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专利号: 2015102410433
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电气化铁路牵引供电方案优化设计方法,其特征在于:采用自耦变压器AT供电方式的牵引供电系统优化设计时,包括如下的具体步骤:

1)设置优化过程收敛条件—迭代精度要求,以及输入牵引供电系统设计所需的以下基础资料:电气化铁路平纵面参数,运行组织计划,电力机车特性参数,外部供电电源参数;

2)NTS,NAT,NSP,NKB分别为全线需要设置的牵引变电所,AT所,分区所和开闭所数目,PTSi,PATr,PSPj,PKBs分别为牵引变电所,AT所,分区所和开闭所的位置变量,A,C,B和D为对应可选所址的值域,T为系统运行周期,单位为分钟,小时或者天,Si为各牵引变电所计算容量,Pij为不同时刻各变电所有功功率输出,K表示在线列车数目,PLkj为不同时刻各机车有功功率需求,ULk为电力机车端接触网对地电压,ULmin和ULmax分别为机车牵引特性对牵引网电压的限值要求,以全线牵引变电所计算容量之和Ssub最小和平均有功功率损耗Ploss最小为优化目标,建立如下多目标优化模型,如式(1)所示:式中f1为第一目标函数,f2为第二目标函数;

约束条件:

基于Pareto熵的混沌多目标粒子群优化算法,对上述多目标优化模型进行寻优;首先,在优化变量可行域范围内初始化生成一个粒子群,粒子初始速度是在速度范围内的一组随机数;然后,利用已有的牵引供电仿真计算平台ELBAS/WEBANET或者OpenPowerNet,计算潮流分布和优化目标函数值;在迭代计算过程中,采用近似Pareto分布熵及差熵来评估种群的进化状态,并以此为反馈信息动态的跟踪调节进化策略和变异算子,并利用混沌扰动对变量进行调整;通过协调多个目标函数之间的关系,计算满足约束条件的Pareto解集;

对于多目标优化,应用模糊隶属度函数来评价每个Pareto解中各个目标函数对应的满意度,定义模糊隶属度函数如式(3)所示:式中μm为目标函数fm的隶属度值,fm表示第m个目标函数值, 表示第m个目标函数值中最小值和最大值;m=1,2;对于Pareto解集中每个解,应用公式(4)求其对应的满意度值,将满意度值最大的解对应的设计方案记为最优方案或满意方案,式中μ为Pareto解对应的满意度值;

上述计算满足约束条件的Pareto解集的具体步骤如下:

第一步,将优化变量作为粒子群,初始化位置和速度,作为车-网耦合系统交互仿真的输入参数;

第二步,利用车-网耦合系统交互仿真,计算AT牵引供电系统潮流分布,若约束条件不满足则返回第一步,重新对粒子群初始化;若满足约束条件,则递进至第三步;

第三步,计算优化目标函数值,建立一定容量的外部档案,用来储存优化过程得到的Pareto熵;

第四步,利用前后两次迭代熵的变化;反映Pareto前沿重新分布的情况,推断种群的进化状态:收敛状态、多样化状态和停滞状态;

第五步,判断优化过程是否满足收敛条件;若不满足步骤1)中设置的收敛条件,则返回第四步,继续进行迭代优化;若满足步骤1)中设置的收敛条件,则迭代过程结束,输出对应多目标优化的解集。