基于蟻群算法的多目標配電網聯絡線規劃

解大琴 馬東玲

（上海工程技術大學高職學院，上海 200437）

1 概述

配電網聯絡線規劃的目標既有經濟性的考慮，也有可靠性的要求，因而本文將模糊多目標規劃應用于配電網聯絡線規劃中，在算法上以經濟性和可靠性的協調為目標，應用一種模糊的方法來綜合兩者的關系，最終最大化系統的經濟性和可靠性指標的公共滿意度，協調好兩者之間的矛盾。

2 聯絡線優化模型

聯絡線優化配置方案設計的目標是合理定位環網中聯絡線，在滿足用戶及系統供電可靠性要求的前提下，最小化供電部門和用戶的停電損失。因此，通過聯絡線的增建可以調節經濟性和可靠性兩方面的要求，最大化兩者的公共滿意度，得到最佳的優化結果。目標函數包括兩個方面的內容：

（1）經濟方面：包括聯絡線和開關的投資和運行維護費用和網損兩個方面的內容，計算公式如下：

這里的S是指架設聯絡開關的線路，代表需要架設聯絡線的線路；它是n維決策矢量，代表聯絡線關優化問題的解；si是S中的元素，當待選線路i被選中架設聯絡線時否則

（2）可靠性指標：指的是停電損失費用，可表示為：

式中Rb指的是停電損失。

最后將模糊多目標規劃原理應用到該聯絡線優化模型中，則：

3 聯絡線優化規劃

聯絡線優化中關鍵的問題是在滿足N-1安全準則的前提下，在樹型網絡的基礎上，變電站中任一條中壓配電線路發生故障不能正常運行時，那么除故障段外仍能保持向用戶繼續供電，每個變電站都是相鄰站的備用，每條出線都有承擔聯絡的可能，結合地理信息優化出總投資費用最小的規劃方案。

本文進行聯絡線的優化時選取的是蟻群算法，蟻群在一次游歷過程中確定聯絡線使用情況，具體步驟如下：

第一步：先確定哪兩個站點為相鄰站。在進行優化計算之前，規劃人員首先要確定哪些變電站為相鄰變電站，并以數據或者表格的形式給出分析結果。所以本文規劃的前提條件是變電站的相鄰站點都是已知的；

第二步：確定變電站兩兩之間聯絡線的可行集合。分析計算得出集合中每條可行性聯絡線的開關費用和線路費用之和。

第三步：蟻群利用輪盤賭的概率隨機的在可行性聯絡線集合中選擇一條作為可行聯絡線，直到所有的變電站都以聯絡線的方式兩兩相連為止。

第四步：當一個蟻群搜索完畢，進行信息素的修改。

第五步：重復步驟三和四直到最優結果輸出。

4.算例分析

以IEEE的經典算例進行分析，原始圖如圖1所示

分析結果如下表所示。

圖1 聯絡線優化規劃的原始網絡圖

從以上的圖表結果看出，單獨一經濟或者是可靠的要求作為目標規劃的時候，只能滿足使得其中的一個目標函數最小化，公共滿意度都沒有達到最高，只有以經濟和可靠要求的公共滿意度為目標時，才能綜合協調兩者之間的對立關系，從中找到一個公共滿意度最高的平衡點。

結語

單獨以系統投資費用為目標或者單獨以缺電損失為目標進行聯絡線的優化規劃，都不能達到一個綜合最優的結果，不能協調兩種要求之間的對立關系。但是進行經濟性要求和可靠性要求的公共滿意最優的多目標規劃，綜合協調經濟性和可靠性之間的相互對立關系調，使得兩者的滿意度達到最高，最終得到最優的聯絡線規劃方案。

表1 優化目標不同時的聯絡線最優結果表

[1]包海龍.基于混合遺傳-模擬退火算法的多目標電網規劃[D].上海：上海交通大學，2000.

[2]于會萍，劉繼東，程浩忠，等.一種綜合協調電網規劃中經濟性和可靠性矛盾的新方法[J].電力自動化設備，2001，21（02）：5-7.