城市中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化分析

任劍輝（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門鶴山供電局,廣東　鶴山529700）

城市中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化分析

任劍輝
（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門鶴山供電局,廣東鶴山529700）

在電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展中，城市中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的優(yōu)化模式成為了電力企業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。城市中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線在優(yōu)化過(guò)程中，不同變電站的遍歷順序不同，會(huì)導(dǎo)致城市中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線路優(yōu)化方案的不同。針對(duì)這一現(xiàn)象，筆者結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)城市中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的優(yōu)化提出優(yōu)化措施，并利用算法完善聯(lián)絡(luò)方案，使城市中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)優(yōu)化方案更具可靠性。

配電網(wǎng)；聯(lián)絡(luò)線；遺傳算法

1　城市中壓配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析

（1）根據(jù)分布預(yù)測(cè)、變電站的規(guī)劃模式以及變電站的供電范圍，在該范圍之內(nèi)所需要的負(fù)荷分布狀態(tài)，積極將高壓變電站之中的電源點(diǎn)改變?yōu)檩椛湫蜆錉畹呐潆娋W(wǎng)。

（2）在對(duì)輻射型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析與研究過(guò)后，需要對(duì)變電站的備用容量大小與可靠性進(jìn)行探究，在降低資金使用率中確定配電網(wǎng)的接線模式以及聯(lián)絡(luò)線路的基本走向[1]。

現(xiàn)如今，根據(jù)研究調(diào)查，第一階段的研究方案眾多，但是第二階段的研究工作非常少，因此，筆者的研究方向便是當(dāng)形成輻射型配電網(wǎng)過(guò)后，需要對(duì)變電站所出現(xiàn)的數(shù)量、走向進(jìn)行確定，并及時(shí)對(duì)中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的算法進(jìn)行分析與研究。

在進(jìn)行聯(lián)絡(luò)優(yōu)化算法中，如果對(duì)所有的接線模式進(jìn)行分析，并且在考慮到地理位置、資金使用等因素下，會(huì)導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)方式變得復(fù)雜。筆者認(rèn)為最佳組合方式便是在依據(jù)輻射型網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)行單環(huán)型接線的優(yōu)化，使其在出線間形成手拉手的聯(lián)絡(luò)模式。此外，在我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展中，接線模式變得更加復(fù)雜，所以本文僅對(duì)輻射型網(wǎng)絡(luò)中所實(shí)現(xiàn)的變電站出線的手拉手聯(lián)絡(luò)進(jìn)行探究。

從整體角度分析，單環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線在進(jìn)行優(yōu)化中需解決的問(wèn)題是在一條中壓配電線發(fā)生故障，那么故障之外的線路仍然可以為用戶供電，每一個(gè)變電站在利用其它變電站的基本功能中，能夠?qū)崿F(xiàn)出線間的一對(duì)一聯(lián)絡(luò)，并根據(jù)地理信息，將聯(lián)絡(luò)線路的固定資金降低到預(yù)算資金之內(nèi)[2]。此外，單環(huán)網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化問(wèn)題具備一定的NP性質(zhì)，在整個(gè)街道之中能夠形成兩兩聯(lián)絡(luò)的方式，這種模式不僅投資金額比較小，并滿足約束力，需在城市的規(guī)劃區(qū)內(nèi)進(jìn)行搜索出現(xiàn)聯(lián)絡(luò)組合，這不僅浪費(fèi)時(shí)間、精力，并且無(wú)法根據(jù)地理信息找到投資最小的聯(lián)絡(luò)方式，因此，需形成聯(lián)絡(luò)費(fèi)用矩陣，在修改矩陣的基礎(chǔ)上獲取到最佳的聯(lián)絡(luò)方式。

2　聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化算法的數(shù)學(xué)模式

將總目標(biāo)函數(shù)設(shè)置為F，配網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)設(shè)置為F1，配網(wǎng)可靠性指標(biāo)設(shè)置為F2，配網(wǎng)允許的可靠性現(xiàn)象設(shè)置為R，配網(wǎng)規(guī)劃的約束條件設(shè)置為G，那么其聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化算法的數(shù)學(xué)模式可以表示為：

2.1 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

所謂的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)從聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化算法角度分析，可以被認(rèn)定為所有聯(lián)絡(luò)線的一種靜態(tài)投資總額，是多有投資額的總長(zhǎng)度乘以線路的單位長(zhǎng)度費(fèi)用[3]。

其中，Li表示的是i條線路的主要長(zhǎng)度，U表示是聯(lián)絡(luò)線單位長(zhǎng)度費(fèi)用。

2.2 可靠性約束

為了從本質(zhì)上將配網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的優(yōu)化方案變得簡(jiǎn)單化，本文采用以下工作，將前述數(shù)學(xué)模型之中的可靠性指標(biāo)在計(jì)算中作為定性計(jì)算。

（1）確定相鄰站。相鄰站主要是指兩個(gè)相互靠近的變電站，其中兩個(gè)變電站的聯(lián)絡(luò)需要在相鄰的站中所完成。在進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，要派相關(guān)規(guī)劃人員對(duì)變電站進(jìn)行檢查，觀察兩個(gè)變電站是不是屬于相鄰站，如果屬于相鄰站，則需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行推算。

（2）對(duì)站間聯(lián)絡(luò)點(diǎn)進(jìn)行確定。通常情況下，站間聯(lián)絡(luò)線與站內(nèi)聯(lián)絡(luò)線是組成中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線的主要模式，為從根本上減少資金投入，提高可靠性，變電站的聯(lián)絡(luò)線需要在按照按照相關(guān)比例中對(duì)站間聯(lián)絡(luò)線與站內(nèi)聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行分析[4]。筆者認(rèn)為，站內(nèi)聯(lián)絡(luò)與站間聯(lián)絡(luò)不僅是變電站的一種需求，并且也是對(duì)人員進(jìn)行規(guī)劃的一種調(diào)整。

