一種基于蟻群算法的分布式智能電網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)測技術(shù)

王煥才++候龍府

摘要：蟻群算法，作為一種在模擬算法領(lǐng)域內(nèi)，十分先進(jìn)新型的算法，被稱作蟻群系統(tǒng)，是由幾位意大利研究人員研究得出。該方法在指派、調(diào)度等問題的解決過程中，有很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，與此同時，該模型也在不斷的完善、改進(jìn)，并且引起了相關(guān)領(lǐng)域眾多學(xué)者的廣泛注意，在解決實(shí)際的科研問題中有較成功的先例。

關(guān)鍵詞：蟻群算法；智能電網(wǎng)；實(shí)時監(jiān)測

中圖分類號：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0148-02

智能電網(wǎng)在物理電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用曾經(jīng)的傳感應(yīng)用方式，比如測量、計(jì)算、信息傳導(dǎo)等技術(shù)，在完成電網(wǎng)本身優(yōu)化決策，優(yōu)化技術(shù)現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)。并深入的對客戶資源進(jìn)行合理優(yōu)化資源配置，保證電能供應(yīng)充足的同時，實(shí)時監(jiān)測各項(xiàng)指標(biāo)，確保達(dá)到應(yīng)有的供電目標(biāo)。綜合了相關(guān)技術(shù)的集合。智能電網(wǎng)最主要的特點(diǎn)是實(shí)時性，可以使較遠(yuǎn)距離的人及時得到目標(biāo)信息，并且在變形信息產(chǎn)生后，可以第一時間作出反應(yīng)，并且以全自動方式應(yīng)變發(fā)展軌道和趨勢，作出相應(yīng)的反應(yīng)和解決方案。解決了勞動力的同時，大大提高了電網(wǎng)的相應(yīng)響應(yīng)速度。

1 基本蟻群算法

1.1 蟻群算法的原理

蟻群算法的由來，是人們在科學(xué)研究過程中，吸取了蟻群在類似行為中作出的類似反應(yīng)，由此，提出一種模擬蟻群運(yùn)動行為的假設(shè)和算法，這種算法比較隨機(jī)，但是有目標(biāo)方向的針對性，類似于螞蟻搜索食物過程中的趨同性，以人工方式的求解，可以區(qū)分蟻群系統(tǒng)，我們稱這樣的算法為蟻群算法。

1.2 蟻群系統(tǒng)模型及其實(shí)現(xiàn)

蟻群系統(tǒng)的模型是我們理解蟻群算法的關(guān)鍵，我們以圖1為例，對此模型稍作修改，即可為模擬螞蟻的實(shí)際行為，由此而產(chǎn)生的蟻群算法做引導(dǎo)。

1.3 基本蟻群算法的優(yōu)點(diǎn)與不足之處

蟻群算法有其先天的優(yōu)越性，具體表現(xiàn)為：魯棒性，適應(yīng)性強(qiáng)，稍作修改便可以數(shù)量級的變化適應(yīng)于其他的算法；并行性，并行性是分布計(jì)算的一個進(jìn)化算法，容易與其他的算法做統(tǒng)分結(jié)合；解題空間的搜索：當(dāng)蟻群算法有一定的應(yīng)用基礎(chǔ)后，個體之間的差異便不再明顯，并且趨同于一致。

1.4 蟻群算法研究現(xiàn)狀

為了克服蟻群算法的不足，人們將蟻群算法與兩交換方法有機(jī)結(jié)合，提高基本蟻群算法的搜索效率.做到對過去知識的慢慢遺忘，強(qiáng)化后來學(xué)習(xí)得到知識，有利于發(fā)現(xiàn)更好的解。

