多目標(biāo)配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃研究

摘 要：配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃既要考慮經(jīng)濟(jì)性要求，又要考慮可靠性要求，兩者是對立矛盾的，因而文章將一種模糊多目標(biāo)規(guī)劃方法應(yīng)用到配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃中。綜合配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性兩者要求為目標(biāo)來規(guī)劃配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。算例仿真表明多目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性之間的對立和協(xié)調(diào)，使得兩者之間的公共滿意度最大化，因而得到了最佳網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)架規(guī)劃；多目標(biāo)；模糊滿意；蟻群算法

1 引言

本文應(yīng)用一種多目標(biāo)模型和算法于配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃中。該算法同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性兩方面的要求，應(yīng)用一種模糊滿意的方法，最終最大化實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性指標(biāo)的公共滿意度，使得兩者之間的矛盾最小化。

2 網(wǎng)架規(guī)劃模型

本文同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性兩大要求，經(jīng)濟(jì)性要求通常為網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用和損耗費(fèi)用。可靠性要求為系統(tǒng)的缺電損失費(fèi)用，兩者的計(jì)算公式如下：

（1）

（2）

上式（1）中L為n維決策量，代表優(yōu)化的解，li是L的元素，當(dāng)線路i被選中架設(shè)時(shí)li=1，否則li=0。Cl=？著l+？茁l，？著l是線路投資回收率，？茁l是設(shè)備折舊維修率；CLP為該條架設(shè)線路單位長度的投資費(fèi)用；Li指的是線路i的長度；Cp是電價(jià)（元/kW·h）；？駐P是整個(gè)系統(tǒng)總的網(wǎng)絡(luò)損耗（kW）；？子m指相應(yīng)的年最大損耗時(shí)間（h）。Rbenefit指的是停電損失。

這里用？啄1（e1）和？啄2（e2）分別代表經(jīng)濟(jì)性要求和可靠性要求接近其最佳情況的程度。上述模型可轉(zhuǎn)化成下列模型：

（3）

（4）

式中，？孜為兩者的公共模糊滿意度。

3 求解網(wǎng)架規(guī)劃模型

本文基于蟻群算法來解決配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃問題，針對配電網(wǎng)的樹性特點(diǎn)，使蟻群的一次游程以某種隨機(jī)策略形成一個(gè)輻射網(wǎng)（即一個(gè)網(wǎng)架規(guī)劃方案）。

本文利用集合的概念進(jìn)行求解：Ant表示t時(shí)刻第n只螞蟻連入輻射型網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集合；Bnt表示t時(shí)刻第n只螞蟻未連入輻射型網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集合；Cn0表示t=0時(shí)刻所有待建線路的集合；Dnt表示t時(shí)刻與連入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)相連的屬于集合Cn0的邊的集合，即可以選擇作為下一步待建邊的集合；變電站和負(fù)荷統(tǒng)稱為節(jié)點(diǎn)；一條線路表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的電氣連接。邊包括已建線路和待建線路兩種。待建邊j（j=1，2，…，m）上有兩個(gè)權(quán)值，其中一個(gè)權(quán)值Cj是線路的費(fèi)用；另一個(gè)權(quán)值？子j指的是邊j上的信息素。

在每次游歷過程中，螞蟻n都是從t=0時(shí)刻出發(fā)。螞蟻n在t時(shí)刻先以隨機(jī)概率從集合Ant中選擇線路然后更新兩節(jié)點(diǎn)集合，同時(shí)更新其他幾個(gè)集合。重復(fù)執(zhí)行上述過程，直到所有的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)都被連入輻射性網(wǎng)絡(luò)。

4 算例分析

本文采用IEEE經(jīng)典算例中其中的單電源規(guī)劃算例]進(jìn)行分析，所用算例為一個(gè)具有10個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，1個(gè)變電站的系統(tǒng)。如圖1所示，S1為己經(jīng)存在的變電站，虛線表示可選的待建饋線。

由于變電站的供電范圍已確定，所以需要對算例中的S1變電站的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，分別以經(jīng)濟(jì)性、可靠性和兩者綜合最優(yōu)為目標(biāo)進(jìn)行規(guī)劃，結(jié)果圖分別如圖2、圖3和圖4，費(fèi)用結(jié)果如下表所示：

表1 不同目標(biāo)時(shí)的網(wǎng)架規(guī)劃結(jié)果

不同目標(biāo)要求時(shí)候的配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃，單目標(biāo)規(guī)劃時(shí)候只能最大程度上的改善其中的一個(gè)目標(biāo)，而另一指標(biāo)不可避免的就會(huì)有所增加，只有在多目標(biāo)規(guī)劃的時(shí)候，才能得到兩者的綜合最優(yōu)，使得經(jīng)濟(jì)性和可靠性都能得到相對滿意的結(jié)果，同時(shí)也會(huì)降低總費(fèi)用。

5 結(jié)束語

將多目標(biāo)模型應(yīng)用到配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃中，選擇應(yīng)用蟻群算法這種智能優(yōu)化算法來進(jìn)行優(yōu)化。通過不同目標(biāo)時(shí)候配電網(wǎng)網(wǎng)架規(guī)劃方案的比較分析表明本文的多目標(biāo)規(guī)劃能夠得到更好的效果。

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作者簡介：解大琴，女，1982年生，上海工程技術(shù)大學(xué)高職學(xué)院講師，主要研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)規(guī)劃，智能算法