2.3其他方面的約束

聯(lián)絡(luò)線的出現(xiàn)均要符合線路的基本要求，并且可以將相互聯(lián)絡(luò)的故障進(jìn)行分析與探究，因此，每一條出現(xiàn)需要預(yù)留50%的裕度，使正常線路的最大符合是該條連續(xù)安全載流量的一半。

3　雙層聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化算法

根據(jù)上文內(nèi)容，本文提出了雙層聯(lián)絡(luò)線優(yōu)化算法，主要包括全局優(yōu)化以及局部?jī)?yōu)化。

首先，通過(guò)國(guó)內(nèi)院校課程調(diào)研，準(zhǔn)確把握該課程目前存在主要問(wèn)題；深入企業(yè)調(diào)研，分析各就業(yè)崗位的特點(diǎn)，提煉典型工作任務(wù)要求，根據(jù)以上兩者所需的能力要求，構(gòu)建學(xué)生所需知識(shí)、素質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容。其次，通過(guò)聘請(qǐng)課程專家和企業(yè)專家，分析對(duì)應(yīng)崗位的工作能力要求，構(gòu)建基于就業(yè)導(dǎo)向的課程內(nèi)容；針對(duì)課程內(nèi)容，確立課程主講教師任職能力需求。隨著食品工業(yè)的發(fā)展，伴隨著新的食品質(zhì)量與安全問(wèn)題，因此需要不斷更新課程內(nèi)容，以滿足新形勢(shì)下為社會(huì)和企業(yè)培養(yǎng)與時(shí)俱進(jìn)的人才。最終，建立一套基于就業(yè)導(dǎo)向的“食品質(zhì)量安全管理”課程標(biāo)準(zhǔn)。

3.1遺傳算法基礎(chǔ)下的全局搜索

從整體角度分析，變電站與其它相鄰站的出線之間是需要聯(lián)絡(luò)的，在聯(lián)絡(luò)的過(guò)程中需要按照不同的順序，形成各種方案。此外，還需將遺傳算法作為主要目標(biāo)，在遺傳算法的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行全局搜索。

3.2最小權(quán)匹配的局部尋優(yōu)

對(duì)于經(jīng)過(guò)搜索所得到的變電站遍歷順序，需要對(duì)出現(xiàn)與相鄰站出現(xiàn)之間的聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，本文以最小權(quán)匹配算法作為主要背景，當(dāng)出前站出線與相鄰站之間形成一對(duì)一聯(lián)絡(luò)的時(shí)候，需要將聯(lián)絡(luò)的總線數(shù)量見(jiàn)減小，并且在后期的計(jì)算之中要將已經(jīng)聯(lián)絡(luò)的線路進(jìn)行優(yōu)化處理。

4　基于遺傳發(fā)的全局搜索算法

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的時(shí)候需要對(duì)變電站的聯(lián)絡(luò)點(diǎn)以及最短路徑進(jìn)行研究，在后期的優(yōu)化中，要對(duì)所計(jì)算出的路線形成實(shí)施搜索空間[5]。其中，基于遺傳算法的全局搜索算法的流程（見(jiàn)下圖）.所涉及到的技術(shù)問(wèn)題見(jiàn)下文。

遺傳算法的全局搜索算法

在遺產(chǎn)算法中，染色體所代表的便是變電站的順序，對(duì)其實(shí)施適應(yīng)度計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電站的優(yōu)化，最后將聯(lián)絡(luò)線的總投資費(fèi)用進(jìn)行求出。本文為獲取到最佳的聯(lián)絡(luò)方式，在應(yīng)用總投資費(fèi)用中將倒數(shù)作為適應(yīng)度值，因此適應(yīng)度的計(jì)算公式表示為：

4.2遺傳操作過(guò)程

4.2.1選擇算子

選在選擇算子之中要將算子作為主體內(nèi)容，主要是指在選中過(guò)后遺傳到下一代群體之中的概率，是一種與適應(yīng)度相對(duì)比的一種比例。如果將群體的大小設(shè)置為M，個(gè)體適應(yīng)度設(shè)置為F1，那么個(gè)體被選中的概率Pis則表示為：

但是，為從根本上避免交叉與變異操作所造成的損失，則需要在種群中將最高的適應(yīng)度進(jìn)行放棄，使其不參與到交叉與變異的運(yùn)算之中，使其能夠代替適應(yīng)度比較低的個(gè)體。

4.2.2交叉算法

筆者將個(gè)體利用編碼進(jìn)行表示，在進(jìn)行遺傳操作的時(shí)候，需要對(duì)個(gè)體的類型進(jìn)行對(duì)應(yīng)，將其作為變電站的主要規(guī)劃順序。只有如此，才能保證在交叉運(yùn)算的過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)交叉算子。其中操作的步驟為：

（1）要實(shí)現(xiàn)群體中個(gè)體的配對(duì)；

（2）對(duì)個(gè)體進(jìn)行隨機(jī)設(shè)置使其能夠與相應(yīng)的交叉點(diǎn)聯(lián)絡(luò)；（3）將每一個(gè)相互配對(duì)的個(gè)體按照交叉的概率進(jìn)行交換，從而產(chǎn)生新的個(gè)體[6]。

5　結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)中壓配電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)優(yōu)化問(wèn)題展開(kāi)討論，將遺傳算法與最小匹配算法相結(jié)合，使其成為最佳的優(yōu)化方法，在獲取到最佳聯(lián)絡(luò)方案的同時(shí)，將中壓配網(wǎng)線路聯(lián)絡(luò)優(yōu)化的復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行解決，促進(jìn)電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與進(jìn)步。

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