基于改进遗传算法的复杂配电网重构分析与研究

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随着我国国民经济的高速发展和电力工业的长足进步,配电网的重要性日益受到重视。配电网重构是配电系统运行与控制的重要手段,通过配电网重构可以充分发挥现有配电网的潜力,提高系统的安全性与经济性,具有很大的经济效益和社会效益。   本文分析配电网的运行规律与网基结构,对其简化模型进行拓扑分析以及潮流算法研究;并分析现有的数据存储方式,分析辐射型配电网的搜索方法以及节点与支路优化的方法,应用广度优先搜索算法,提出一种基于邻接矩阵对辐射型配电网的分层搜索方法,该方法不必事先对网络支路进行分析与定义,通过邻接矩阵的搜索得到节点分层矩阵,直接采用节点分层矩阵赋值给支路,完成对支路的定义。本文重点阐述了这种方法的方式和具体步骤,实践表明:这种方法可以快速对辐射型配电网络拓扑识别并进行实用的潮流计算。   在研究遗传算法的基础上,分析遗传算法的原理,对遗传算法进行计算机的模拟运行,对比了二进制编码与n进制符号编码的优劣,采用n进制的符号编码策略和对应的基因操作等,采用在选择部分运用精英选择的策略和赌轮盘策略相结合的办法与在交叉与变异过程中使用改进的自适应策略的控制方式,得出一种性能优越的改进遗传算法。   基于环快速分解方式对闭环设计的配电网络进行环分解使其分解为辐射型结构配电网,通过对遗传算法的染色体信息的修改对环路中的支路打开,有效消除孤岛和环路以使得遗传算法在可行域中搜索,提高搜索的效率。   目前,大量的文献对辐射型配电网分层与编号优化,大都停留在使用节点与支路的关联矩阵上,关联矩阵需要事先分析节点与支路的对应关系,并按照这对应的规律进行指针运算与储存,关联矩阵的巨大问题就在于当环路开关状态发生变化时它很难有效识别支路功率的方向以及扑捉支路;另一方面关联矩阵难以分析当某条或者某几条支路退出运行后故障恢复的网络分层计算。本文对IEEE标准算例进行计算验证,并对18-bus配电网系统及P&GE算例仿真结果进行分析,结果表明邻接矩阵分层的方法不仅可以处理连续的、随机不连续的编号方式,以及配电网优化重构和恢复重构的精英与自适应策略的遗传算法效能优越的结论。   本文使用Matlab软件做为计算仿真的工具,Matlab的运算优势在于矩阵运算,本文尽可能采用矢量计算的方式结合矩阵稀疏化的手段,对配电网网络优化重构、恢复重构、分时段重构以及计及分布式发电的配电网重构进行仿真计算,对比和分析计算结果,结果表明本文的改进算法是有效的。
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