蟻群與小波粒子群算法結(jié)合優(yōu)化配電網(wǎng)重構(gòu)

李世光 孟凡濤 趙沙沙 高正中 程建軍

關(guān)鍵詞： 配電網(wǎng); 重構(gòu); 蟻群算法; 小波變異粒子群算法; 有功損耗; 節(jié)點(diǎn)電壓

中圖分類號(hào)： TN911.1?34; TM732 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)： 1004?373X（2019）01?0124?05

Abstract： An ACO?IPSOWM algorithm combining ant colony optimization （ACO） and improved wavelet mutation particle swarm optimization （IPSOWM） is proposed to reconstruct the power distribution network after failure or adding DG efficiently and stably. The minimum active power loss and minimum node voltage deviation of the power distribution network are taken as the objective function， and converted into single?objective problem after weighting and normalization. The binary coded switching states and topological correction strategy are used to check the radiation of the power distribution network. The algorithm is preliminarily optimized by using ant colony optimization algorithm， and the wavelet mutation is used to extend the effective population space to avoid that the algorithm falls into the local optimum. The power distribution network reconfiguration is simulated after the fault of IEEE33 node system and DG output of system node. The experimental results show that the ACO?IPSOWM algorithm can combine the advantages of ACO and IPSOWM after selecting the appropriate parameters， and the reconstructed performance is better.

Keywords： power distribution network; reconfiguration; ant colony algorithm; wavelet mutation particle swarm optimization; active power loss; node voltage

0 ?引 ?言

配電網(wǎng)重構(gòu)是指在維持配電網(wǎng)輻射結(jié)構(gòu)同時(shí)滿足系統(tǒng)約束條件下，通斷配電網(wǎng)中的開關(guān)來改變其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使配電網(wǎng)正常運(yùn)行，最大程度上保證配電網(wǎng)絡(luò)供電的可靠性、安全性、穩(wěn)定性要求。目前解決重構(gòu)問題的方法有支路交換法[1]、最優(yōu)流模式法[2]、遺傳算法、免疫算法、模擬退火算法、差分進(jìn)化算法等，均能較好地達(dá)到配電網(wǎng)重構(gòu)的效果。文獻(xiàn)[3]提出一種基于協(xié)同進(jìn)化蟻群算法的含光伏發(fā)電的配電網(wǎng)重構(gòu)方法，但單一的蟻群算法處理時(shí)間較長。文獻(xiàn)[4]提出一種改進(jìn)的二進(jìn)制量子粒子群算法，對(duì)含DG的重構(gòu)模型進(jìn)行求解，引入遺傳算法的交叉操作和變異操作來避免早熟，提高了算法的全局搜索能力。文獻(xiàn)[5]采用基于改進(jìn)粒子群算法的含分布式電源（DG）配電網(wǎng)的優(yōu)化重構(gòu)，由此可知重構(gòu)時(shí)DG的接入有利于減少網(wǎng)絡(luò)損耗，提高節(jié)點(diǎn)的電壓水平。粒子群算法雖然迭代次數(shù)少，但計(jì)算時(shí)容易早熟使尋優(yōu)結(jié)果不佳;蟻群算法不易早熟，但其迭代次數(shù)較多，收斂速度較慢。本文將蟻群算法與改進(jìn)的小波變異粒子群算法結(jié)合使用，改進(jìn)的小波變異可為粒子進(jìn)化提供更好的方向，避免其陷入局部最優(yōu)，分別通過故障后重構(gòu)與接入DG后重構(gòu)兩個(gè)案例證明了算法的可行性。

加入DG后采用算例1中ACO?IPSOWM算法，在實(shí)驗(yàn)取值時(shí)將網(wǎng)絡(luò)損耗和電壓偏差納入一個(gè)數(shù)量級(jí)，并按單目標(biāo)問題處理，在大量實(shí)驗(yàn)中選取幾組具有代表性的加權(quán)優(yōu)化方案，如表2所示。

由表2可知，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)損耗的權(quán)重系數(shù)[α]大時(shí)，配電網(wǎng)最小網(wǎng)絡(luò)損耗相對(duì)較小;反之，節(jié)點(diǎn)電壓偏差的權(quán)重系數(shù)[β]大時(shí)，最大節(jié)點(diǎn)電壓的偏差相對(duì)較小。由于配電網(wǎng)是帶DG正常工作，故重構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)更偏重網(wǎng)絡(luò)損耗更小，故兩權(quán)重系數(shù)選為[α=0.8，β=0.2]。

選取合適的權(quán)重系數(shù)后，對(duì)含DG和不含DG應(yīng)用本文算法進(jìn)行Matlab仿真實(shí)驗(yàn)，算例1已知不含DG時(shí)重構(gòu)后網(wǎng)損值為138.526 kW，含DG調(diào)和重構(gòu)后網(wǎng)損值為73.415 kW;圖5分別為含DG和不含DG時(shí)配電網(wǎng)重構(gòu)后的節(jié)點(diǎn)電壓偏差值，不含DG重構(gòu)后節(jié)點(diǎn)電壓最大偏差值約為0.052 p.u.，接入DG重構(gòu)后節(jié)點(diǎn)電壓最大偏差值為0.036，由此可見接入DG出力優(yōu)化對(duì)減少配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)損耗、提高電壓質(zhì)量有很大幫助，但是由圖5可以看出一個(gè)問題，各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓之間存在明顯波動(dòng)性，電壓不穩(wěn)定，這時(shí)可接入無功補(bǔ)償裝置彌補(bǔ)無功的缺失。

5 ?結(jié) ?論

模擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ACO?IPSOWM能夠結(jié)合蟻群算法和小波粒子群算法兩種算法的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于配電網(wǎng)故障后重構(gòu)與接入DG重構(gòu)后網(wǎng)絡(luò)損耗更小，節(jié)點(diǎn)電壓偏差更小，且算法較單一的粒子群算法和蟻群算法能夠更好的尋優(yōu)，但算法參數(shù)選取需要不斷修正調(diào)和，這是下一步需要改進(jìn)的地方。

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