免疫遺傳算法在配電網規劃中的應用

（廣東電網公司佛山順德供電局, 廣東 順德 528000）

免疫遺傳算法在配電網規劃中的應用

張子文

（廣東電網公司佛山順德供電局, 廣東 順德 528000）

隨著我國社會經濟建設的可持續發展，配電網作為電力系統中面對用戶最后一個重要環節的被關注度也越來越高。配電網規劃涉及到大量的信息數據需要處理，供電企業研究人員對于這些數據的處理越來越重視。由于城市人口密集化，用戶的需求逐漸增多，因此在配電運輸過程中出現了很多具體的問題，本文通過深入研究配電網規劃中的問題，提出了基于免疫遺傳算法的問題解決模型，具有較高的理論價值和經濟價值，希望為電力行業的發展提供相應的理論依據。

免疫遺傳算法；配電網；擴展規劃；應用

電力行業發展是我國經濟建設的重要組成部分之一，他的發展對于我國國民經濟有著巨大的影響，合理的進行電力系統的規劃不僅可以帶來巨大的經濟效益，也可以獲得巨大的社會效益。根據電壓的高低，我們將電力系統分成四個子系統：發電系統、輸電系統、子輸電系統和配電系統；根據這四個子電力系統的分類，現將電力系統的規劃分為電源規劃、輸電系統規劃、子輸電系統規劃和配電系統規劃。配電系統作為與用戶聯系的最后直接的一環，對于用戶的影響也最直接，因此進一步規范配電網系統規劃是目前電力企業亟待解決的問題之一。

一、免疫遺傳算法簡介

目前，配電網規劃算法有數學優化方法、啟發式方法、專家系統法、模擬進化策略；現今隨著算法的多樣化，進化算法作為一種新興的搜索尋優技術已經逐漸進入到配電網規劃當中，遺傳算法和免疫算法就屬于進化算法的范疇

遺傳算法仿效生物進化和遺傳的過程，從隨機生成的初始可行解出發，遵循優勝劣汰的原則，利用不斷的循環復制、交換、突變等操作過程，從而逐漸逼近全局最優解。遺傳算法基因更多的是對基因加以較差、混合，讓其自由選擇，不會考慮到每 一個體間的相互作用；而免疫算法則是起源于宿主和宿原之間的競爭，與在遺傳算法不同的是，此算法基因組合是為了獲得多樣性，基因可以由個體自己選擇，每個免疫細胞等個體都可相互作用。

此外，為了解決遺傳算法在配網規劃中可能存在的收斂性，可以通過提升算法收索能力的方式同免疫算法想結合，形成免疫遺傳算法。實際上此算法基于生物免疫機制改進的一種遺傳算法，以實現群體收斂和個體多樣性的動態平衡。

二、免疫遺傳算法在配電網規劃中的應用

圖1 免疫遺傳的計算流程示意圖

圖2 負荷分配示意圖

免疫遺傳算法在配電網規劃中的應用原理是將電網規劃存在的問題用函數對應至每一入侵抗原，然后再集合配電網規劃進行解析，最后對應至免疫系統抗體加以求解。

1配電網規劃免疫遺傳算法其它算子的設計如下。

（1）自然選擇

優勝劣汰是大自然的自然選擇規律，根據競爭法則，每次參照一個概率從群體中選出若干個最優秀的個體作為父本和母本，繁殖后代，產生新的個體加入到下一代群體當中。

（2）隨機雜交

隨機抽取兩個父本抗體之一最為下一個雜交點，交換該點對應的基因；經上述隨機雜交后。原有的父本抗體的所對應的輻射網絡結構就可能被破壞，所以在雜交之前需要根據具體情況具體分析，適當處理。

（3）基因變異

將抗體中的位點基因按照選定的變異概率進行取反操作，并且檢驗網絡的連通性及輻射性，合格之后作為子代個體。若由于（2）中雜交過程破壞了父本的輻射網絡結構，那么就應該采用和雜交相同的方式來處理問題。

