基于蟻群算法的多目標配電網(wǎng)聯(lián)絡線規(guī)劃

解大琴 馬東玲

（上海工程技術大學高職學院，上海 200437）

1 概述

配電網(wǎng)聯(lián)絡線規(guī)劃的目標既有經(jīng)濟性的考慮，也有可靠性的要求，因而本文將模糊多目標規(guī)劃應用于配電網(wǎng)聯(lián)絡線規(guī)劃中，在算法上以經(jīng)濟性和可靠性的協(xié)調為目標，應用一種模糊的方法來綜合兩者的關系，最終最大化系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可靠性指標的公共滿意度，協(xié)調好兩者之間的矛盾。

2 聯(lián)絡線優(yōu)化模型

聯(lián)絡線優(yōu)化配置方案設計的目標是合理定位環(huán)網(wǎng)中聯(lián)絡線，在滿足用戶及系統(tǒng)供電可靠性要求的前提下，最小化供電部門和用戶的停電損失。因此，通過聯(lián)絡線的增建可以調節(jié)經(jīng)濟性和可靠性兩方面的要求，最大化兩者的公共滿意度，得到最佳的優(yōu)化結果。目標函數(shù)包括兩個方面的內容：

（1）經(jīng)濟方面：包括聯(lián)絡線和開關的投資和運行維護費用和網(wǎng)損兩個方面的內容，計算公式如下：

這里的S是指架設聯(lián)絡開關的線路，代表需要架設聯(lián)絡線的線路；它是n維決策矢量，代表聯(lián)絡線關優(yōu)化問題的解；si是S中的元素，當待選線路i被選中架設聯(lián)絡線時否則

（2）可靠性指標：指的是停電損失費用，可表示為：

式中Rb指的是停電損失。

最后將模糊多目標規(guī)劃原理應用到該聯(lián)絡線優(yōu)化模型中，則：

3 聯(lián)絡線優(yōu)化規(guī)劃

聯(lián)絡線優(yōu)化中關鍵的問題是在滿足N-1安全準則的前提下，在樹型網(wǎng)絡的基礎上，變電站中任一條中壓配電線路發(fā)生故障不能正常運行時，那么除故障段外仍能保持向用戶繼續(xù)供電，每個變電站都是相鄰站的備用，每條出線都有承擔聯(lián)絡的可能，結合地理信息優(yōu)化出總投資費用最小的規(guī)劃方案。

本文進行聯(lián)絡線的優(yōu)化時選取的是蟻群算法，蟻群在一次游歷過程中確定聯(lián)絡線使用情況，具體步驟如下：

第一步：先確定哪兩個站點為相鄰站。在進行優(yōu)化計算之前，規(guī)劃人員首先要確定哪些變電站為相鄰變電站，并以數(shù)據(jù)或者表格的形式給出分析結果。所以本文規(guī)劃的前提條件是變電站的相鄰站點都是已知的；

第二步：確定變電站兩兩之間聯(lián)絡線的可行集合。分析計算得出集合中每條可行性聯(lián)絡線的開關費用和線路費用之和。

第三步：蟻群利用輪盤賭的概率隨機的在可行性聯(lián)絡線集合中選擇一條作為可行聯(lián)絡線，直到所有的變電站都以聯(lián)絡線的方式兩兩相連為止。

第四步：當一個蟻群搜索完畢，進行信息素的修改。

第五步：重復步驟三和四直到最優(yōu)結果輸出。

4.算例分析

以IEEE的經(jīng)典算例進行分析，原始圖如圖1所示

分析結果如下表所示。

圖1 聯(lián)絡線優(yōu)化規(guī)劃的原始網(wǎng)絡圖

從以上的圖表結果看出，單獨一經(jīng)濟或者是可靠的要求作為目標規(guī)劃的時候，只能滿足使得其中的一個目標函數(shù)最小化，公共滿意度都沒有達到最高，只有以經(jīng)濟和可靠要求的公共滿意度為目標時，才能綜合協(xié)調兩者之間的對立關系，從中找到一個公共滿意度最高的平衡點。

結語

單獨以系統(tǒng)投資費用為目標或者單獨以缺電損失為目標進行聯(lián)絡線的優(yōu)化規(guī)劃，都不能達到一個綜合最優(yōu)的結果，不能協(xié)調兩種要求之間的對立關系。但是進行經(jīng)濟性要求和可靠性要求的公共滿意最優(yōu)的多目標規(guī)劃，綜合協(xié)調經(jīng)濟性和可靠性之間的相互對立關系調，使得兩者的滿意度達到最高，最終得到最優(yōu)的聯(lián)絡線規(guī)劃方案。

表1 優(yōu)化目標不同時的聯(lián)絡線最優(yōu)結果表

[1]包海龍.基于混合遺傳-模擬退火算法的多目標電網(wǎng)規(guī)劃[D].上海：上海交通大學，2000.

[2]于會萍，劉繼東，程浩忠，等.一種綜合協(xié)調電網(wǎng)規(guī)劃中經(jīng)濟性和可靠性矛盾的新方法[J].電力自動化設備，2001，21（02）：5-7.