[发明专利]一种基于免疫二进制粒子群算法的配电网重构方法

权利要求书

1.一种基于免疫二进制粒子群算法的配电网重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对配电网进行简化，具体是对节点、支路、开关进行编号，并利用深度优先搜索方法分析配电网拓扑结构，运用前推回代法对配电网进行潮流计算，得到线路潮流和线损；

步骤2、根据步骤1确定的线路潮流，以配电系统正常运行时网络损耗最小为目标，建立配电网重构模型，确定适应值函数；

步骤3、对免疫二进制粒子群算法进行实现，取配电网中联络开关的状态为控制变量进行编码，完成种群的初始化，计算粒子的亲和度、浓度及选择概率，输出全局最优解，完成配电网重构。

2.如权利要求1所述基于免疫二进制粒子群算法的配电网重构方法，其特征在于，步骤1对配电网进行简化，并利用深度优先搜索方法分析配电网拓扑结构，运用前推回代法对配电网进行潮流计算，得到线路潮流和线损，具体包括两种情况：

情况一：当配电网络为无支接辐射状网络即只有一个电源供给端时，先计算支路潮流前推，再计算节点电压回代，具体为：

步骤1-1、支路潮流前推计算，根据各母线节点功率输入输出平衡关系，节点之间的功率关系为：

式中，为支路j的支路电流；为支路j的共轭电流；

有功功率和无功功率分别为：

式中，P′_kk＝P_kk+P_k，Q′_kk＝Q_kk+Q_k分别表示节点j之前支路的末端功率；

步骤1-2、节点电压回代计算，根据欧姆定律，可得节点的电压为：

情况二：当配电网络为有支接辐射状网络即不只有一个电源供给端时，支路潮流计算为：

步骤1-A、支路潮流前推计算，根据各母线节点功率输入输出平衡关系，节点之间的功率关系为：

式中，为支路j的支路电流；为支路j的共轭电流；

有功功率和无功功率分别为：

式中，P′_kk＝P_kk+P_k，Q′_kk＝Q_kk+Q_k分别表示节点j之前支路的末端功率；

步骤1-B、节点电压具体为：

3.如权利要求1所述基于免疫二进制粒子群算法的配电网重构方法，其特征在于，步骤2中构建以网损最小为目标的配电网重构函数，具体为：

式中：n为系统支路总数；i为支路编号；ri为支路i的电阻；Pi、Qi为支路i流过的有功功率和无功功率；Ui为支路i末端的节点电压；ki为开关的状态变量，0代表打开，1代表闭合；

不等式约束包括电压约束、支路过载约束、变压器过载约束等，即

U_imin≤U_i≤U_imax

S_i≤S_imax

S_i≤S_tmax

式中，U_imin和U_imax分别为节点电压下限和上限值；S_i和S_imax分别为第i条支路流过功率的计算值及其最大容许值；S_i和S_imax分别是变压器流出的功率和最大容许值。

4.如权利要求1所述基于免疫二进制粒子群算法的配电网重构方法，其特征在于，步骤3对免疫二进制粒子群算法进行实现，具体为：

步骤3-1、编码，取开关状态为控制变量，将网络中的开关状态用0或1表示，0表示断开，1表示闭合，每个开关占据二进制粒子的一维，各开关状态组合在一起形成一个粒子，二进制粒子的长度为网络中开关的数量总和；同时为了缩短二进制粒子的长度，采用下面两条规则：

①规则一：不在任何环路内的支路上的开关必须闭合；

②规则二：在网架结构合理的情况下，若以网损最小为目标函数，则与电源点相连的开关应闭合；

步骤3-2、生成初始种群，设置种群数目、初始种群个体数目、个体长度，之后生成固定长度的随机数串并划分为若干子支路集，选出同一网孔中对应随机数值最小的支路集，再取各支路集中对应随机数最小的开关作为要打开的联络开关，对应维的值设置为0，同一网孔中其他维的值设置为1，将随机数串转化为二进制粒子；

步骤3-3、确定终止准则，根据每代群体中全局最优解的变化情况来判断算法是否终止；当连续代群体的全局最优解不发生变化时，即认为算法收敛，停止计算，输出运行结果；

步骤3-4、确定种群的更新规则，首先设定种群需要重新注入的新生粒子数量k，然后重新生成选择概率小的k个粒子的速度，利用下式更新所有的粒子，并且计算它们的亲和度、浓度及选择概率，输出全局最优解；

v_id＝ωv_id+c₁rand1()(P_id-x_id)+c₂rand₂()(P_gd-x_id)，

if(rand()＜S(v_id))then xid＝1，else x_id＝0

式中，为Sigmoid函数，rand()为[0，1]之间的随机数，速度分量v_id决定了位置分量x_id取1或0的概率，v_id越大，则x_id取1的概率越大；

步骤3-5、对辐射状网络进行判断，根据粒子的状态确定参与潮流计算的支路形成潮流计算矩阵，如果支路末节点列中未包含除电源点外的所有节点，则说明该网络中存在电气孤岛，不是辐射网，令未保证辐射状的开关组合粒子重新生成其速度变量。