2免疫遺傳算法（圖表中統稱改進算法）流程如下。

免疫遺傳的配電網規劃算法中，抗原對應目標函數和約束條件，抗議對應于目標函數的可能解，計算流程大致如圖1所示。

（1）參數設置

（2）產生初始抗體

假設交叉變異所產生的抗體與初始抗體的個數總和為 ，先結合所設定的參數特征對其相應的記憶信息細胞加以識別，觀其是否存在。如果存在，那么就可以刺激相應記憶細胞所產生的初始抗體，然后再經由系統隨機產生部分缺少的抗體；而如果沒有識別到相應的記憶細胞抗體，那么可直接經由系統隨機產生。

（3）識別抗體抗原

在對抗體抗原識別之后，分別計算其適應度與識別度。

（4）新抗體產生

根據遺傳操作理論，可以通過利用選擇、變異與交叉的方式產生新抗體。

（5）計算抗體的信息熵H以及抗體的相似度A。

（6）根據出口與條件來判定

如果相似度A大于閾值AO最為評價條件來參考。如果相似度在閾值以內及不大于閾值，則操作繼續轉向第三步。

（7）產生個新抗體

（8）更新群體抗體濃度

（9）更新記憶細胞庫

不難發現，在整個問題的求解過程當中，每更新一代抗體群都實際上是將最優抗體選入記憶細胞庫中的過程。因此在每次選用記憶抗體的時候，其記憶細胞庫往往會出現滿溢的狀態，只能夠通過替換適應度差的抗體的方式確保抗體群最優，并確保其記憶細胞庫的多樣、整體最優。

（10）抗體濃度穩定性判定

抗體濃度穩定性的判定較為簡單，如果其濃度達到穩定，那么輸出后便會有結果，而如果沒有達到穩定那么跳轉到（3），再次計算。

3配電網規劃中的應用

配電電源、配電線路、配電網架的規劃都是配電網規劃的主要部分；

（1）在配電線路規劃過程中需要確定的配電線路出發點和終止點，在個符合小區的空間負荷分布已知情況下，如何合理的將空間負荷等有效合成點負荷來確定個線路的終止子通常采用的處理方法是將負荷小的區域轉移到某一個確定的點上，根據虛擬的電荷連同網架結構、導線型號、線路回路等作為變量，參造免疫遺傳算法將變量套入即可進行進一步編碼優化 （如圖2所示）。

（2）分布式電源是分散布置在配電網或用戶附近的小型發電系統，具有污染少能利用率高等特點。為了滿足用戶供電和網絡正常運行的條件下，分布式電源大量接入配電網，其輸出和輸入的隨機特點使得計算的復雜性大打加大，單向潮流變為網格潮流、負荷系數增多等，免疫遺傳算法就為分布式電源的計算提供了較為便捷的途徑。

（3）結合常規配電網網架的問題和特點，以配電網網架投資和網絡運行費用的經濟指標為優化目標，以線路傳輸容量、電壓降、配電網的輻射性為約束條件，通過免疫遺傳算法保證生成解的可靠性，避免了輻射性檢查。

結語

通過簡單的了解免疫遺傳算法及其在配電網規劃中的應用，通過其實用性和可行性得以證實：在配電系統規劃中，深入研究免疫遺傳算法的應用具有現實意義。目前，免疫遺傳算法在理論上已經形成了一套較為完善的算法體系，然而在實際使用中，還存在很多的問題有待于我們繼續深入研究探討。因此在今后的工作當中，如何提高免疫遺傳算法的精確度，將其可靠的應用于城市配電網規劃當中，從而進一步帶動電力系統的整體發展作為首要任務。由于本文僅限邊幅較小，因此并未對核算過程做詳細的闡述。

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[2]麻秀范,崔換君．改進遺傳算法在含分布式電源的配電網規劃中的應用[J]．電工技術學報． 2011（03）．

[3]劉育明,周湶,杜林,姚陳果,孫才新．用于配電網規劃的多種群免疫遺傳算法[J]．高電壓技術．2006（05）．

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