[發(fā)明專利]一種基于策略自適應(yīng)差分進(jìn)化的配電網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展規(guī)劃方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410352906.X
• 申請(qǐng)日: 2014-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN104102956B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李章維;張貝金;周曉根;夏華棟;李棟煒;劉玉棟;明潔;陳銘;陳凱;郝小虎;秦傳慶;梅珊;張貴軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州中威智能科技有限公司;浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

1.一種基于策略自適應(yīng)差分進(jìn)化的配電網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展規(guī)劃方法，其特征在于：所述配電網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展規(guī)劃方法包括以下步驟：

A1、根據(jù)變電站選址定容與未來(lái)負(fù)荷分布預(yù)測(cè)的結(jié)果，在電力GIS平臺(tái)上創(chuàng)建負(fù)荷點(diǎn)、變電站以及待選支路、已建支路要素信息，并建立相應(yīng)的點(diǎn)-點(diǎn)、點(diǎn)-線、線-面的拓?fù)湟?guī)則；

A2、對(duì)創(chuàng)建的要素信息進(jìn)行預(yù)處理：將負(fù)荷點(diǎn)和變電站順序編號(hào)，待選支路和已建支路順序編號(hào)，并記錄起點(diǎn)終點(diǎn)節(jié)點(diǎn)編號(hào)；針對(duì)地理障礙生成緩沖區(qū)，進(jìn)行緩沖區(qū)分析，找出不適宜架設(shè)線路的線路走廊；

A3、考慮資金的時(shí)間價(jià)值，按等額分付資本回收計(jì)算，以年投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最小為目標(biāo)，目標(biāo)函數(shù)如式(1)：

$\min F=\underset{i\∈S_1}{\Σ}(\mathrm{\ω}+\mathrm{\λ})l_{i}f\left(D_i\right)X_i+\underset{i\∈S_2}{\Σ}{\mathrm{\λl}}_{i}f\left(D_i\right)+\underset{i\∈S}{\Σ}{l}_{i}g\left(D_i\right)\frac{P_i^2}{U_N^2}{\mathrm{\τ}}_{max}d---\left(1\right)$

式中：S₁、S₂、S分別為新建線路集、已建線路集和總線路集；ω是年等值回收系數(shù)，λ為維修、折舊占投資費(fèi)用的百分比；l_i是線路i的長(zhǎng)度，f(D_i)為線徑為D_i的線路單位長(zhǎng)度的造價(jià)，X_i為第i條線路的決策變量，選擇該線路作為饋線支路，則X_i取1，反之取0；g(D_i)為線徑為D_i的線路的電阻率；P_i為線路i的通過(guò)功率，U_N為額定電壓；τ_max為年最大損耗時(shí)間，d為單位電價(jià)；

差分進(jìn)化算法中，維數(shù)D為待選支路數(shù)量N_line，種群數(shù)量NP＝10*D，變異算子F為隨機(jī)產(chǎn)生的二進(jìn)制字符串，交叉算子CR取0.1，終止條件為經(jīng)過(guò)禁忌搜索算法后的得到的最優(yōu)個(gè)體與切換進(jìn)入禁忌搜索算法前的最優(yōu)個(gè)體適應(yīng)度相同；進(jìn)入禁忌搜索算法的切換條件為迭代超過(guò)若干代且最優(yōu)個(gè)體連續(xù)若干代不發(fā)生變化；退出禁忌搜索算法的條件為步長(zhǎng)超過(guò)若干步且最優(yōu)個(gè)體連續(xù)若干代不發(fā)生變化；

A4、讀取要素信息，生成算法初始種群，對(duì)初始種群進(jìn)行評(píng)價(jià)，并令種群的第一個(gè)個(gè)體為全局最優(yōu)個(gè)體；

A5、判斷是否達(dá)到終止條件，若是，則進(jìn)化終止，將最優(yōu)個(gè)體作為解輸出，轉(zhuǎn)步驟A10；若否，則繼續(xù)算法，進(jìn)入步驟A6；

