用演化算法求解多階段配電網(wǎng)規(guī)劃問題

王瑞民

摘 要：為了能夠充分考慮到配電網(wǎng)規(guī)劃在不同時期的負(fù)荷變動情況，配電網(wǎng)規(guī)劃市場可以分成多個階段來進行分析。為了能夠?qū)⒀莼惴ǜ嗟倪\用在配電網(wǎng)規(guī)劃問題當(dāng)中，相關(guān)研究人員提出了一種自動保護配電網(wǎng)規(guī)劃安全的方法。這種方法能夠讓演化算法搜索到其需要的數(shù)據(jù)資料，從而有效的避免了輻射性的巡查過程，有利于提升尋優(yōu)的速度，證明其方法的時效性。

關(guān)鍵詞：演化算法；多階段；配電網(wǎng)規(guī)劃；編碼方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.148

0 前言

在供電系統(tǒng)當(dāng)中，配電系統(tǒng)和用戶的聯(lián)系是最為緊密和直接的，對于用戶的供電的安全性和可靠性與供電的質(zhì)量影響也是最直接的，優(yōu)質(zhì)的配電網(wǎng)規(guī)劃不僅僅能夠給電力企業(yè)節(jié)省非常大的投資費用和運行費用，還能提供給用戶優(yōu)質(zhì)的供電效果?，F(xiàn)如今供電市場競爭激烈從而讓供電企業(yè)的投資以及停電期間給用戶帶來的損傷降到最小的方案，演化算法主要是利用領(lǐng)域的知識來指導(dǎo)尋求一個優(yōu)質(zhì)的配電規(guī)劃過程，讓配電網(wǎng)規(guī)劃能夠充分的將演化算法運用得更為具體，從而來彌補傳統(tǒng)算法的不足之處，在具體問題優(yōu)化求解中是最為有效的方案之一。

1 傳統(tǒng)算法處理配電網(wǎng)規(guī)劃問題的不足之處

我國配電網(wǎng)規(guī)劃當(dāng)中，配電網(wǎng)一般是由變電站和饋線所組成的網(wǎng)絡(luò)圖形。如圖1所示。傳統(tǒng)的演化算法是采用隨機產(chǎn)生的二進制數(shù)又或是整數(shù)串來表示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中0便是配電設(shè)備在某一個階段不能投入，1所表示的是投入運行情況。對于這種染色體編碼方案是以規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)圖為基礎(chǔ)的，其編碼的長度完全取決于設(shè)備數(shù)量的，此外對于這個配電網(wǎng)規(guī)劃中的編碼是無法保障其所產(chǎn)生的方案是否具有實用性，或者是這個方法是否具有可行性的標(biāo)準(zhǔn)。但是，這個方法中所變異的操作和交叉是絕對不可行的。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示這個方法的統(tǒng)計結(jié)果一般只有百分之二的可行性，占比非常低。我們可以從這個數(shù)據(jù)當(dāng)中詳細(xì)的分析出這種編碼的方案，是需要一個可行性的配碼是非常困難的，并且對于這個方案是需要外來物質(zhì)的介入，要從檢驗的子程序來確定這個方案是否具有可行性的，所以，以往的演化算法在很短的時間中可以為配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供一個非常優(yōu)化的結(jié)果。配電規(guī)劃問題可以形式化的表示為網(wǎng)損加電力企業(yè)投資加可靠性損傷，將節(jié)點電壓不能超標(biāo)，變電設(shè)備不能過載，對所有的負(fù)荷供電以及輻射狀的運行。我們可以將滿足約束的輻射狀運行與所有的負(fù)荷供電方案稱為可行的，其中這個可行性方案需要滿足所有負(fù)荷節(jié)點必須要有與源點有通路；不能形成環(huán)路以及變電站之間不能存在通路等。

以往的演化實驗法在運用中的配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問題重點主要是找到一種合適配電規(guī)劃的方案，然而對于這種方案是能夠讓演化算法中的染色體串來進行表示的，讓其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠更加清楚明了的呈現(xiàn)出來，從而也會讓這種方案當(dāng)中所出現(xiàn)的編碼有更好的保障讓方案變得可行性增加。

2 局部搜索能力的改善與交叉變異算子的設(shè)計

傳統(tǒng)的變異算子和單點交叉是無法保證方案編碼在變異和交叉過程中能夠滿足現(xiàn)目前的橫向和縱向的要求，其主要是采用了有關(guān)的演化修復(fù)算法對于破壞的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃結(jié)構(gòu)串來進行相關(guān)的問題修復(fù)。橫向修復(fù)演化算法主要是通過了斷開違反橫向制約的線路從而來進行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中某部分的變異操作和交叉所出現(xiàn)的簡化邊串?？v向修復(fù)的算法主要是保護配電網(wǎng)絡(luò)元件中的有關(guān)參數(shù)在時間上的聯(lián)系，相對于較簡單，簡單的演化算法是可以有利于解決排列算法中的問題。其中演化算法在整體配電網(wǎng)規(guī)劃中的能力是很大的，但是，演化算法的局部搜索能力非常薄弱。演化算法是可以快速的搜索到一個相對較優(yōu)質(zhì)的優(yōu)解，但是，時間越久，越往后，其中所要搜索的速度相對較緩慢，在演化算法當(dāng)中多個階段的配電網(wǎng)規(guī)劃，必須要使用全局搜索這樣才能體現(xiàn)出演化算法在配電網(wǎng)中的作用，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和變電站結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，能夠清楚的知道局部搜索的籌碼是對于變電站開關(guān)配置以及線路的參數(shù)，對線路進相應(yīng)的調(diào)整。讓演化階段從初期開始。這樣的方法還需要以大概率的對變電站的字串來進行變異和交叉。在演化算法過程當(dāng)中，變異和交叉還需要用最大化的應(yīng)用概率來作用在變電站開關(guān)配置當(dāng)中，開關(guān)和快線的字串之上，這樣才能體現(xiàn)出這種方法的作用。

3 傳統(tǒng)優(yōu)化算法在求解配電網(wǎng)規(guī)劃時對問題進行簡化

傳統(tǒng)優(yōu)化算法在求解配電網(wǎng)規(guī)劃時對問題進行相應(yīng)的簡化。第一是將多階段問題分解成單階段的問題，第二是把非線性問題簡化為線性化，第三是將饋線與變電站系統(tǒng)分開規(guī)劃，第四是不考慮配電網(wǎng)的輻射狀運行約束，并且還能夠提供優(yōu)化解決方案，所以其特別適用于配電網(wǎng)規(guī)劃的求解。

4 結(jié)束語

為了能夠?qū)⒀莼惴☉?yīng)用于多個階段配電網(wǎng)規(guī)劃問題的求解中，傳統(tǒng)的遺傳算法在求解配電網(wǎng)規(guī)劃問題期間，并沒有充分的運用其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識，從而會產(chǎn)生出很多的不可行編碼方案，也會導(dǎo)致尋求優(yōu)化方案的速度變得緩慢。演化算法是由于運用了配電網(wǎng)的相關(guān)專業(yè)知識，在尋求優(yōu)化編碼的速度上比傳統(tǒng)算法更快，更高，更便捷。所以算例的結(jié)構(gòu)充分的說明了現(xiàn)目前的演化算法在求解配電網(wǎng)規(guī)劃問題時具有優(yōu)越性和有效性。

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