[发明专利]一种基于策略自适应差分进化的配电网络扩展规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统中配电网络的扩展规划，尤其涉及的是，一种基于策略自适应差分进化的配电网络扩展规划方法。

背景技术

配电网络扩展规划是指在现状电网分析及未来负荷分布预测的基础上，从可能的变电站位置和容量、接线模式、馈线数目、路径和型号中，找出一个最优或者次优方案作为扩展改造方案，使投资、运行、检修、网损和可靠性损失费用之和最小。

根据对经济性和可靠性指标的不同处理方法，配电网络扩展规划的数学模型可分为经济型、可靠型和综合型3类。

经济型模型的目标函数只考虑经济性指标，可靠性分析通常只作为后验n-1校验。根据经济性指标的不同，可进一步分为运输模型和最小费用模型。前者认为所有负荷矩的综合最小时接线方式最短，以线路功率为控制变量；后者以投资回收费用、设备折旧费用和电能损耗费用之和为目标函数，该模型较前者更符合工程上经济性的要求。

可靠型模型是基于一定的经济水平，以可靠性为目标的规划模型。

综合型模型则是以一定的转换方式，将可靠性指标转换为可靠性效益并结合经济性模型的可靠性成本组成目标函数。

以上三种模型中，经济性模型具有一定的经济性价值，但可靠性一般较差。可靠性模型能够体现可靠性指标的改善与资金投入的关系，但实用性较差，一般只用于局部扩展规划。综合型模型寻求在可靠性成本和可靠性效益之间取得平衡，从而使配电网络扩展规划达到全局最优，具有较高的综合社会效益。

发明内容

针对配电网络扩展规划在运用进化算法求解时容易陷入局部最优、计算过程易产生大量不可行解等问题，本发明提出一种有效避免陷入局部最优、可靠性良好的基于策略自适应差分进化的配电网络扩展规划方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于策略自适应差分进化的配电网络扩展规划方法，所述配电网络扩展规划方法包括以下步骤：

A1、根据变电站选址定容与未来负荷分布预测的结果，在电力GIS平台上创建负荷点、变电站以及待选支路、已建支路要素信息，并建立相应的点-点、点-线、线-面的拓扑规则；

A2、对创建的要素信息进行预处理：将负荷点和变电站顺序编号，待选支路和已建支路顺序编号，并记录起点终点节点编号；针对地理障碍生成缓冲区，进行缓冲区分析，找出不适宜架设线路的线路走廊；

A3、考虑资金的时间价值，按等额分付资本回收计算，以年投资及运行维护费用最小为目标，目标函数如式(1)：

式中：S₁、S₂、S分别为新建线路集、已建线路集和总线路集；ω是年等值回收系数，λ为维修、折旧占投资费用的百分比；l_i是线路i的长度，f(D_i)为线径为D_i的线路单位长度的造价，X_i为第i条线路的决策变量，选择该线路作为馈线支路，则X_i取1，反之取0；g(D_i)为线径为D_i的线路的电阻率；P_i为线路i的通过功率，U_N为额定电压；τ_max年最大损耗时间，d为单位电价；

差分进化算法中，维数D为待选支路数量N_line，种群数量NP＝10*D，变异算子F为随机产生的二进制字符串，交叉算子CR取0.1，终止条件为经过禁忌搜索算法后的得到的最优个体与切换进入禁忌搜索算法前的最优个体适应度相同；进入禁忌搜索算法的切换条件为迭代超过若干代且最优个体连续若干代不发生变化；退出禁忌搜索算法的条件为步长超过若干步且最优个体连续若干代不发生变化；

A4、读取要素信息，生成算法初始种群，对初始种群进行评价，并令种群的第一个个体为全局最优个体；

A5、判断是否达到终止条件，若是，则进化终止，将最优个体作为解输出，转步骤A10；若否，则继续算法，进入步骤A6；

A6、判断是否需要更新策略选择概率，若是，则更新概率；

A7、根据不同策略的选择概率随机选择一种策略进行变异和交叉操作，并进行结构约束校验，若个体不满足约束，则转入步骤A11；若满足约束，则进入步骤A8；

A8、进行选择操作，若变异交叉后的新个体能替换旧个体进入下一代，则相应策略当前代成功次数累加1次，否则失败次数累加1次；

A9、遍历当前种群，找出最优个体，判断当前最优个体是否优于全局最优个体，若是则替换，否则保留，之后进入步骤A5；