基于贝叶斯网络与蚁群算法的输电线路巡检计划制定与路径规划研究

论文摘要

输电线路网承载着我们国家当前的支柱能源,其能否安全稳定地运行不仅仅关系到国家的经济发展,而且与国家安全息息相关。但是由于输电线路网本身常年累月暴露于野外,很容易出现故障,所以电力公司普遍采用输电线路巡检作为保证电力系统安全的一项基础工作。现有的一些输电线路巡检方法由于管理上和技术上的缺陷而不能够及时准确地反映输电线路设备的运行状况,这对保证电力系统的稳定运行非常不利。所以研究和开发先进的智能巡检管理系统,及时发现问题,这将有利于提高电力系统运行的安全可靠性,减轻输电线路巡检工作人员的工作强度,提高巡检工作的效率,而且可以提高输电线路巡检的决策科学水平,对输电网络的发展具有重要的学术和现实意义。本文以输电线路巡检现状为研究背景,研究基于贝叶斯网络与蚁群算法的输电线路巡检计划制定与路径规划。具体来说,主要完成了以下研究工作:首先,总体介绍了输电线路巡检的现状,其中重点分析了输电线路故障的影响因素以及巡检机制的不足之处,为论文的研究工作奠定了重要的基础。其次,针对当前输电线路巡检机制的不足之处,确定了输电线路巡检系统的总体架构,制定了输电线路巡检计划制定与路径规划的方案。然后,研究了以贝叶斯网络及其推理机制为基础的输电线路杆塔运行风险分类算法,建立基于该算法的运行风险分类模型,并在matlab下进行了建模分析和评估。最后,采用自适应蚁群算法解决输电线路巡检路径规划,同时把贝叶斯网络推理结果即输电线路杆塔运行风险的概率应用到路径规划算法中。仿真结果证明该巡检路径规划算法能够得到满足要求的路径。本文所研究的系统,采用了较为先进的规划理论和规划方法,可以与电力公司当前所使用的相关信息管理系统相结合,对于实现电力信息化,提高电力部门的生产效率和管理水平有一定的贡献。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题研究的背景和意义
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.3.1 论文主要研究工作
• 1.3.2 论文结构
• 1.4 小结
• 2 输电线路巡检基本情况分析
• 2.1 输电线路故障影响因素分析
• 2.2 输电线路巡检机制分析
• 2.2.1 输电线路巡检的要求
• 2.2.2 输电线路巡检的检查内容
• 2.2.3 输电线路巡检的巡检机制
• 2.3 输电线路巡检机制的特点以及缺陷
• 2.4 小结
• 3 输电线路巡检辅助决策系统的方案研究
• 3.1 输电线路巡检系统的系统目标
• 3.2 巡检系统总体方案设计
• 3.2.1 巡检系统总体结构
• 3.2.2 巡检系统的总体流程分析
• 3.3 巡检系统软件功能模块设计
• 3.3.1 B/S模式的选择
• 3.3.2 软件系统功能结构图
• 3.3.3 系统主要功能流程分析
• 3.4 输电线路巡检辅助决策功能的实现路线
• 3.4.1 输电线路巡检计划制定系统的实现路线
• 3.4.2 输电线路巡检路径规划系统的实现路线
• 3.4.3 输电线路巡检计划制定与路径规划系统的总体流程
• 3.5 输电线路杆塔运行风险分类算法的介绍
• 3.5.1 朴素贝叶斯网络
• 3.5.2 TAN 贝叶斯网络
• 3.5.3 基于k2算法的TAN贝叶斯网络结构学习
• 3.6 小结
• 4 输电线路杆塔运行风险分类
• 4.1 输电线路杆塔运行风险模型的数据预处理
• 4.1.1 构建原始样本数据集
• 4.1.2 缺失项处理
• 4.1.3 数据离散化
• 4.2 基于朴素贝叶斯网络的输电线路杆塔分类
• 4.2.1 数据处理
• 4.2.2 模型构建过程
• 4.3 基于TAN 贝叶斯网络的输电线路杆塔分类
• 4.3.1 数据描述与处理
• 4.3.2 模型构建过程
• 4.4 模型评估
• 4.4.1 分类模型性能评价标准
• 4.4.2 结论分析
• 4.5 贝叶斯网络算法的实现
• 4.6 小结
• 5 基于蚁群算法的巡检路径规划
• 5.1 输电线路临时巡检的特点
• 5.2 输电线路巡检路径规划建模
• 5.3 蚁群算法的基本原理与特征
• 5.3.1 基于图搜索的蚁群算法
• 5.3.2 自适应蚁群算法
• 5.4 基于自适应蚁群算法的输电线路巡检路径规划
• 5.4.1 巡检路径规划性能指标的确定
• 5.4.2 巡检路径规划的自适应蚁群算法实现
• 5.4.3 巡检路径规划仿真结果
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 本文的研究成果
• 6.2 本文的不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录