本發(fā)明涉及配電網(wǎng)規(guī)劃領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于非支配排序遺傳算法的配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
：城市電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是電力系統(tǒng)的主要負(fù)荷中心，同時又是城市現(xiàn)代化建設(shè)的一項重要基礎(chǔ)設(shè)施。城市電網(wǎng)規(guī)劃既是電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要組成部分，也是城市規(guī)劃的重要組成部分，合理進(jìn)行城網(wǎng)規(guī)劃是實(shí)現(xiàn)未來城市電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性和安全性的先決條件，可以獲得很大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。在對城市電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃時，對于發(fā)展較成熟的地區(qū)，規(guī)劃時的重點(diǎn)在于在現(xiàn)狀電網(wǎng)分析的基礎(chǔ)上對當(dāng)前電網(wǎng)中問題的解決，因此應(yīng)按照問題嚴(yán)重性和問題解決后帶來的效益如何來安排各類項目的實(shí)施，推動網(wǎng)架的發(fā)展。對于未來發(fā)展空間較大，例如新區(qū)、園區(qū)等，往往在規(guī)劃時會具備完善的目標(biāo)網(wǎng)架設(shè)計，需要關(guān)注在如何建設(shè)各規(guī)劃項目以從現(xiàn)狀過渡到目標(biāo)網(wǎng)架這一問題，而對于這一問題，目前研究較為缺少。在從現(xiàn)狀電網(wǎng)發(fā)展為目標(biāo)電網(wǎng)的過程中，為保證中間年網(wǎng)架的合理性，即滿足安全性、可靠性等技術(shù)要求的同時要盡量保證建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。因此，人工難以對建設(shè)方案進(jìn)行制定，而必須借助計算機(jī)，采用新技術(shù)、新方法對配電網(wǎng)規(guī)劃項目的自動生成和建設(shè)時序方案進(jìn)行尋優(yōu)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種基于非支配排序遺傳算法的配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案設(shè)計方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種基于非支配排序遺傳算法的配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案設(shè)計方法，包括具體步驟如下：s1：規(guī)劃項目的生成；以變電站為核心，分別對現(xiàn)狀和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行梳理，將二者對比做差得到目標(biāo)電網(wǎng)與現(xiàn)狀電網(wǎng)二者的差異量，進(jìn)而根據(jù)網(wǎng)架對比分析所得的差異，按照一定的項目劃分原則自動生成從現(xiàn)狀電網(wǎng)到目標(biāo)電網(wǎng)的規(guī)劃項目庫；s2：項目建設(shè)時序自動優(yōu)化設(shè)計；建立配電網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，以經(jīng)濟(jì)性、可靠性為目標(biāo)，考慮電網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)條件約束及實(shí)際建設(shè)投資等限制，采用帶精英策略的非支配排序遺傳算法(elitistnon-dominatedsortinggeneticalgorithm，nsga-ⅱ)，對規(guī)劃期內(nèi)的項目實(shí)施時序進(jìn)行自動尋優(yōu)，輔助規(guī)劃人員作出決策。在一種優(yōu)選的方案中，在步驟s1中對目標(biāo)及現(xiàn)狀網(wǎng)架進(jìn)行對比分析后，所得的網(wǎng)架差異包括增量、減量、變化量(更換)和變換量(移動)四種不同的情況。在一種優(yōu)選的方案中，四種不同的網(wǎng)架差異類型將分別對應(yīng)規(guī)劃項目中的新建、拆除、改造和改接四種項目類型。在一種優(yōu)選的方案中，在步驟s1中依據(jù)設(shè)備元件之間的聯(lián)通關(guān)系，將連接在一起的設(shè)備元件差異分析后屬性相同的設(shè)備元件歸于同一項目之中進(jìn)行規(guī)劃項目類別的劃分，進(jìn)而對規(guī)劃項目進(jìn)行生成。在一種優(yōu)選的方案中，在步驟s2中，為保證滿足電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)的同時使全規(guī)劃周期的建設(shè)方案經(jīng)濟(jì)性、可靠性盡可能優(yōu)化，建立了以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)和以可靠性為目標(biāo)的配電網(wǎng)多目標(biāo)動態(tài)負(fù)荷子系統(tǒng)確定性規(guī)劃模型，以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)：主要考慮使配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)期內(nèi)各階段電網(wǎng)的投資及運(yùn)行費(fèi)用總和最小，目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為其中，n代表規(guī)劃期總年數(shù)；k代表第k規(guī)劃年；r0代表資金貼現(xiàn)率；u(k-1)代表第k-1規(guī)劃年的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方案，也即該年所實(shí)施的項目集；代表第k-1規(guī)劃水平年的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建投資費(fèi)用，其中np為該年實(shí)施的項目總數(shù)，ij為項目j的投資費(fèi)用