基于遗传算法的中压配电网开关优化投资模型

陈光

摘 要：本文针对电网中压配电网中开关的投资进行研究，通过分析开关的类别，进行开关的优化配置，从而提高配电网的可靠性和经济性。首先对国内外中压配电网建设进行简单描述，从定性和定量的角度来分析中压电网中开关的投运和设置，建立数学模型，再将遗传算法运用到中压电网开关设计中，从而计算出最优的方案。

关键词：中压配电网 遗传算法 开关 最优化

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（c）-0044-02

中压配电网是电网发展的重要一环，是连接输电网和用户之间的纽带，中压配电网的经济性和可靠性也就影响到了整个电网的安全稳定经济的运行。对于中压配电网，架空線中投资较多且对其运行可靠性影响较多的是开关设备的建设与投资，如何保证其在可靠运行的情况下最优，是现阶段国内外研究的热点。

1 遗传算法（Genetic Algorithm）

遗传算法通过编码、迭代、交叉、变异，遗传仿照自然进化原理进行概率搜索的一种方法。遗传算法从一组随机的数字串开始，对种群中的染色体进行交叉变异，形成新的基因，迭代生成新的种群，从而形成最优解。

遗传算法中的初始种设置，迭代筛选条件，以及变异量都会影响到其变化，种群中每一个染色体的变化都可能会影响到整个种群的性质以及该算法的性能，根据特定的问题对遗传算法进行改进，加快其收敛到全局最优解。

2 遗传算法中压配电网开关建设上的应用

2.1 中压配电网开关分类

中压配电网中，根据线路上开关性质的不同，通常将其分成分段开关和联络开关两类分段开关：正常运行状态处于合位，故障运行状态可进行分闸操作排除故障位置，通常其设立是按照该线路所带负荷、容量以及线路长度进行分段。联络开关：联络两回不同线路的开关，正常状态下处于分闸位置，线路出现故障进行倒负荷，减少停电范围，保证电网用电安全可靠。

2.2 中压电网开关设置优化模型

中压电网开关建设采用的费用通常分成两大类，固定费用和临时费用，也可以分为建设投资费用和运行保护费用，如式（1）所示。

2.3 中压电网开关设置优化模型

（1）设定遗传算法的初始条件。

（2）将馈线上开关信息按照染色体上的编码进行配置好。

（3）计算出每个系统中可靠性指标以及经济指标。

（4）从而求出个体的适应度，迭代得到新的种群。

（5）对新的种群进行计算迭代，当达到最大迭代次数或结果收敛，则停止输出结果。

3 算例分析

本文采用RBTS-BUS6系统进行算法实现，其中柱上断路器15万元/组，装置的使用期限是20年，维修支出每年3%，贴现率10%。

根据遗传算法中的迭代结果，到第八次迭代已经收敛，最后输出迭代结果，可以看出，工业和商业的负荷处4个节点需要额外配置开关而居民和农业用负荷不用额外配置开关。

这与实际生产生活中的状态基本相同，负荷用电实际且满足经济可靠目标。

4 结语

本文以中压配电网中架空线路的开关建设作为研究对象，采用遗传算法对其配置进行计算和优化配置，节省了优化时间，成功优化多目标函数问题，提高了计算机计算速度，最后结果经济可靠。

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