基于遺傳算法的中壓配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化投資模型

陳光

摘 要：本文針對電網(wǎng)中壓配電網(wǎng)中開關(guān)的投資進行研究，通過分析開關(guān)的類別，進行開關(guān)的優(yōu)化配置，從而提高配電網(wǎng)的可靠性和經(jīng)濟性。首先對國內(nèi)外中壓配電網(wǎng)建設(shè)進行簡單描述，從定性和定量的角度來分析中壓電網(wǎng)中開關(guān)的投運和設(shè)置，建立數(shù)學(xué)模型，再將遺傳算法運用到中壓電網(wǎng)開關(guān)設(shè)計中，從而計算出最優(yōu)的方案。

關(guān)鍵詞：中壓配電網(wǎng) 遺傳算法 開關(guān) 最優(yōu)化

中圖分類號：TM76 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（c）-0044-02

中壓配電網(wǎng)是電網(wǎng)發(fā)展的重要一環(huán)，是連接輸電網(wǎng)和用戶之間的紐帶，中壓配電網(wǎng)的經(jīng)濟性和可靠性也就影響到了整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定經(jīng)濟的運行。對于中壓配電網(wǎng)，架空線中投資較多且對其運行可靠性影響較多的是開關(guān)設(shè)備的建設(shè)與投資，如何保證其在可靠運行的情況下最優(yōu)，是現(xiàn)階段國內(nèi)外研究的熱點。

1 遺傳算法（Genetic Algorithm）

遺傳算法通過編碼、迭代、交叉、變異，遺傳仿照自然進化原理進行概率搜索的一種方法。遺傳算法從一組隨機的數(shù)字串開始，對種群中的染色體進行交叉變異，形成新的基因，迭代生成新的種群，從而形成最優(yōu)解。

遺傳算法中的初始種設(shè)置，迭代篩選條件，以及變異量都會影響到其變化，種群中每一個染色體的變化都可能會影響到整個種群的性質(zhì)以及該算法的性能，根據(jù)特定的問題對遺傳算法進行改進，加快其收斂到全局最優(yōu)解。

2 遺傳算法中壓配電網(wǎng)開關(guān)建設(shè)上的應(yīng)用

2.1 中壓配電網(wǎng)開關(guān)分類

中壓配電網(wǎng)中，根據(jù)線路上開關(guān)性質(zhì)的不同，通常將其分成分段開關(guān)和聯(lián)絡(luò)開關(guān)兩類分段開關(guān)：正常運行狀態(tài)處于合位，故障運行狀態(tài)可進行分閘操作排除故障位置，通常其設(shè)立是按照該線路所帶負(fù)荷、容量以及線路長度進行分段。聯(lián)絡(luò)開關(guān)：聯(lián)絡(luò)兩回不同線路的開關(guān)，正常狀態(tài)下處于分閘位置，線路出現(xiàn)故障進行倒負(fù)荷，減少停電范圍，保證電網(wǎng)用電安全可靠。

2.2 中壓電網(wǎng)開關(guān)設(shè)置優(yōu)化模型

中壓電網(wǎng)開關(guān)建設(shè)采用的費用通常分成兩大類，固定費用和臨時費用，也可以分為建設(shè)投資費用和運行保護費用，如式（1）所示。

2.3 中壓電網(wǎng)開關(guān)設(shè)置優(yōu)化模型

（1）設(shè)定遺傳算法的初始條件。

（2）將饋線上開關(guān)信息按照染色體上的編碼進行配置好。

（3）計算出每個系統(tǒng)中可靠性指標(biāo)以及經(jīng)濟指標(biāo)。

（4）從而求出個體的適應(yīng)度，迭代得到新的種群。

（5）對新的種群進行計算迭代，當(dāng)達(dá)到最大迭代次數(shù)或結(jié)果收斂，則停止輸出結(jié)果。

3 算例分析

本文采用RBTS-BUS6系統(tǒng)進行算法實現(xiàn)，其中柱上斷路器15萬元/組，裝置的使用期限是20年，維修支出每年3%，貼現(xiàn)率10%。

根據(jù)遺傳算法中的迭代結(jié)果，到第八次迭代已經(jīng)收斂，最后輸出迭代結(jié)果，可以看出，工業(yè)和商業(yè)的負(fù)荷處4個節(jié)點需要額外配置開關(guān)而居民和農(nóng)業(yè)用負(fù)荷不用額外配置開關(guān)。

這與實際生產(chǎn)生活中的狀態(tài)基本相同，負(fù)荷用電實際且滿足經(jīng)濟可靠目標(biāo)。

4 結(jié)語

本文以中壓配電網(wǎng)中架空線路的開關(guān)建設(shè)作為研究對象，采用遺傳算法對其配置進行計算和優(yōu)化配置，節(jié)省了優(yōu)化時間，成功優(yōu)化多目標(biāo)函數(shù)問題，提高了計算機計算速度，最后結(jié)果經(jīng)濟可靠。

參考文獻

[1] 鐘成杰.基于蟻群算法的配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化配置[J].中小企業(yè)管理與科技，2013（7）：230-232.

[2] 萬國成，郭曉玉，仁震.配電饋線上分段開關(guān)的設(shè)置[J].繼電器，2002，30（11）：10-13.

[3] 雷英杰.Matlab遺傳算法工具箱及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

[4] 王東，史燕琨，叢吉遠(yuǎn)，等.災(zāi)變遺傳算法在配電網(wǎng)開關(guān)優(yōu)化配置中的應(yīng)用[J].高壓電器，2004，40（3）：180-182.

[5] 劉博，景菲，王文濤，等.中壓配電網(wǎng)的線路分段開關(guān)優(yōu)化規(guī)劃[J].黑龍江電力，2004，26（4）：305-307.