A6、判斷是否需要更新策略選擇概率，若是，則更新概率；

設(shè)置統(tǒng)計(jì)代數(shù)LP為10，更新代數(shù)為15，即每經(jīng)歷15代迭代，就統(tǒng)計(jì)當(dāng)前代G往前逆推的10代的各個(gè)策略的失敗、成功次數(shù)，并計(jì)算相應(yīng)策略的選擇概率，如式(2)、(3)，其中S_k,G表示策略k第G代時(shí)的成功概率；ns_k,g，nf_k,g分別表示策略k第g代成功、失敗的次數(shù)；ε為0.01，為了防止策略成功概率為0；p_k,G表示策略k第G代的選擇概率；

$S_{k,G}=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{g=G-LP}^{G-1}{\mathrm{ns}}_{k,g}}{{\mathrm{\Σ}}_{g=G-LP}^{G-1}{\mathrm{ns}}_{k,g}+{\mathrm{\Σ}}_{g=G-LP}^{G-1}{\mathrm{nf}}_{k,g}}+\mathrm{\ϵ}---\left(2\right)$

$p_{k,G}=\frac{S_{k,G}}{{\mathrm{\Σ}}_{k=1}^K{S}_{k,G}}---\left(3\right);$

A7、根據(jù)不同策略的選擇概率隨機(jī)選擇一種策略進(jìn)行變異和交叉操作，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)約束校驗(yàn)，若個(gè)體不滿足約束，則轉(zhuǎn)入步驟A11；若滿足約束，則進(jìn)入步驟A8；

設(shè)置(4)、(5)、(6)3種變異策略，

v_i,j＝x_r1,j+F·(x_r2,j-x_r3,j) (4)

v_i,j＝x_i,j+F·(x_best,j-x_i,j)+F·(x_r1,j-x_r2,j)+F·(x_r3,j-x_r4,j) (5)

v_i,j＝x_i,j+F·(x_r2,j-x_r3,j)+F·(x_r4,j-x_r5,j) (6)

變異操作對(duì)每個(gè)目標(biāo)個(gè)體X_i,G，i＝1,2，…，NP，按照概率選擇策略產(chǎn)生變異個(gè)體，其中，策略中隨機(jī)選擇的序號(hào)r₁，r₂，r₃，r₄，r₅互不相同，且r₁，r₂，r₃，r₄，r₅與目標(biāo)個(gè)體序號(hào)i也不同；策略(5)中x_best,j為最優(yōu)個(gè)體，三種策略中，算術(shù)運(yùn)算符均為邏輯運(yùn)算符，即"-"表示邏輯或，"·"表示邏輯異或，"+"表示邏輯與；

然后根據(jù)式(7)、(8)、(9)進(jìn)行交叉操作，其中randb(j)為[0，1]之間隨機(jī)生成的第j個(gè)估計(jì)值，rnbr(i)為一個(gè)隨機(jī)選擇的序列

U_i,G+1＝(U_1i,G+1,U_2i,G+1,…,U_Di,G+1)(7)

$U_{ji,G+1}=\left\{\begin{array}{cc}{V}_{ji,G+1}& if\left(randb\right(j)\≤CR)orj=rnbr\left(i\right)\\ X_{ji,G+1}& if\left(randb\right(j)\>CR)andj\≠rnbr\left(i\right)\end{array}\right.---\left(8\right)$

(i＝1,2,…,NP,j＝1,2,…,D) (9)

對(duì)個(gè)體進(jìn)行連通性、輻射性結(jié)構(gòu)約束校驗(yàn)，若不滿足約束則轉(zhuǎn)入步驟A11進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)；

A8、進(jìn)行選擇操作，若變異交叉后的新個(gè)體能替換舊個(gè)體進(jìn)入下一代，則相應(yīng)策略當(dāng)前代成功次數(shù)累加1次，否則失敗次數(shù)累加1次；

A9、遍歷當(dāng)前種群，找出最優(yōu)個(gè)體，判斷當(dāng)前最優(yōu)個(gè)體是否優(yōu)于全局最優(yōu)個(gè)體，若是則替換，否則保留，之后進(jìn)入步驟A5；

A10、對(duì)算法得到的最優(yōu)解進(jìn)行解碼，根據(jù)解碼得到的線路編號(hào)在電力GIS平臺(tái)上繪制出規(guī)劃線路；

A11、對(duì)個(gè)體進(jìn)行結(jié)構(gòu)修復(fù)，使其滿足輻射型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，修復(fù)完成，轉(zhuǎn)入步驟A8。