)點編號的路徑隊列，Node[]、i，num分別表示數(shù)組、序號及節(jié)點總數(shù)。具體優(yōu)化算法流程，如下圖1所示。

4 算法效率分析

為了驗證上述優(yōu)化算法是否有效，筆者通過實例實驗進行驗證，實驗選用某供電局轄區(qū)街道圖，如圖2所示，路口節(jié)點數(shù)n和路段數(shù)量m分別為245和410，在配電線路中任意取四點A、B、C、D，用優(yōu)化前和優(yōu)化后的算法分別計算AB，CD之間的最短路徑，優(yōu)化前，優(yōu)化后的計算結(jié)果分別為：（AbB，Cc1d2D）、（AaB，Cc2d2D）。為了對優(yōu)化前后兩種計算結(jié)果對比更明確，兩種計算結(jié)果進行比較，見表1。表中N1、N2、T、L分別表示最短路徑的路段個數(shù)、求解過程搜索的節(jié)點數(shù)、求解時間及最短路徑長度。

根據(jù)上述分析結(jié)果可以看出：第一，優(yōu)化后的算法效果比優(yōu)化前算法結(jié)果要好，當(dāng)搜索時間相同時，計算精確度相對較高；第二，求解時間與節(jié)點數(shù)量N2幾乎成正比關(guān)系。經(jīng)過試驗表明：在配電網(wǎng)最短路徑實際運用，優(yōu)化后的算法更具有優(yōu)越性，

也更具有實用性和操作性。

5 結(jié) 語

綜上所述，配電線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電力設(shè)備眾多，一旦發(fā)生故障，為了確保盡快恢復(fù)供電，尋找最短路徑是提高維修效率的重要方法之一，對基于空間方向的最短路徑優(yōu)化算法進行研究，結(jié)果表明：優(yōu)化后的算法比優(yōu)化前的算法效果更好，適合在線求解供電線路的最短路徑。

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