[發(fā)明專利]一種適用于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610506547.8
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN106127304B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓冰;司衛(wèi)國;張洪賓;李悅林;孟令東;于龍強(qiáng);馬秀濤;王先偉;付民;付曉敏;張萍;劉曉鳳;于佳;楊芳;馬慧;楊立洪;劉知鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)山東省電力公司無棣縣供電公司
• 主分類號(hào): G06N3/12
• 分類號(hào): G06N3/12;G06F17/50;G06Q10/04;G06Q50/06;H02J3/00
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務(wù)所(普通合伙)11548
• 代理人: 李靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其是適用于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

做強(qiáng)配網(wǎng)，升級(jí)農(nóng)網(wǎng)，全面落實(shí)國家配網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)優(yōu)質(zhì)供電，解決農(nóng)村電網(wǎng)供電可靠性低、電壓穩(wěn)定性差的難題，是十三五期間電網(wǎng)的重點(diǎn)工作任務(wù)之一。另外，近期能源局發(fā)布《配電網(wǎng)建設(shè)改造行動(dòng)計(jì)劃》，提出2015-2020年配電網(wǎng)建設(shè)改造投資不低于2萬億元。

在國家政策對配電網(wǎng)建設(shè)大力支持的背景下，對配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)開展系統(tǒng)研究分析，是保障配電網(wǎng)高質(zhì)、高效地完成投資建設(shè)的重要前提。配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響到配網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)水平及投資效益，其對于降低網(wǎng)損、提高可靠性和保障電能質(zhì)量的影響不亞于配電網(wǎng)的運(yùn)行管理，因此說，配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展對整個(gè)電力的發(fā)展至關(guān)重要。

傳統(tǒng)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)中，多依據(jù)國家、行業(yè)及電網(wǎng)公司配電網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，依靠人工經(jīng)驗(yàn)確定配電網(wǎng)絡(luò)最終拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)方案雖然可以保證安全、可靠性，但是難以確保其經(jīng)濟(jì)性和電能質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上問題，本發(fā)明提供了一種適應(yīng)于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法，該方法以生物進(jìn)化為原型，將配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等效成樹形拓?fù)涔?jié)點(diǎn)，通過基因編碼、基因交叉、基因變異等操作，并引入電能質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)損耗適應(yīng)度評價(jià)函數(shù)，能夠快速有效地識(shí)別出最優(yōu)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼希V大配電網(wǎng)領(lǐng)域設(shè)計(jì)人員參考使用，能夠廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)工作中，并具有較好的通用性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

步驟一，基于Prufer編碼方法對地區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行染色體編碼；

步驟二，基于人工遺傳算法創(chuàng)建初始種群，即初始化配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼?/p>

步驟三，基于Prufer編碼原則對每次遺傳計(jì)算產(chǎn)生的新種群（新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼┻M(jìn)行解碼，并開展潮流計(jì)算，基于計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損耗和電能質(zhì)量的評價(jià)函數(shù)，對種群中的染色體適應(yīng)度進(jìn)行評估，從而實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)優(yōu)化；

步驟四，遵照適應(yīng)度越高，選擇概率越大的原則，從種群中選擇染色體作為父方和母方，抽取父母雙方的染色體，進(jìn)行交叉，產(chǎn)生子代，對子代的染色體進(jìn)行變異；

步驟五，重復(fù)步驟二、三、四步驟至規(guī)定次數(shù)，解碼適應(yīng)度最高的前x個(gè)染色體進(jìn)行解碼，即為配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的最優(yōu)拓?fù)浞桨讣稀?/p>

在步驟一中，基于Prufer編碼方法對地區(qū)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行染色體編碼的具體方法如下：

引入樹形拓?fù)涞母拍睿瑢⒌貐^(qū)樞紐變電站及配電網(wǎng)其余變電站/變壓器節(jié)點(diǎn)視為樹形拓?fù)涞墓?jié)點(diǎn)，并對每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)最大數(shù)值不得超過節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

基于Prufer編碼方法，對樹形拓?fù)溥M(jìn)行編碼，N個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)最終編碼長度為N-2，將其作為人工遺傳優(yōu)化算法的染色體基因。

在步驟二中，基于人工遺傳算法所設(shè)定的初始種群數(shù)量M，生成一個(gè)M×（N-2）矩陣Pop，如下式所示：

式中不得大于N，即為基于人工遺傳算法創(chuàng)建的配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑跏挤N群。

在步驟三中，對對種群中的染色體適應(yīng)度進(jìn)行評估的具體方法如下：

對M×（N-2）矩陣Pop的每行，即每條染色體進(jìn)行prufer解碼，并生成配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)N×N矩陣Node，為該矩陣的元素，值為1時(shí)代表配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i與配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)j連接，值為0時(shí)則代表兩點(diǎn)之間無連接。

基于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)N×N矩陣Node，對該矩陣所代表的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行潮流計(jì)算，基于計(jì)及網(wǎng)絡(luò)損耗和電能質(zhì)量的評價(jià)函數(shù)計(jì)算該染色體的適應(yīng)度，計(jì)算用的評價(jià)函數(shù)所下式所示；

式中，為第i條染色體的適應(yīng)度評價(jià)函數(shù)，分別為第i條染色體對應(yīng)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑绷饔?jì)算后的網(wǎng)絡(luò)損耗、電壓，為編號(hào)為m的配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的額定電壓。

在步驟四中，采用輪盤賭算法對種群進(jìn)行選擇，舊種群執(zhí)行交叉算子后得到新種群，從舊種群中選擇前B1%的優(yōu)秀染色體作為子代群體，從新種群中選擇前B2%的優(yōu)秀染色體作為子代群體，并對子代種群染色體執(zhí)行變異算子，從而模擬整個(gè)生物繁殖遺傳過程。其中，B1+B2=100，B1、B2、交叉概率crossRate和變異概率mutateRate可以根據(jù)算法表現(xiàn)情況進(jìn)行調(diào)整。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所提出的一種適應(yīng)于配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法的算法流程圖；

圖2為本發(fā)明采用所公開的配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方法后，算法所設(shè)計(jì)的最優(yōu)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼蠄D；