配電網絡重構算法的研究

呂嘉（茨榆坨采油廠電力維修大隊，遼寧 沈陽 110206）

配電網絡設計為閉環，運行時則為開環輻射狀，輻射狀與網狀結構相比更具優勢，如短路電流小、電流控制簡單易行等，但缺點是整體可靠性不高，影響了配電網絡的使用性能。電網重構是通過改變聯絡開關和分段開關的連接方式，起到對電氣設備的保護、穩定供電系統及優化配電結構的作用。

1 配電網重構作用

配電網重構是配電管理系統的重要組成部分，電網重構的首要原則是滿足用電需求，其次為滿足實際需求的基礎上對某一指標進行優化，達到最佳狀態。配電重構的主要作用是均衡電網系統的負荷，提高配電系統的安全性、穩定性，降低能損，提高整個供電系統服務質量的同時，增加供電企業的經濟效益。

2 配電網重構算法

2.1 啟發式

2.1.1 支路交換法

支路交換法最早由學者S Civanlar等提出的一種計算方法，該法的主要目的圍繞降低有功網損進行，通過改變聯絡開關和分段開關的狀態，實現負荷在不同支路之間的轉移。當某一支路上的聯絡開關為閉合狀態時，就應打開相應環路上的分段開關，以保持配電網的輻射狀態，利用這種方式，實現了不同支路之間的轉換。

2.1.2 最優潮流模式法

最優潮流模式由Darish Shrimohammadi等人提出的一種算法，最優潮流模式按其應用情況可分為兩個階段，第一階段是系統中聯絡開關均處于閉合狀態，形成若干環網后，對開關的閉合狀態進行改變，以尋找出最優的潮流模式；而第二階段的最優潮流模式則改變了以往的做法，二是將聯絡開關設置為斷開狀態，然后逐個閉合，對閉合形成的各個回路進行計算，直至開關的閉合對降低網損影響不大時，極為所尋找的最佳潮流模式。改進后的操作方式，可有效保護各個用電器。

2.1.3 隨機優化法

2.1.4 模擬退火算法

模擬退火算法可用于求解大規模組合優化問題，該法根據固體退火原理研發而成。固體退火原理為：將固體加熱到熔點時，分子由有序變為無序，成為可自由流動的液態，降溫時，自由移動的粒子逐漸有序化，直至降到常溫時，固體內能達到最低。模擬退火算法中將固體的最穩定狀態定位網絡重構的最高目標，將降溫措施看作影響電網優化的控制參數，如衰減因子、迭代次數、終止準則等。

2.1.5 遺傳算法

遺傳算法提出者為J.H.Holland教授，傳統的遺傳算法存在較多的不可行解，減慢了計算速度，因而在實際應用時，可根據配電網的情況設定不同的約束條件，以加快計算速度。遺傳算法不需依靠梯度尋優信息，因此具有很強的適應性和并行性，此外該法獲得最優化解的概率很大，并且系統還能計算出一系列次優解，可供使用者參考使用。經過多年實踐改進后，遺傳算法不斷升級，已經通過復制、交叉和變異方法產生了許多新的算法，極大的提高了遺傳算法的成功率和準確度。

2.1.6 蟻群算法

蟻群算法是根據螞蟻尋徑行為模擬出的一種算法。螞蟻在尋徑時，是通過釋放化學物質傳達信息的，化學物質濃度的大小與螞蟻通過的路徑成反比，因此，濃度大的路徑被選中的幾率較大，由此該段路徑的化學物質的濃度逐漸累積。蟻群算法中輻射狀代表螞蟻的路徑，最小化網損代表最短路徑，在尋找最小化網損時，應對支路電壓、電流以及網絡結構等要素進行綜合考慮，以提高計算結果的可靠性。

2.1.7 粒子群算法

粒子群算法是由鳥群覓食過程得到啟發而提出的一種網絡重構的算法。“粒子”是將群體中的個體理想化得來的一種具有一定速度和運動方向的微粒。粒子在飛行過程中能夠不斷對自身的飛行速度和飛行方向進行調整，以實現個體最佳位置與群體最佳位置的高度重合，達到最優化的目的。粒子群算法在實際應用中，容易受到無用粒子的干擾，為提高計算的準確率和計算速度，可用輪盤賭法對配電網絡中的部分支路進行內部優化。

2.2 智能化方法

2.2.1 人工神經網絡算法

人工神經網絡算法是根據動物神經網絡行為而提出的信息處理方法，該法使用時，實際問題的最優解對應神經網絡穩定狀態，而實際問題的優化過程則與神經網絡演化過程相對應。人工神經網絡算法與傳統的算法不同，這就嚴重影響了該算法在負荷和網絡結構變化頻繁的配電網中的實用性能。

2.2.2 專家系統法

專家算法是依靠工作人員積累的操作經驗對配網進行重組的一種算法。專家算法適用于解決簡單、穩定的配網結構重組，對于大規模、供電指標要求較高的配電系統的優化，需要大量的時間和精力，其實用性較低。

3 結語

隨著經濟的不斷發展，各行業對電力的需求越來越多，這就對供電企業的配電網絡提出了更高的要求。配電網絡重構對提高電力系統的安全性、穩定性、經濟性具有重要意義，因此應選擇較為合理的方法，對其進行最優化重構，以減少電力資源的損失，提高我國電力能源的利用率。

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