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最短路徑算法在線路搶修中的應用論文
從某頂點出發(fā)，沿圖的邊到達另一頂點所經(jīng)過的路徑中，各邊上權值之和最小的一條路徑叫做最短路徑。下面是小編為大家整理的最短路徑算法在線路搶修中的應用論文，歡迎閱讀。
摘要：配電網(wǎng)結構越來越復雜，電力設備日益增加，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。
關鍵詞：最短路徑；配電網(wǎng)；線路搶修
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，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)恢復供電，而要最短時間內(nèi)恢復供電，對故障進行準確定位、隔離及搶修是確保配電網(wǎng)高效運行的關鍵，其中對故障準確定位是最為關鍵的，能否準確對故障進行定位直接影響恢復供電時間。雖然配電網(wǎng)自動化程度不斷提高，隔離開關可以解決部分電力故障，對于隔離開關難以解決的故障，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鍵要素，能夠有利于確保搶修的及時性和高效性。基于此，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)線路復雜、電力設備眾多，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)點作為當前節(jié)點，繼續(xù)選取夾角最大的路段，直到當前節(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：假設存在一搶修路徑隊列，先將O作為當前節(jié)點，K1是與O點連接且OK1與OD夾角為負的節(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)化后的計算結果分別為：（AbB，Cc1d2D）、（AaB，Cc2d2D）。為了對優(yōu)化前后兩種計算結果對比更明確，兩種計算結果進行比較，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)上述分析結果可以看出：第一，優(yōu)化后的算法效果比優(yōu)化前算法結果要好，當搜索時間相同時，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 語
綜上所述，配電線路結構復雜、電力設備眾多，一旦發(fā)生故障，為了確保盡快恢復供電，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。
參考文獻：
[1] 王曉麗，楊兆升，呂旭濤.平行四邊形限制最短路徑算法及其在交通網(wǎng) 絡中的應用[J].吉林大學學報（工學版），2013，（1）.
[2] 葉品勇，都洪基.Dijkstra算法在配電網(wǎng)最佳搶修路徑計算中的應用[J].繼電器，2013，（11）.
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