配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)算法的研究

呂嘉（茨榆坨采油廠電力維修大隊(duì)，遼寧 沈陽(yáng) 110206）

配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為閉環(huán)，運(yùn)行時(shí)則為開(kāi)環(huán)輻射狀，輻射狀與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相比更具優(yōu)勢(shì)，如短路電流小、電流控制簡(jiǎn)單易行等，但缺點(diǎn)是整體可靠性不高，影響了配電網(wǎng)絡(luò)的使用性能。電網(wǎng)重構(gòu)是通過(guò)改變聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)的連接方式，起到對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)、穩(wěn)定供電系統(tǒng)及優(yōu)化配電結(jié)構(gòu)的作用。

1 配電網(wǎng)重構(gòu)作用

配電網(wǎng)重構(gòu)是配電管理系統(tǒng)的重要組成部分，電網(wǎng)重構(gòu)的首要原則是滿足用電需求，其次為滿足實(shí)際需求的基礎(chǔ)上對(duì)某一指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到最佳狀態(tài)。配電重構(gòu)的主要作用是均衡電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷，提高配電系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，降低能損，提高整個(gè)供電系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，增加供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 配電網(wǎng)重構(gòu)算法

2.1 啟發(fā)式

2.1.1 支路交換法

支路交換法最早由學(xué)者S Civanlar等提出的一種計(jì)算方法，該法的主要目的圍繞降低有功網(wǎng)損進(jìn)行，通過(guò)改變聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)和分段開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷在不同支路之間的轉(zhuǎn)移。當(dāng)某一支路上的聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)為閉合狀態(tài)時(shí)，就應(yīng)打開(kāi)相應(yīng)環(huán)路上的分段開(kāi)關(guān)，以保持配電網(wǎng)的輻射狀態(tài)，利用這種方式，實(shí)現(xiàn)了不同支路之間的轉(zhuǎn)換。

2.1.2 最優(yōu)潮流模式法

最優(yōu)潮流模式由Darish Shrimohammadi等人提出的一種算法，最優(yōu)潮流模式按其應(yīng)用情況可分為兩個(gè)階段，第一階段是系統(tǒng)中聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)均處于閉合狀態(tài)，形成若干環(huán)網(wǎng)后，對(duì)開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)進(jìn)行改變，以尋找出最優(yōu)的潮流模式；而第二階段的最優(yōu)潮流模式則改變了以往的做法，二是將聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)設(shè)置為斷開(kāi)狀態(tài)，然后逐個(gè)閉合，對(duì)閉合形成的各個(gè)回路進(jìn)行計(jì)算，直至開(kāi)關(guān)的閉合對(duì)降低網(wǎng)損影響不大時(shí)，極為所尋找的最佳潮流模式。改進(jìn)后的操作方式，可有效保護(hù)各個(gè)用電器。

2.1.3 隨機(jī)優(yōu)化法

2.1.4 模擬退火算法

模擬退火算法可用于求解大規(guī)模組合優(yōu)化問(wèn)題，該法根據(jù)固體退火原理研發(fā)而成。固體退火原理為：將固體加熱到熔點(diǎn)時(shí)，分子由有序變?yōu)闊o(wú)序，成為可自由流動(dòng)的液態(tài)，降溫時(shí)，自由移動(dòng)的粒子逐漸有序化，直至降到常溫時(shí)，固體內(nèi)能達(dá)到最低。模擬退火算法中將固體的最穩(wěn)定狀態(tài)定位網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的最高目標(biāo)，將降溫措施看作影響電網(wǎng)優(yōu)化的控制參數(shù)，如衰減因子、迭代次數(shù)、終止準(zhǔn)則等。

2.1.5 遺傳算法

遺傳算法提出者為J.H.Holland教授，傳統(tǒng)的遺傳算法存在較多的不可行解，減慢了計(jì)算速度，因而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)配電網(wǎng)的情況設(shè)定不同的約束條件，以加快計(jì)算速度。遺傳算法不需依靠梯度尋優(yōu)信息，因此具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和并行性，此外該法獲得最優(yōu)化解的概率很大，并且系統(tǒng)還能計(jì)算出一系列次優(yōu)解，可供使用者參考使用。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐改進(jìn)后，遺傳算法不斷升級(jí)，已經(jīng)通過(guò)復(fù)制、交叉和變異方法產(chǎn)生了許多新的算法，極大的提高了遺傳算法的成功率和準(zhǔn)確度。

2.1.6 蟻群算法

蟻群算法是根據(jù)螞蟻尋徑行為模擬出的一種算法。螞蟻在尋徑時(shí)，是通過(guò)釋放化學(xué)物質(zhì)傳達(dá)信息的，化學(xué)物質(zhì)濃度的大小與螞蟻通過(guò)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(xué)物質(zhì)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(wǎng)損代表最短路徑，在尋找最小化網(wǎng)損時(shí)，應(yīng)對(duì)支路電壓、電流以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等要素進(jìn)行綜合考慮，以提高計(jì)算結(jié)果的可靠性。

2.1.7 粒子群算法

粒子群算法是由鳥(niǎo)群覓食過(guò)程得到啟發(fā)而提出的一種網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的算法。“粒子”是將群體中的個(gè)體理想化得來(lái)的一種具有一定速度和運(yùn)動(dòng)方向的微粒。粒子在飛行過(guò)程中能夠不斷對(duì)自身的飛行速度和飛行方向進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)個(gè)體最佳位置與群體最佳位置的高度重合，達(dá)到最優(yōu)化的目的。粒子群算法在實(shí)際應(yīng)用中，容易受到無(wú)用粒子的干擾，為提高計(jì)算的準(zhǔn)確率和計(jì)算速度，可用輪盤賭法對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)中的部分支路進(jìn)行內(nèi)部?jī)?yōu)化。

2.2 智能化方法

2.2.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是根據(jù)動(dòng)物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為而提出的信息處理方法，該法使用時(shí)，實(shí)際問(wèn)題的最優(yōu)解對(duì)應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定狀態(tài)，而實(shí)際問(wèn)題的優(yōu)化過(guò)程則與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演化過(guò)程相對(duì)應(yīng)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與傳統(tǒng)的算法不同，這就嚴(yán)重影響了該算法在負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化頻繁的配電網(wǎng)中的實(shí)用性能。

2.2.2 專家系統(tǒng)法

專家算法是依靠工作人員積累的操作經(jīng)驗(yàn)對(duì)配網(wǎng)進(jìn)行重組的一種算法。專家算法適用于解決簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)重組，對(duì)于大規(guī)模、供電指標(biāo)要求較高的配電系統(tǒng)的優(yōu)化，需要大量的時(shí)間和精力，其實(shí)用性較低。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行業(yè)對(duì)電力的需求越來(lái)越多，這就對(duì)供電企業(yè)的配電網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)對(duì)提高電力系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性具有重要意義，因此應(yīng)選擇較為合理的方法，對(duì)其進(jìn)行最優(yōu)化重構(gòu)，以減少電力資源的損失，提高我國(guó)電力能源的利用率。

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