[發明專利]基于改進物種生滅算法的含分布式電源配電網重構方法

有效

• 申請號: 201811031123.6
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109038575B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 王安娜;李英俊
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06N3/12
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

1.一種基于改進物種生滅算法的含分布式電源配電網重構方法，其特征在于：包括以下步驟；

步驟1、對配電網網絡參數及改進物種生滅算法參數進行初始化；

步驟1.1、初始化配電網網絡參數；

步驟1.2、初始化改進物種生滅算法參數；

步驟1.3、初始化配電網中分布式電源接入位置與容量；

步驟2、將所有幸存物種作為初始主支物種；

步驟3、對幸存物種進行一次物種大爆發操作，衍生出新物種；

步驟4、通過配電網網絡輻射判斷處理不滿足輻射條件的新物種；

步驟5、判斷新物種的適應度是否優于當前主支物種的適應度，若優于，則將變異的新物種作為主支物種，否則原主支物種不變；

步驟6、重復執行步驟3-5，直到每一個幸存物種都爆發出W個新物種；

步驟7、對原幸存物種和所有新物種進行一次物種大滅絕操作，完成一次生滅周期，將生滅周期數加1；

步驟8、判斷物種的生滅周期數是否達到最大生滅周期T，如果達到，則輸出最優解，否則，收縮所有幸存物種的衍生能力，重新執行驟2，進行下一次生滅周期；

步驟9、根據最優解，把配電網網絡中最優解對應編號的開關斷開，其他開關閉合，即得到配電網的最優網絡拓撲結構；

步驟1.1所述配電網網絡參數包括支路阻抗參數和負荷參數；所述配電網采用IEEE33節點配電系統；

步驟1.2所述改進物種生滅算法參數包括：

a、設元生代物種的規模為N，每一個元生代物種的性狀表示為S(s₁、s₂、…、s_D)，D為元生代物種性狀的維數，一種物種性狀對應一種配電網網絡拓撲結構；其中，s₁、s₂、…、s_D為欲尋優的變量，代表配電網網絡斷開開關編號；

b、在上一次生滅周期中幸存下的物種為幸存物種，設所有元生代物種為最初的幸存物種；

c、物種的繁衍代數為生代數，用G表示；

d、物種的衍生能力變化范圍為[C_min，C_max]；

e、收縮系數變化范圍為[η_min,η_max]；

f、初始化物種的生滅周期t＝1，最大生滅周期為T；

所述生滅周期為物種完成大爆發和大滅絕的次數；一個生滅周期即一次物種大爆發和一次物種大滅絕，也就是一次迭代；

所述步驟3的具體方法為：

步驟3.1、每一個主支物種在其衍生能力范圍之內按公式(1)隨機衍生一個新的物種，得到N個衍生新物種；

S′_i＝round(S_i+r×C_i) (1)

其中，S_i為第i個主支物種，S′_i為第i個主支物種S_i衍生的新物種，r為與S_i同維且元素值∈(-1,1)的隨機向量，C_i為第i個主支物種的衍生能力，round為取整函數；

步驟3.2、對衍生的新物種進行隨機交叉變異操作：從N個衍生新物種中隨機選擇兩個物種進行交叉變異，若N為偶數，反復進行N/2次隨機交叉變異操作，若N為奇數，反復進行(N+1)/2次隨機交叉變異操作；

所述步驟3.2的具體方法為：

步驟3.2.1、對衍生的新物種進行多點交叉操作；

從N個衍生新物種中隨機選擇兩個物種S_e和S_d，e和d為[1,N]之間的整數；隨機產生一個[1,D]之間的整數n；再隨機產生一個數值在(0,1)之間的隨機數r₁，當隨機數r₁小于設置的交叉率時，將S_e和S_d的第n位及之后的尋優變量進行交換，得到交叉操作后的新物種S_e'和S_d'；

步驟3.2.2、對交叉操作后的新物種進行單點變異操作；

隨機產生一個[1,D]之間的整數m；再隨機產生一個數值在(0,1)之間的隨機數r₂，當隨機數r₂小于設置的變異率時，將S_e'和S_d'的第m位分別乘以數值在(0,1)之間的隨機數r₃和r₄，得到新物種；

步驟3.3、新物種的生代數在衍生出它的物種的生代數的基礎上加1，并根據式(2)獲得新的衍生能力；

其中，C′_i為新物種的衍生能力；C_max為物種衍生能力的最大值；G為衍生出新物種的物種的生代數；

所述步驟4的具體方法為：

步驟4.1、讀取配電網網絡支路參數；

步驟4.2、判斷配電網網絡中是否出現單個節點的孤島情況，即判斷各組開關中是否存在組中斷開的開關數大于1的組，若存在，則執行步驟4.8，判斷結果為該配電網為非輻射狀配電網網絡，否則執行步驟4.3；

步驟4.3、形成配電網網絡的鄰接矩陣；

步驟4.4、計算配電網網絡的可達矩陣P；

步驟4.5、判斷計算的可達矩陣P非對角元素是否全為1，如全為1則執行步驟4.6，否則，執行步驟4.8，判斷結果為該配電網為非輻射狀配電網網絡；

步驟4.6、判斷該配電網網絡中閉合支路數是否等于節點數減1，如果相等，則執行步驟4.7，判斷結果為該配電網為輻射狀配電網網絡，否則，執行步驟4.8，判斷結果為該配電網為非輻射狀配電網網絡；

步驟4.7、得到判斷結果滿足輻射狀配電網網絡的物種，其適應度按公式(3)計算；

所述滿足輻射狀配電網網絡的物種的適應度f,采用如下公式進行計算：

f＝min(a×u₁×pfloss'+b×u₂×fh'+c×kg') (3)

其中，f為適應度函數值；pfloss(0)為原始配電網網絡有功損耗，pfloss為當前配電網網絡有功損耗，L為配電網網絡的支路數，R_j為第j個支路的電阻，P_j和Q_j分別為第j個支路的有功和無功功率，V_j為第j個支路末端節點電壓；fh(0)為原始配電網網絡負荷均衡率，fh為當前配電網網絡負荷均衡率，I_j為第j個支路的電流，I_jmax為第j個支路的最大允許電流；kg(0)為原始配電網網絡開關操作次數的最大值，為常值，kg為當前配電網網絡開關操作次數，y_k和z_l分別表示第k個分段開關和第l個聯絡開關的狀態，當y_k或z_l取1時，表示開關處于閉合狀態，當y_k或z_l取0時，表示開關處于斷開狀態，g和h分別表示配電網中分段開關的數量和聯絡開關的數量；a、b、c為權重系數，且a+b+c＝1；u₁和u₂為懲罰系數，u₁根據pfloss'結果的不同取不同的常數值；u₂根據fh'結果的不同取不同的常數值；

步驟4.8、得到判斷結果為非輻射狀配電網網絡的物種，賦予其適應度值為無窮大。