自適應(yīng)負荷調(diào)整下網(wǎng)絡(luò)矩陣的配電網(wǎng)重構(gòu)

章曉楊

（郴州郴能電力有限公司蘇仙分公司 湖南郴州 423000）

1 引言

配電網(wǎng)重構(gòu)作為其運行優(yōu)化的一種重要方法，它的本質(zhì)即找出一組符合拓撲約束的開關(guān)行為序列，從而實現(xiàn)降網(wǎng)損、負荷平衡、防止過載和提升供電質(zhì)量的效果。網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計算的重點是尋求最優(yōu)解與加快重構(gòu)的性能。當前，重構(gòu)計算方法主要包括最優(yōu)流模式法、支路交換法以及智能優(yōu)化算法。最優(yōu)流模式法與支路交換法盡管重構(gòu)很快，然而多數(shù)情況下無法找出最優(yōu)解。智能優(yōu)化算法具有較強的全域搜索能力，但搜索時常常會找出許多不符合拓撲約束的解，而解決此不可行解則必將提高重構(gòu)用時。所以，文中基于他人在基本環(huán)的研究成果，通過改進煙花算法，給出了加快重構(gòu)的計算模型，通過消除基本環(huán)內(nèi)重復(fù)支路，再通過檢驗支路組，以算出自適應(yīng)負荷調(diào)整下的網(wǎng)絡(luò)矩陣，從而實現(xiàn)簡化解空間，同時也可保障解空間的質(zhì)量。

2 自適應(yīng)負荷調(diào)整下網(wǎng)絡(luò)矩陣的配電網(wǎng)重構(gòu)算法

2.1 煙花算法

（1）初始化算法參數(shù)。相關(guān)參數(shù)主要有解的維數(shù)、煙花種群大小P、爆炸火花數(shù)調(diào)節(jié)常數(shù)M、爆炸半徑的調(diào)節(jié)常數(shù)A、爆炸火花數(shù)下限lm和上限hm、高斯變異火花數(shù)m以及最大迭代次數(shù)N。

（2）初始化煙花種群，隨機生成P個解。

（3）爆炸火花產(chǎn)生。對煙花xi，其所生成爆炸火花的數(shù)量上、下限值分別是hm、lm，爆炸半徑Ai與爆炸火花數(shù)的求解公式如下：

其中，ymin與ymax分別是種群內(nèi)適應(yīng)度值的最小與最大值，而ε為機器最小量，防止除0。

（4）高斯變異火花產(chǎn)生。種群內(nèi)隨機性選出m個煙花，z維，按下式開展高斯變異：

其中，k是所選維度的一維，r服從均值是1、方差也是1的高斯分布。

爆炸火花與高斯變異火花若超過可行解域，那么所生成的新位置是：

其中，xU，k、xL，k分別是第 k 維的上限值與下限值；%表示取模計算。

（5）判定是否符合終止條件，如果符合，則應(yīng)輸出結(jié)果；如果不符合，則進入以下步驟。

（6）由爆炸火花、煙花及高斯變異火花選出S個當作下次迭代時的煙花種群，針對xi，選擇的幾率為：

其中，D（xi）表示xi和其它全部個體的歐式距離和。

2.2 改進的煙花算法

煙花算法的爆炸算子與高斯變異算子所對應(yīng)的是局部搜索與全局搜索，其有著局部搜索功能以及全局搜索功能的自動調(diào)節(jié)體制，適用于按照各類數(shù)學(xué)模型實施改進，從而強化它的搜索功能。在通常數(shù)學(xué)模型內(nèi)，煙花算法的改進對策主要包括下面幾類：

（1）爆炸算子。適應(yīng)度值在靠近ymin過程中，利用式（1）算出的爆炸半徑近似等于零，這對局部搜索會產(chǎn)生限制。

（2）變異算子。xik靠近零時，式（3）變異操作難以完成全局搜索。

（3）選擇對策。候選集合里選出S個進到下次迭代中，求解任意兩個體距離時用時較長。

文中對于網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型提出了下面三個改進措施：

（1）對爆炸算子，因網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)模型的解區(qū)間各維數(shù)都是連續(xù)型整數(shù)，同時算法收斂快慢一定程度上將依靠優(yōu)良解局部搜索。

（2）對變異算子，因配電網(wǎng)的重構(gòu)模型可行解域中各維數(shù)均為起始于1的數(shù)，若x_ik很小，則式（3）實質(zhì)上只可實現(xiàn)局部搜索功能。

（3）針對選取對策，在配電網(wǎng)重構(gòu)時，潮流計算用時較求解個體距離用時要長。所以，文中對于選擇對策做以下改進：當混合種群火花個數(shù)是K時，僅算出E個距上代煙花最優(yōu)值最近的火花的函數(shù)值，并選出R個最優(yōu)解做下次的迭代。對其它K-E個火花，用式（5）所算概率來選出S-R個進行下次的迭代。如此不但能降低潮流求解次數(shù)，并且還可降低個體距離求解的次數(shù)，防止選取對策的隨機性，從而實現(xiàn)算法快速收斂的效果[3]。

2.3 網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)計算步驟

根據(jù)改進煙花算法和自適應(yīng)負荷調(diào)整下網(wǎng)絡(luò)矩陣的配電網(wǎng)重構(gòu)，其流程在圖1示出。計算流程為：首先讀出拓撲信息，生成基本環(huán)矩陣，讀出斷面的負載信息，利用求解功率矩來校驗支路組，并生成自適應(yīng)負荷調(diào)整下的網(wǎng)絡(luò)矩陣，接著初始化煙花種群，釋放煙花，按照改進變異算子與爆炸算子算出變異火花與爆炸火花，改進選用對策，以選出P個火花來為下代煙花種群，最后判定其是否符合終止條件，如果符合，則輸出重構(gòu)結(jié)果同時讀取下個斷面的負載信息，如果不符合，則需重新釋放煙花并重復(fù)以下流程。

3 結(jié)論

文中給出自適應(yīng)負荷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)矩陣與改進煙花算法的配電網(wǎng)重構(gòu)算法。利用引進功率矩來除去基本環(huán)內(nèi)的重復(fù)性支路，并校驗支路組，以改進的煙花算法開展計算。通過改進算法防止不可行解的產(chǎn)生，規(guī)避了大量的劣解，使可行解域總體質(zhì)量得到提升，同時可使最優(yōu)解或次優(yōu)解處于可行解空間內(nèi)，進而促使智能優(yōu)化算法得以快速搜索，提高找出最優(yōu)解或次優(yōu)解的幾率。利用改進煙花算法的變異算子、爆炸算子與選用對策，提高收斂的速率和全局搜索的優(yōu)質(zhì)率。文中算法對大規(guī)模的配電網(wǎng)以及各個節(jié)點處負載波動不平衡狀況，有著更好的重構(gòu)速度，同時更易于找出最優(yōu)值，從而可不斷運用到含有分布式電源配電網(wǎng)的多時段重構(gòu)優(yōu)化中。