[发明专利]基于改进物种生灭算法的含分布式电源配电网重构方法

权利要求书

1.一种基于改进物种生灭算法的含分布式电源配电网重构方法，其特征在于：包括以下步骤；

步骤1、对配电网网络参数及改进物种生灭算法参数进行初始化；

步骤1.1、初始化配电网网络参数；

步骤1.2、初始化改进物种生灭算法参数；

步骤1.3、初始化配电网中分布式电源接入位置与容量；

步骤2、将所有幸存物种作为初始主支物种；

步骤3、对幸存物种进行一次物种大爆发操作，衍生出新物种；

步骤4、通过配电网网络辐射判断处理不满足辐射条件的新物种；

步骤5、判断新物种的适应度是否优于当前主支物种的适应度，若优于，则将变异的新物种作为主支物种，否则原主支物种不变；

步骤6、重复执行步骤3-5，直到每一个幸存物种都爆发出W个新物种；

步骤7、对原幸存物种和所有新物种进行一次物种大灭绝操作，完成一次生灭周期，将生灭周期数加1；

步骤8、判断物种的生灭周期数是否达到最大生灭周期T，如果达到，则输出最优解，否则，收缩所有幸存物种的衍生能力，重新执行骤2，进行下一次生灭周期；

步骤9、根据最优解，把配电网网络中最优解对应编号的开关断开，其他开关闭合，即得到配电网的最优网络拓扑结构；

步骤1.1所述配电网网络参数包括支路阻抗参数和负荷参数；所述配电网采用IEEE33节点配电系统；

步骤1.2所述改进物种生灭算法参数包括：

a、设元生代物种的规模为N，每一个元生代物种的性状表示为S(s₁、s₂、…、s_D)，D为元生代物种性状的维数，一种物种性状对应一种配电网网络拓扑结构；其中，s₁、s₂、…、s_D为欲寻优的变量，代表配电网网络断开开关编号；

b、在上一次生灭周期中幸存下的物种为幸存物种，设所有元生代物种为最初的幸存物种；

c、物种的繁衍代数为生代数，用G表示；

d、物种的衍生能力变化范围为[C_min，C_max]；

e、收缩系数变化范围为[η_min,η_max]；

f、初始化物种的生灭周期t＝1，最大生灭周期为T；

所述生灭周期为物种完成大爆发和大灭绝的次数；一个生灭周期即一次物种大爆发和一次物种大灭绝，也就是一次迭代；

所述步骤3的具体方法为：

步骤3.1、每一个主支物种在其衍生能力范围之内按公式(1)随机衍生一个新的物种，得到N个衍生新物种；

S′_i＝round(S_i+r×C_i) (1)

其中，S_i为第i个主支物种，S′_i为第i个主支物种S_i衍生的新物种，r为与S_i同维且元素值∈(-1,1)的随机向量，C_i为第i个主支物种的衍生能力，round为取整函数；

步骤3.2、对衍生的新物种进行随机交叉变异操作：从N个衍生新物种中随机选择两个物种进行交叉变异，若N为偶数，反复进行N/2次随机交叉变异操作，若N为奇数，反复进行(N+1)/2次随机交叉变异操作；

所述步骤3.2的具体方法为：

步骤3.2.1、对衍生的新物种进行多点交叉操作；

从N个衍生新物种中随机选择两个物种S_e和S_d，e和d为[1,N]之间的整数；随机产生一个[1,D]之间的整数n；再随机产生一个数值在(0,1)之间的随机数r₁，当随机数r₁小于设置的交叉率时，将S_e和S_d的第n位及之后的寻优变量进行交换，得到交叉操作后的新物种S_e'和S_d'；

步骤3.2.2、对交叉操作后的新物种进行单点变异操作；

随机产生一个[1,D]之间的整数m；再随机产生一个数值在(0,1)之间的随机数r₂，当随机数r₂小于设置的变异率时，将S_e'和S_d'的第m位分别乘以数值在(0,1)之间的随机数r₃和r₄，得到新物种；

步骤3.3、新物种的生代数在衍生出它的物种的生代数的基础上加1，并根据式(2)获得新的衍生能力；

其中，C′_i为新物种的衍生能力；C_max为物种衍生能力的最大值；G为衍生出新物种的物种的生代数；

所述步骤4的具体方法为：

步骤4.1、读取配电网网络支路参数；

步骤4.2、判断配电网网络中是否出现单个节点的孤岛情况，即判断各组开关中是否存在组中断开的开关数大于1的组，若存在，则执行步骤4.8，判断结果为该配电网为非辐射状配电网网络，否则执行步骤4.3；

步骤4.3、形成配电网网络的邻接矩阵；

步骤4.4、计算配电网网络的可达矩阵P；

步骤4.5、判断计算的可达矩阵P非对角元素是否全为1，如全为1则执行步骤4.6，否则，执行步骤4.8，判断结果为该配电网为非辐射状配电网网络；

步骤4.6、判断该配电网网络中闭合支路数是否等于节点数减1，如果相等，则执行步骤4.7，判断结果为该配电网为辐射状配电网网络，否则，执行步骤4.8，判断结果为该配电网为非辐射状配电网网络；

步骤4.7、得到判断结果满足辐射状配电网网络的物种，其适应度按公式(3)计算；

所述满足辐射状配电网网络的物种的适应度f,采用如下公式进行计算：

f＝min(a×u₁×pfloss'+b×u₂×fh'+c×kg') (3)

其中，f为适应度函数值；pfloss(0)为原始配电网网络有功损耗，pfloss为当前配电网网络有功损耗，L为配电网网络的支路数，R_j为第j个支路的电阻，P_j和Q_j分别为第j个支路的有功和无功功率，V_j为第j个支路末端节点电压；fh(0)为原始配电网网络负荷均衡率，fh为当前配电网网络负荷均衡率，I_j为第j个支路的电流，I_jmax为第j个支路的最大允许电流；kg(0)为原始配电网网络开关操作次数的最大值，为常值，kg为当前配电网网络开关操作次数，y_k和z_l分别表示第k个分段开关和第l个联络开关的状态，当y_k或z_l取1时，表示开关处于闭合状态，当y_k或z_l取0时，表示开关处于断开状态，g和h分别表示配电网中分段开关的数量和联络开关的数量；a、b、c为权重系数，且a+b+c＝1；u₁和u₂为惩罚系数，u₁根据pfloss'结果的不同取不同的常数值；u₂根据fh'结果的不同取不同的常数值；

步骤4.8、得到判断结果为非辐射状配电网网络的物种，赋予其适应度值为无穷大。