[發(fā)明專利]一種基于遺傳算法的電機(jī)系統(tǒng)能耗計(jì)算方法

在審

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• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN107885906A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇娟;李嘉;孫笑非;竇偉;李思源;杜松懷;翟慶志;朱薪志;付衛(wèi)東;楊碩
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué);國網(wǎng)河北省電力公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩,李相雨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于遺傳算法的電機(jī)系統(tǒng)能耗計(jì)算方法。

背景技術(shù)

電機(jī)系統(tǒng)的能耗情況對生產(chǎn)設(shè)備性能檢測、企業(yè)整體用能水平有著重要的影響，準(zhǔn)確計(jì)算電機(jī)系統(tǒng)的能耗，實(shí)現(xiàn)用電系統(tǒng)的能耗預(yù)測對用電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、企業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排有著深遠(yuǎn)意義。

現(xiàn)有技術(shù)中，電機(jī)系統(tǒng)的能耗計(jì)算方法主要分為三大類，第一類采用實(shí)時監(jiān)測技術(shù)，實(shí)時測量電機(jī)設(shè)備輸入與輸出數(shù)據(jù)，從而計(jì)算出實(shí)時能耗數(shù)據(jù)，但由于不能得知未來的運(yùn)行數(shù)據(jù)所以無法進(jìn)行預(yù)測；第二類采用模型構(gòu)建的方法，基于銘牌參數(shù)與實(shí)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建出用電系統(tǒng)的能耗模型，計(jì)算系統(tǒng)能耗并實(shí)現(xiàn)預(yù)測，但是隨著設(shè)備使用時長的增加，電機(jī)的能耗參數(shù)往往與銘牌中標(biāo)注的參數(shù)會產(chǎn)生一定的偏差，從而導(dǎo)致電機(jī)系統(tǒng)能耗計(jì)算與預(yù)測不準(zhǔn)確；第三類通過建立能耗模型，并采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用最小二乘參數(shù)識別算法對能耗模型中的能耗參數(shù)進(jìn)行校正，利用校正后的能耗模型計(jì)算并預(yù)測電機(jī)系統(tǒng)的能耗，但是這種方法在進(jìn)行能耗參數(shù)校正的過程中就存在不準(zhǔn)確的因素，進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)系統(tǒng)能耗計(jì)算與預(yù)測仍然不夠精確。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種基于遺傳算法的電機(jī)系統(tǒng)能耗計(jì)算方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)對電機(jī)系統(tǒng)能耗計(jì)算與預(yù)測的結(jié)果不夠精確的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，一方面，本發(fā)明提供一種基于遺傳算法的電機(jī)系統(tǒng)能耗計(jì)算方法，其特征在于，包括：

以每組能耗參數(shù)作為遺傳算法中的一個個體，分別計(jì)算每個個體的適應(yīng)度值，所述能耗參數(shù)為預(yù)設(shè)的能耗計(jì)算模型中的待校正參數(shù)；

判斷當(dāng)前進(jìn)化代數(shù)、所述每個個體的變化情況和所述每個個體的適應(yīng)度值是否滿足預(yù)設(shè)的校正條件，若判斷獲知不滿足所述預(yù)設(shè)的校正條件，則依次進(jìn)行父代的選擇、交叉運(yùn)算和變異運(yùn)算，獲得子代個體；

重復(fù)計(jì)算每個所述子代個體的適應(yīng)度值，并判斷當(dāng)前進(jìn)化代數(shù)、所述每個所述子代個體的變化情況和所述每個子代個體的適應(yīng)度值是否滿足所述預(yù)設(shè)的校正條件，直到滿足所述預(yù)設(shè)的校正條件并得到最優(yōu)個體；

將所述最優(yōu)個體對應(yīng)的一組能耗參數(shù)帶入所述預(yù)設(shè)的能耗計(jì)算模型獲得校正后的能耗計(jì)算模型；

根據(jù)實(shí)測運(yùn)行數(shù)據(jù)利用所述校正后的能耗計(jì)算模型計(jì)算電機(jī)系統(tǒng)的能耗。

進(jìn)一步地，所述利用遺傳算法對預(yù)設(shè)的能耗計(jì)算模型進(jìn)行校正，獲得校正后的能耗計(jì)算模型具體為：

利用遺傳算法對預(yù)設(shè)的能耗計(jì)算模型中的能耗參數(shù)進(jìn)行校正，將經(jīng)過校正后得到的所述能耗參數(shù)帶入所述預(yù)設(shè)的能耗計(jì)算模型獲得校正后的能耗計(jì)算模型。

進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)的能耗計(jì)算模型具體為：

其中，為電機(jī)系統(tǒng)總可變能耗，ΔP_b總為電機(jī)系統(tǒng)總不變能耗，P_T為電機(jī)系統(tǒng)能耗，n為電機(jī)系統(tǒng)中單個電機(jī)的數(shù)量，β_j為電機(jī)系統(tǒng)中第j臺電機(jī)的負(fù)載率，ΔP_jaN為電機(jī)系統(tǒng)中第j臺電機(jī)的額定可變能耗；并且，ΔP_jaN和ΔP_b總是需要利用遺傳算法進(jìn)行校正的n+1個所述能耗參數(shù)。

進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)的校正條件為至少滿足以下三種情況中的一種：

(1)當(dāng)前進(jìn)化代數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的最大進(jìn)化代數(shù)；

(2)至少有一個個體的適應(yīng)度值達(dá)到預(yù)設(shè)閾值；

(3)至少有一個個體在連續(xù)的多次進(jìn)化中保持不變。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：

通過給每個個體中的每個能耗參數(shù)設(shè)置一個隨機(jī)的二進(jìn)制編碼初始值對每個個體進(jìn)行初始化。

進(jìn)一步地，計(jì)算每個個體的適應(yīng)度值的具體計(jì)算方法為：

其中，fitness_i為第i個個體適應(yīng)度值，q為預(yù)先通過實(shí)際測量獲得的包含每臺電機(jī)負(fù)載率β和該臺電機(jī)系統(tǒng)的能耗值ΔP_T的數(shù)據(jù)組數(shù)，n為電機(jī)系統(tǒng)中單個電機(jī)的數(shù)量，β_kj為第k組數(shù)據(jù)中第j臺電機(jī)負(fù)載率，ΔP_jaN為電機(jī)系統(tǒng)中第j臺電機(jī)的額定可變能耗，ΔP_b總為電機(jī)系統(tǒng)總不變能耗，ΔP_kT第k組數(shù)據(jù)中電機(jī)系統(tǒng)能耗。

另一方面，本發(fā)明提供一種基于遺傳算法的電機(jī)系統(tǒng)能耗計(jì)算裝置，包括：

校正模塊，用于以每組能耗參數(shù)作為遺傳算法中的一個個體，分別計(jì)算每個個體的適應(yīng)度值，所述能耗參數(shù)為預(yù)設(shè)的能耗計(jì)算模型中的待校正參數(shù)；