1.5 自適應(yīng)蟻群算法

通過對蟻群算法的分析發(fā)現(xiàn)：蟻群算法的主要依據(jù)是啟發(fā)式算法，這種算法利用隨機(jī)選擇策略，使得進(jìn)化速度較慢，容易出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，這是造成蟻群算法的不足的根本原因，因而我們采用確定性選擇和隨機(jī)選擇相結(jié)合的策略，進(jìn)化方向已經(jīng)基本確定，并且適當(dāng)加大隨機(jī)選擇的概率，以利于對解空間的更完全搜索，從而可以有效地克服基本蟻群算法的兩個不足。

2 分布式智能電網(wǎng)

2.1 分布式智能電網(wǎng)的總體框架模型

未來智能電網(wǎng)的重要特征是分布式能源的接入和并網(wǎng)。大量分布式發(fā)電的接入即微網(wǎng)。是一個實(shí)現(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的系統(tǒng)。因此，把這類智能電網(wǎng)稱為分布式智能電網(wǎng)。分布式智能電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)時地根據(jù)用戶負(fù)載的需求，控制發(fā)電和輸配電；負(fù)載用電量多級可控；發(fā)電與用電之間有緩存儲能等功能。

2.2 分布式智能電網(wǎng)電源規(guī)劃與優(yōu)化控制模型

為實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電的高效和穩(wěn)定，一種綜合了規(guī)劃和優(yōu)化的綜合性模型應(yīng)運(yùn)而生，在智能電網(wǎng)大興天下的時刻，此模型被應(yīng)用于智能電網(wǎng)中，符合了計(jì)算機(jī)解決技術(shù)問題的新浪潮，適應(yīng)了先進(jìn)計(jì)算機(jī)的同時，對新算法也有著重要貢獻(xiàn)。

3 智能電網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)測技術(shù)

3.1 技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)及設(shè)計(jì)原則

（1）應(yīng)用目標(biāo)。1）第一個應(yīng)用目標(biāo)便是研制智能電網(wǎng)裝測過程中，相關(guān)硬件以及硬件運(yùn)輸，硬件的相關(guān)質(zhì)量是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，工況如何，視頻以及遠(yuǎn)程的監(jiān)控堅(jiān)實(shí)裝置是否達(dá)標(biāo)。因?yàn)槔脵z測技術(shù)實(shí)時監(jiān)測輸電線路的溫度和工況是十分必要的。2）野外監(jiān)測設(shè)備，在應(yīng)用過程中，安全問題十分重要，利用線路感應(yīng)技術(shù)，解決監(jiān)測裝置的供電難題，利用無線中繼技術(shù)解決電線路監(jiān)測的通信問題。3）使遠(yuǎn)程無電源輸電線路監(jiān)測裝置具有一定的創(chuàng)新性和先進(jìn)性，并達(dá)到實(shí)用化。

（2）設(shè)計(jì)原則。本設(shè)計(jì)，在一定程式下，需遵循以下原則：1）系統(tǒng)的安全性，是由數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集以及分析分離技術(shù)想配合所保證的。2）國家關(guān)于電網(wǎng)的設(shè)計(jì)，有獨(dú)特的實(shí)時監(jiān)測技術(shù)以及相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。3）整個系統(tǒng)實(shí)用可靠，提高了高壓輸電線路在線監(jiān)測技術(shù)水平，電力設(shè)備具有較強(qiáng)的事務(wù)處理能力，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜業(yè)務(wù)流程的同時，與數(shù)據(jù)庫以及底層設(shè)備可以直接進(jìn)行對話。因此數(shù)據(jù)管理平臺不僅方便與前置機(jī)進(jìn)行通訊，還可以穩(wěn)定的分析、處理存儲在數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)，提高程序的運(yùn)行效率。

除此之外，任何時間、任何地點(diǎn)、任何系統(tǒng)，只要可以使用瀏覽器上網(wǎng)，就可以允許多個用戶同時在線瀏覽、查詢所監(jiān)測線路的數(shù)據(jù)。

3.2 技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)

