用演化算法求解多階段配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)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(shí)期的負(fù)荷變動(dòng)情況，配電網(wǎng)規(guī)劃市場(chǎng)可以分成多個(gè)階段來(lái)進(jìn)行分析。為了能夠?qū)⒀莼惴ǜ嗟倪\(yùn)用在配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題當(dāng)中，相關(guān)研究人員提出了一種自動(dòng)保護(hù)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(guò)程，有利于提升尋優(yōu)的速度，證明其方法的時(shí)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(duì)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(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，還能提供給用戶優(yōu)質(zhì)的供電效果。現(xiàn)如今供電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈從而讓供電企業(yè)的投資以及停電期間給用戶帶來(lái)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(shí)來(lái)指導(dǎo)尋求一個(gè)優(yōu)質(zhì)的配電規(guī)劃過(guò)程，讓配電網(wǎng)規(guī)劃能夠充分的將演化算法運(yùn)用得更為具體，從而來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)算法的不足之處，在具體問(wèn)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(wèn)題的不足之處

我國(guó)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(jī)產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)又或是整數(shù)串來(lái)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(gè)階段不能投入，1所表示的是投入運(yùn)行情況。對(duì)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(zhǎng)度完全取決于設(shè)備數(shù)量的，此外對(duì)于這個(gè)配電網(wǎng)規(guī)劃中的編碼是無(wú)法保障其所產(chǎn)生的方案是否具有實(shí)用性，或者是這個(gè)方法是否具有可行性的標(biāo)準(zhǔn)。但是，這個(gè)方法中所變異的操作和交叉是絕對(duì)不可行的。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示這個(gè)方法的統(tǒng)計(jì)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(gè)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(gè)可行性的配碼是非常困難的，并且對(duì)于這個(gè)方案是需要外來(lái)物質(zhì)的介入，要從檢驗(yàn)的子程序來(lái)確定這個(gè)方案是否具有可行性的，所以，以往的演化算法在很短的時(shí)間中可以為配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃提供一個(gè)非常優(yōu)化的結(jié)果。配電規(guī)劃問(wèn)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(diǎn)電壓不能超標(biāo)，變電設(shè)備不能過(guò)載，對(duì)所有的負(fù)荷供電以及輻射狀的運(yùn)行。我們可以將滿足約束的輻射狀運(yùn)行與所有的負(fù)荷供電方案稱為可行的，其中這個(gè)可行性方案需要滿足所有負(fù)荷節(jié)點(diǎn)必須要有與源點(diǎn)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(shí)驗(yàn)法在運(yùn)用中的配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃問(wèn)題重點(diǎn)主要是找到一種合適配電規(guī)劃的方案，然而對(duì)于這種方案是能夠讓演化算法中的染色體串來(lái)進(jìn)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(lái)，從而也會(huì)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(jì)

傳統(tǒng)的變異算子和單點(diǎn)交叉是無(wú)法保證方案編碼在變異和交叉過(guò)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(duì)于破壞的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃結(jié)構(gòu)串來(lái)進(jìn)行相關(guān)的問(wèn)題修復(fù)。橫向修復(fù)演化算法主要是通過(guò)了斷開(kāi)違反橫向制約的線路從而來(lái)進(jìn)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(jiǎn)化邊串。縱向修復(fù)的算法主要是保護(hù)配電網(wǎng)絡(luò)元件中的有關(guān)參數(shù)在時(shí)間上的聯(lián)系，相對(duì)于較簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單的演化算法是可以有利于解決排列算法中的問(wèn)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(gè)相對(duì)較優(yōu)質(zhì)的優(yōu)解，但是，時(shí)間越久，越往后，其中所要搜索的速度相對(duì)較緩慢，在演化算法當(dāng)中多個(gè)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(duì)于變電站開(kāi)關(guān)配置以及線路的參數(shù)，對(duì)線路進(jìn)相應(yīng)的調(diào)整。讓演化階段從初期開(kāi)始。這樣的方法還需要以大概率的對(duì)變電站的字串來(lái)進(jìn)行變異和交叉。在演化算法過(guò)程當(dāng)中，變異和交叉還需要用最大化的應(yīng)用概率來(lái)作用在變電站開(kāi)關(guān)配置當(dāng)中，開(kāi)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(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)化

傳統(tǒng)優(yōu)化算法在求解配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)的簡(jiǎn)化。第一是將多階段問(wèn)題分解成單階段的問(wèn)題，第二是把非線性問(wèn)題簡(jiǎn)化為線性化，第三是將饋線與變電站系統(tǒng)分開(kāi)規(guī)劃，第四是不考慮配電網(wǎng)的輻射狀運(yùn)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(yǔ)

為了能夠?qū)⒀莼惴☉?yīng)用于多個(gè)階段配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題的求解中，傳統(tǒng)的遺傳算法在求解配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題期間，并沒(méi)有充分的運(yùn)用其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)，從而會(huì)產(chǎn)生出很多的不可行編碼方案，也會(huì)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(yùn)用了配電網(wǎng)的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，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(shuō)明了現(xiàn)目前的演化算法在求解配電網(wǎng)規(guī)劃問(wèn)題時(shí)具有優(yōu)越性和有效性。

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