[发明专利]基于双蚁群优化的配电网网络重构方法

说明书

技术领域

本发明属于配电网运行优化和运行管理技术领域，涉及中低压配电网网络重构方法，尤其是一种基于双蚁群优化的配电网网络重构方法。

背景技术

西方主要工业国家的网损率在5%～8%，我国网损率则高达9%左右。而网损率很大一部分来自35kV～110kV配电网，可占总网损率的60%左右，可见降损工作的关键在于降低配电网线损。配电网由于为环状设计，因此可以在保证配网开环运行、满足馈线热容、电压降落要求和变压器容量等不等式约束的前提下，通过改变分段开关、联络开关的组合状态，重新选择用户的供电路径，使配网运行于最佳方式，即配电网络重构。配电网络重构是降低配电网络网损的有效途径，此外通过网络重构还可使负荷在各个馈线和变压器之间合理分配，从而避免线路和变压器过载，提高供电质量，改善系统的运行条件。

配电网络重构在综合考虑馈线容量、节点电压、支路电流、变压器容量以及网络拓扑等约束条件，并满足一定开关动作次数和网损目标等前提下，寻找正确、有效的开关组合的优化过程。而开关组合变量空间维数甚高，使得配电网络重构面临组合爆炸的危险。人工智能理论求解复杂的非线性系统问题的优势弥补了传统方法单纯依靠数学求解的不足，解决了某些传统计算方法难于求解或不能解决的问题。其中，双蚁群算法由于采用信息交互机制，一定程度上克服了传统蚁群算法易陷入局部极小值的问题，即将广泛应用于非线性寻优问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提出一种基于双蚁群优化的配电网网络重构方法。采用双蚁群优化方法，通过改变分段开关、联络开关的组合状态，选取最优的供电路径，保证供电质量的同时，有效的降低网损。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于双蚁群优化的配电网网络重构方法，包括步骤如下：

（1）环网提取；根据配电网当前运行状态以及配电网络中联络开关，从电源点开始搜索，提取环网；在搜索的过程中记录环网上的电源点，联络开关和分段开关，断开的联络开关和分段开关之和以及节点个数；

（2）参数初始化；循环次数初值n=0，所有路径上的信息素都为一常数a，设置两组蚁群的种群规模为ml和m2的信息素交换次数为c；

（3）双蚁群搜索；设两组蚁群的蚂蚁个数为0，信息素交换次数为0，以配电网络网损最小为目标函数，同时满足开关操作次数最小化，采用两组蚁群，分别搜索重构方案；

第K只蚂蚁从节点i转移到节点j的状态转移概率按如下公式（一）计算，

式中τ(i,j)为从节点i到节点j的路径上积累的信息素；η(i,j)为选择从节点i到节点j这条路径的期望程度，一般为从节点i到节点j的距离的倒数；J(i)表示从节点i能够到达的所有节点集合；β为期望程度相对于信息素的重要性系数；

信息素局部修改按如下公式（二）计算，

τ(i,j)=τ_k(i,j)+ρ_Lτ(i,j)     （二）

式中：ρ_L为路径上原有信息素的局部遗忘系数；τ_k(i,j)为第K只蚂蚁在该路径上留下的信息素。τ(i,j)为路径上原有的信息素；

信息素全局修改按如下公式（三）计算，

τ(i,j)=K_Oτ_O(i,j)+ρ_Gτ(i,j)      （三）

式中：ρ_G为路径上原有信息素的全局遗忘系数；K₀为最优线路上蚂蚁留下信息素的放大系数；τ₀(i,j)为最优线路蚂蚁留下的信息素；

（4）解码每组蚂蚁走过的路径，得到配电网网络重构方案，进行环网检测，孤岛检测以及约束条件检测，判别方案的可行性，遗弃不可行方案；

（5）判别两组蚂蚁个数是否达到蚁群规模，即两组蚂蚁个数是否达到ml和m2，若均未达到蚁群规模，则两组蚂蚁个数各自增加一次，转至步骤（3），否则转至步骤（6）；

（6）若信息素交换次数未达到c，若未达到，则信息素交换次数增加一次，转至步骤（3），否则交换信息，转至步骤（7）；

（7）如果满足两次步骤（4）得到配电网网络重构方案中的最优方案差值小于0.1，则结束算法，输出步骤（4）得到配电网网络重构方案中的最优方案即为最佳配电网网络重构方案，否则转向步骤（3）。