第 24 卷 第 9 期 2004 年 9 月 文章编号:0258-8013 (2004) 09-0110-05
中
国 电 机 工 程 学 Proceedings of the CSEE
报
Vol.24 No.9 Sep. 2004 2004 Chin.Soc.for Elec.Eng. 学科分类号:47040
中图分类号:TM715
文献标识码:A
基于蚂蚁算法的配电网网络规划
高炜欣,罗先觉
(西安交通大学电气工程学院,陕西 西安 710049)
IMPROVED ANT ALGORITHM FOR DISTRIBUTION NETWORK PLANNING
GAO Wei-xin, LUO Xian-jue (Xi'an Jiaotong University, Xian 710049,China)
ABSTRACT: This paper introduces ant algorithm for distribution network planning, which optimize power loss and investment cost of feeders simultaneously. The load node is treated as food, which gives each street a "smell". The "smell" calculation is similar to power loss calculation. The "smell" reflects the power loss. The possibility of ant's selecting a street is directly proportional to the smell of the street at first. After each street has pheromone, the possibility of ant's selecting a street is directly proportional to the pheromone of the street. A real example shows the effectiveness of the algorithm. And it is easier to get an optimal or nearly optimal distribution network by using the presented algorithm. KEY WORDS:Electric power engineering; Power system; Distribution network; Planning; Ant algorithm 摘要:利用蚂蚁算法进行配电网网架结构规划.为了使优化 过程同时考虑到网损最小和投资最小两个因素, 提出将各个 负荷点作为食物.食物给各条街道赋予一定的"味道""味 , 道"的求取公式和网损的计算公式类似. "味道"在一定程 度上反映了网损的情况.蚂蚁在计算的开始阶段将根据"味 道"决定自己选择街道的概率, 在计算的中间阶段将根据信 息素决定自己选择街道的概率.实例计算表明该方法可行, 有效, 可以方便地求得配电网网络规划问题的最优或近似 最优解. 关键词:电力工程;电力系统;配电网;规划;蚂蚁算法
1 引言
配电网是电力系统的重要组成部分, 其投资及 运行费用在整个电力系统费用中所占的比例十分 可观.好的配电网规划方案可以为电力公司节约大 量的资金.长期以来,各国学者对这一问题做了大 量的研究,形成了很多算法 [1~3].Suresh K.Khator 和 Lawrence C.Leung 对已有的各种模型, 算法做了
详细的介绍和比较[4],指出了各自的优点和不足. 可以发现,现有算法在进行配电网规划时往往将其 分为两步进行, 首先确定配电变电站的位置, 容量, 供电范围,然后根据城市街道的实际情况确定配电 网的网络结构[5~9].关于电源点和变电站规划问题 已有众多文献予以介绍[5~8],提出了很多可行,有 效的方案[5,6,8],故本文不涉及电源点和变电站的规 划问题.本文所提出的算法仅针对配电网规划的第 2 步——在已知供电范围的基础上确定网络结构. 配电网网络结构的规划是一个离散的,非线性 的,多约束的问题,常规的数学方法难以处理这样 复杂的问题.因此,近年来国内外学者将遗传算法 引入配电网网络规划, 取得了很多重要的成果[9~11]. 遗传算法对解决网络规划这样复杂的问题有其独 特的优势.但其通过对线路的编码来进行计算,同 时需要检验计算出的网络结构是否为辐射状[3],这 就增加了计算的复杂性;而且,遗传算法在计算过 程中会产生大量的无效解 [10] ,导致算法的效率不 高. 20 世纪 90 年代以来,一种新的智能算法—— 蚂蚁算法引起了人们的注意并逐渐得到应用[12~14]. 这种算法是在对自然界的观察中受启发而产生的, 目前还没有一个理论体系和严格的数学证明,不过 这并不妨碍其应用于实际. "蚂蚁算法"的核心是 通过处理蚂蚁留下的"信息素"来寻优.但通过对 自然界的观察发现,嗅觉对蚂蚁寻找食物起了十分 关键的作用[13].受此启发,本文将负荷点作为"食 物" ,给城市街道赋予"味道" .在此基础上,本文 提出一种新的配电网网络规划算法.该算法在已知 各配电变电站供电范围的基础上,通过动态求城市 街道的"味道"并处理蚂蚁留下的"信息素"可以

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