果蝇优化算法在配电网规划中的应用

配电网规划是电力系统规划的重要组成,合理的规划方案不仅可以带来社会效益,还会给电力系统和用户带来客观的经济效益。配电网规划本质上可归结为一系列数学优化问题,因此合理的问题建模和高效的优化算法直接影响着配电网规划方案的质量。 本文首先对果蝇优化算法进行了研究与分析,针对其容易出现早熟和迭代后期收敛速度慢的缺点,提出了相应的改进措施,形成新的果蝇优化算法。第一,对算法中等的步长搜索进行了改进,设计了自适应步长改变算法,使其随迭代次数增加改变步长,通过函数测试发现,改进的果蝇优化算法在迭代早期能够扩大搜索范围,而在迭代后期随着步长的减小更利于发现最优解；第二,为了防止早熟,引入了类似于遗传算法的变异操作,通过使果蝇个体“逃逸”来跳出局部最优解,在一定程度上防止了早熟现象的出现。 在将改进果蝇优化算法应用到配电网规划过程中发现,传统的配电网规划模型都忽略了配电变电站出线数量有限的客观实际,将配电变电站位置确定和配电网络形成分开考虑。针对此情况,本文提出一种基于负荷分区的配电网规划模型,首先根据网络负荷总量确定合理的出线条数,并采用K-means聚类算法对网络负荷进行区域划分。然后应用改进果蝇优化算法求解配电变电站的位置,在迭代过程中分两步评价果蝇个体：(1)根据配电变电站的位置为每个分区设置一个源负荷,基于“先主干后支线”的原则以源负荷为起始点建立分区内负荷间的网络连接；(2)将分区内网络负荷总量叠加于源负荷,建立配电变电站与源负荷间的放射连接。此外,为了更贴近实际情况,本文将地理因素引入规划模型,通过惩罚因子与奖励因子来影响规划方案的投资成本。 为了验证本文提出模型和优化算法的有效性,以AutoCAD为基础应用ObjectARX二次开发技术,设计并实现了一个简单的配电网规划系统。采用图元信息一体化模式,使AutoCAD中的点、线等图元兼具几何与电气设备信息,系统主要包括负荷信息管理、特殊区域管理、规划过程管理、规划方案管理和基础数据管理等模块。系统操作简单,规划人员只需掌握AutoCD使用方法即可完成规划过程,具有很强的实用性。