基于改进遗传算法的配电网络重构
余健明，蔡利敏
（西安理工大学电气工程系，陕西省 西安市 710048）
DISTRIBUTION NETWORK RECONSTRUCTION BASED ON
IMPROVED GENETIC ALGORITHM
YU Jian-ming，CAI Li-min
（Dept. of Electrical Engineering，Xi’an University of Technology，
Xi’an 710048，Shaanxi Province，China）
ABSTRACT: Taking the maximized reliability of distribution network for objective function and the continuous power supply of distribution system for constraint condition, an improved adaptive genetic algorithm, which is on the basis of ordering selection and direct comparison of the individual that violates the constraint, is put forward. It is a method in which the reliability of distribution network is calculated by preferred search of minimal path according to the depth. Verifying by RBTS Bus 4 system which is a typical calculation example of IEEE, the result shows that the presented algorithm is effective. Comparing with Tabu search, the result shows that with the presented algorithm the optimal project can be obtained and yet with Tabu search only suboptimal project can be obtained.
KEYWORDS: Distribution network；Reliability；Genetic algorithm；Network reconstruction
摘 要：以配电网可靠性最高为目标函数和配电网的运行满足电力连续供应为约束条件，提出了基于排序选择、对违反约束个体进行直接比较的改进自适应遗传算法。这是一种对配电网的可靠性按照深度优先搜索最小路径进行计算的方法。通过IEEE典型算例RBTS Bus 4系统的验证，表明该算法是有效的。与禁忌搜索算法（TS）比较，该算法可获得最优方案，而禁忌搜索算法只能获得次优方案。
关键词：配电网；可靠性；遗传算法；网络重构
1 引言
以最经济的方式向用户连续提供高质量的电能是对电力系统运行的基本要求。“连续”就意味着供电可靠性很高。配电系统是整个电力系统的一部分，它连接着主系统与各用户。因而改善供电可靠性应将重点放在配电系统上。
网络重构是优化配电系统运行的重要手段。它是通过确定开关的断开、闭合状态来优化配电系统运行的。配电网络重构是混合整数非线性规划问题，也是一NP难的组合优化问题，穷举因面临组合爆炸问题而不可行。为此，人们在配电网络重构中采用了各种近似技术和启发式算法，以及随机优化方法，从而避免了进行穷举搜索[1~4]。
2 网络重构的数学模型
以平均用电无效度（ASUI）最低为目标函数的网络重构数学模型为
（1）目标函数
式中 NP为系统负荷点数；UI为负荷点I的年停运时间；NI为负荷点I的用户数；NT为系统总用户数；R为控制网络中所有开关状态的变量，只能取0或者1，RJ=1表示开关J闭合，RJ=0表示开关J断开。
由于控制变量RJ是只能取0或者1的开关变量，这就决定了网络重构问题是一整数组合优化问题。
（2）约束条件：①必须满足各节点的负荷需求，不能在网络中出现孤立节点而使该节点上的负荷失去电源；②重构后的配电网络必须是连通的；③重构后的网络拓扑必须是辐射形结构。
3 所采用的改进遗传算法
3.1 编码方案
在配电网络重构问题中，要处理的对象是联络开关和分段开关，由于他们只有断开、闭合两种状态，故对所有开关采用二进制编码。编码中的“1”表示某支路开关（即某染色体表示的）闭合，“0”表示某支路开关断开。这种编码方案简单，对于中、低压配电网络可充分发挥其原理清晰、操作简单、适于计算机应用的优点[5]。当联络开关为“1”时，会在网络中形成一环网。当需要打开环网中的一开关时，所需打开的开关由染色体中“0”的位置来决定，即根据染色体中与“0”位相对应的开关编号，寻找相应的分段开关，并断开此开关。