一般情況下，監(jiān)測子站在收到監(jiān)控中心輪詢命令后，把收集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。如果終端發(fā)現(xiàn)有異常情況，則產(chǎn)生報(bào)警數(shù)據(jù)。監(jiān)控中心進(jìn)行綜合處理。本平臺采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)有：圖像、導(dǎo)線弧垂和溫度。

監(jiān)測子站和采集終端在高壓變電站處經(jīng)由監(jiān)測網(wǎng)關(guān)接入已經(jīng)鋪設(shè)的光網(wǎng)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對高壓輸電線路的遠(yuǎn)程監(jiān)控

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。監(jiān)測子站負(fù)責(zé)收集所轄各采集終端的數(shù)據(jù)，并上傳。（2）功能設(shè)計(jì)。本平臺完成后，將能夠?qū)崿F(xiàn)：1）數(shù)據(jù)采集功能。2）數(shù)據(jù)傳輸功能。3）數(shù)據(jù)監(jiān)控功能。

4 技術(shù)難題及應(yīng)用分析

（1）輸電線路范圍過廣時不利于監(jiān)視的問題針對高壓輸電線路。（2）采集終端和監(jiān)控子站的電源問題。太陽能光伏電池因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了直接將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。它適用于任何地區(qū)，只要有陽光就可產(chǎn)生電能，白天可將電能儲存于蓄電池，晚上或陰天時用電。光伏電池供電技術(shù)的安裝方便、壽命長，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。（3）監(jiān)測裝置的實(shí)時通信問題。研究遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)，解決監(jiān)測裝置的實(shí)時通信問題。采用新型協(xié)議建立自主通信網(wǎng)絡(luò)，具有無網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)、通信可靠、無地方盲區(qū)等特點(diǎn)。該系統(tǒng)利用圖形界面化操作，可以帶來可視化功效，優(yōu)于一般文字效果?？蛻衾脠D形，更直觀的觀測采集點(diǎn)的分布情況，提高了工作效率。

5 結(jié)語

蟻群算法是一種新型的模擬進(jìn)化算法，其應(yīng)用于分布式智能電網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)測技術(shù)研究才剛剛開始，需要不斷深入研究的問題非常多，隨著逐層深入，蟻群算法這種先進(jìn)新型的算法必然也痛其他的優(yōu)秀算法一樣，在未來的只能電網(wǎng)網(wǎng)態(tài)分布以及實(shí)施的電網(wǎng)檢測中廣泛的應(yīng)用。由此而來，本文提出的各種方式的智能電網(wǎng)技術(shù)，尤其是智能電網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)測技術(shù)僅僅是小范圍的涵蓋體現(xiàn)，并未有大范圍的在電網(wǎng)檢測基礎(chǔ)上的細(xì)化和廣袤擴(kuò)展，國內(nèi)范圍內(nèi)的智能電網(wǎng)檢測技術(shù)、模式以及實(shí)現(xiàn)將是一個極具考驗(yàn)和挑戰(zhàn)性的課題。無線智能電網(wǎng)的輸電線路傳輸和檢測技術(shù)。狀態(tài)，是由無線傳感器，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。太陽能發(fā)電技術(shù)、無線傳感技術(shù)及點(diǎn)對點(diǎn)實(shí)時監(jiān)測技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，技術(shù)的穩(wěn)定性、可靠性、技術(shù)性、及時性等均需一種新型的，自源組合來設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，達(dá)到最初的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，平臺的相關(guān)數(shù)據(jù)采集以及險情防范措施，自平臺投入運(yùn)行以來，結(jié)果反映良好，監(jiān)測效果達(dá)標(biāo)，在滿足了運(yùn)營狀態(tài)的同時，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和專業(yè)技術(shù)性、可維修性。智能電網(wǎng)在我國相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)提高及不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍，必將不但降低我過電網(wǎng)運(yùn)營成本，提高電網(wǎng)的運(yùn)營效率和穩(wěn)定性，造福億萬百姓。

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