[发明专利]基于改进遗传算法选取有源配电网供电恢复方案的方法

摘要

本发明涉及一种基于改进遗传算法选取有源配电网供电恢复方案的方法，整体考虑了联络开关和各种DG资源，对有源配电网的供电恢复进行了综合决策，在决策过程中将备用联络线路进行了DG等值，并对配电网内融入的真实DG进行了分类处理，将具有频率和电压调节能力采用VF控制方式的DG定义为主电源，将随机不可控的电源定义为普通DG，然后基于主从控制的孤岛运行模式，对配电网的广义孤岛划分及恢复供电进行了研究，运用遗传算法对该问题进行求解的过程中，基因编码充分结合有源配电网的物理特点，需要搜索的解空间大大减少，且在该基础上的交叉和变异操作不会产生不可行解，有效提高了计算速度，可完全满足实时恢复供电决策的需求。

主权项

一种基于改进遗传算法选取有源配电网供电恢复方案的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)基于约束条件建立有源配电网结构：有源配电网供电恢复决策的优化目标F为最大化的恢复停电负荷，约束条件有功率平衡约束、节点电压约束、支路功率约束、DG的出力限制约束以及可行的网络结构约束，约束条件数学模型如下：优化目标F：$\max F=\underset{i\∈Z}{\mathrm{\Σ}}{x}_i{P}_i$功率平衡约束：$s.t.\underset{i\∈Z_k}{\mathrm{\Σ}}{S}_{G\min i}\≤\underset{j\∈Z_k}{\mathrm{\Σ}}{S}_{\mathrm{Lj}}\underset{i\∈Z_k}{\mathrm{\Σ}}{S}_{G\max i}$节点电压约束：U_Li≤U_i≤UU_i支路功率约束：S_i≤S_maxiDG的出力限制约束：S_Gmini≤S_Gi≤S_Gmaxi可行的网络结构约束：g_i∈G其中，Z为停电区域，P_i表示第i个停电负荷的有功功率，x_i为0‑1变量，表示第i个停电负荷是否恢复供电，0表示没有恢复供电，1表示恢复供电；功率平衡约束为孤岛的功率平衡约束，Z_k为孤岛范围，该孤岛内负荷的功率之和需满足该孤岛内DG的出力的上下限范围；U_i、U_Ui、U_Li分别为节点i的电压水平及其上下限；S_i和S_imax为支路i流过的功率值和最大容许功率值；S_Gi、S_Gimax、S_Gimin为第i个分布式电源输出的实际功率及其可输出功率的最大值和最小值，g_i为供电恢复后的网络结构，G为所允许的网络结构，除了辐射状约束外，如主从控制模式，还要求孤岛内有且仅有1个主电源；2)产生算法群体：有源配电网采用主从控制，将备用线路的分布式电源进行分布式电源等值处理后，选取具有电压和频率的调节能力的电源加上备用线路的分布式电源等值作为主电源；3)采用改进遗传算法寻找有源配电网恢复供电最佳方案：即在步骤2)选取的主电源都具有孤岛运行能力的条件下，采用改进遗传算法寻求有源配电网所有开关的最优开断组合，A：根据前文所述编码规则和约束条件a)和b)产生初始种群：编码规则：采用常规二进制编码方式，每个开关占染色体的一位，其中染色体长度为开关数目，0表示分闸，1表示合闸；约束a)：若某一基因组与N个主电源相连，则该基因组内有N‑1个基因为0，其他基因为1，该约束条件限制了基因组内开关的断开个数，确保每一孤岛内均有主电源存在；约束b)：基因组内的任一基因子块中至少有1个基因的值为0，该约束条件确保了任意两个主电源之间均是有开关断开的，使得主从控制模式切实可行；B：根据染色体的值，解析初始种群中每个染色体所确定的各个孤岛的范围；C：计算各个孤岛范围内可用的DG容量之和，计算各孤岛可提供的最大功率值，判断是否可满足孤岛内部的负荷需求，若满足需求，转步骤E，否则继续步骤D；D：以孤岛内主电源为根节点，以孤岛可提供的最大功率值为半径，确定功率圆，选择孤岛内的供电负荷；E：将各个孤岛可恢复的负荷量相叠加，计算各恢复方案可恢复的总负荷，作为种群内各染色体的适应度值；F：判断是否收敛或达到最大迭代次数，若条件满足，则输出适应度最高的染色体对应的孤岛划分方案及各孤岛内部可恢复的负荷，此即为最优的恢复供电方案；若条件不满足，转步骤G；G：根据各染色体的适应度值选择个体进行交叉和变异操作，形成新一代种群，转步骤B。