；對于新建類型的項目ij應(yīng)等于項目j中所有新建元件的建設(shè)投資費(fèi)用，對于改造類型的項目ij則等于新設(shè)備的建設(shè)投資費(fèi)用減去舊設(shè)備的殘值，對于拆除項目和線路改接項目認(rèn)為沒有投資建設(shè)費(fèi)用，即ij＝0；x(k)代表第k年的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；co(x(k))按照u(k-1)擴(kuò)展到x(k)后網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行費(fèi)用；設(shè)單位電量的電價為λ，最大負(fù)荷利用小時數(shù)為τmax，線路i上的有功功率損耗為δpi，則有其中l(wèi)(k)為第k規(guī)劃水平年的線路集；第k規(guī)劃水平年的缺電損失費(fèi)用；其中τmax為最大負(fù)荷利用小時數(shù)，d(k)為該年供電需求未被滿足的負(fù)荷的集合，pli為d(k)中某一負(fù)荷的缺電量。以可靠性為目標(biāo)：主要考慮使配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)期內(nèi)各階段電網(wǎng)的可靠性水平評價最優(yōu)，目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式如下：其中saidik為第k年的系統(tǒng)平均停電時間：在一種優(yōu)選的方案中，在步驟s2中，將選擇非支配排序遺傳算法對所建立的配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃模型進(jìn)行求解，其步驟如下：t1：編碼方法：采用浮點(diǎn)數(shù)編碼方式，設(shè)待實(shí)施的項目有n個，總規(guī)劃年為k年，則基因編碼為一組n個取值為[1,k]的實(shí)數(shù)變量；t2：初始種群生成：以待實(shí)施項目總數(shù)、總規(guī)劃年數(shù)為輸入，用隨機(jī)的方法生成種群規(guī)模數(shù)的初始項目建設(shè)方案編碼群體；每個個體，利用潮流計算程序和可靠性計算程序計算，得到如下三種數(shù)據(jù)：經(jīng)濟(jì)性參數(shù)、可靠性參數(shù)、約束條件違反次數(shù)。t3：個體間的快速非支配排序：根據(jù)以上三個參數(shù)對群體中的個體進(jìn)行快速非支配排序；在決定個體間支配關(guān)系時，在以下情況下認(rèn)為個體pi支配個體pj：當(dāng)個體pi對應(yīng)的解為可行解且個體pj對應(yīng)的解不可行；當(dāng)個體pi和pj對應(yīng)的解均不可行，但pi對應(yīng)的解總體對于約束條件的違反較pj輕；當(dāng)個體pi和pj對應(yīng)的解均為可行解，且pi支配個體pj；根據(jù)個體之間的支配關(guān)系判斷結(jié)果，對于每個個體p可以得到的兩個參數(shù)：群中支配個體p的個體數(shù)np，種群中被個體p支配的個體集合sp；根據(jù)這兩個參數(shù)可以將整個種群中各個體分入不同的非支配層，同一層的個體具有相同的非支配序rank(p)；t4：個體的擁擠度計算：非支配序為相同的個體經(jīng)上一步驟被存儲于同一集合中；對于每個集合內(nèi)的個體計算每個個體的擁擠度；具體地，首先對于每個目標(biāo)函數(shù)k，按照目標(biāo)函數(shù)值的大小對集合內(nèi)的個體進(jìn)行排序；排序后在目標(biāo)k下處于第i個位置的個體，其擁擠度用cdk(i[i,k])表示；若個體在排序后處于邊界，則其擁擠度為無窮；若個體排在其他位置則擁擠度為：其中fk(i[i-1,k])和fk(i[i+1,k])分別為排在個體i之前和之后一位的個體的目標(biāo)函數(shù)k的值，和分別為集合中的第k個目標(biāo)函數(shù)的最大值和最小值；最終計算個體i的擁擠度cd(i)為各目標(biāo)下?lián)頂D度之和；t5：擁擠度選擇算子：定義了擁擠度選擇算子如下：當(dāng)且僅當(dāng)rank(pi)＜rank(pj)，或rank(pi)＝rank(pj)且cd(pi)＞cd(pj)；也即：個體非支配序不同時，認(rèn)為非支配序越低越優(yōu)；非支配序相同時，認(rèn)為擁擠度越大越優(yōu)；t6：選擇操作：采用錦標(biāo)賽選擇法，隨機(jī)從種群中抽取一定個體，選取其中更好的一個放入matingpool中，重復(fù)此操作直至選出種群規(guī)模個個體；在生成第一代子群時，對于個體的比較直接依賴非支配排序后個體的非支配序大小；在生成非第一代子群時，對于個體的比較則依據(jù)擁擠度選擇算子；t7：交叉操作：采用算數(shù)交叉的方法對選擇操作后進(jìn)入matingpool中的群體，隨機(jī)選擇，兩兩配對成組，按照交叉概率，則對個體進(jìn)行交叉；t8：變異操作：采用均勻變異的方法，對交叉操作后得到的群體按照變異概率進(jìn)行變異，對進(jìn)行變異的個體隨機(jī)確定變異的基因位置；對變異位置的編碼ai，將其置為：其中和分別為基因位取值范圍，γ為[0,1]范圍內(nèi)符合均勻概率分布的一個隨機(jī)數(shù)。在一種優(yōu)選的方案中，在步驟t1中，有五個待實(shí)施項目a、b、c、d、e(n＝5)要在三年內(nèi)完成(k＝3)則編碼可能為[1,3,2,2,1]，表示項目a、e在第一年完成，項目b在第三年完成，項目c、d在第二年完成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果是：一種基于非支配排序遺傳算法的配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案設(shè)計方法，主要包括規(guī)劃項目的生成和項目建設(shè)時序自動優(yōu)化設(shè)計；借助計算機(jī)新技術(shù)對分別對現(xiàn)狀和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行梳理，將二者對比做差得到目標(biāo)電網(wǎng)與現(xiàn)狀電網(wǎng)二者的差異量，進(jìn)而根據(jù)網(wǎng)架對比分析所得的差異，按照一定的項目劃分原則自動生成從現(xiàn)狀電網(wǎng)到目標(biāo)電網(wǎng)的規(guī)劃項目庫；采用基于非支配排序遺傳算法的配電網(wǎng)建設(shè)時序方案進(jìn)行尋優(yōu)，通過對生物進(jìn)化過程中選擇、交叉和變異機(jī)理的模仿來完成對問題最優(yōu)解的自適應(yīng)搜索，具有較強(qiáng)魯棒性和隱含的并行性，較其他傳統(tǒng)優(yōu)化算法具有更獨(dú)特和優(yōu)越的性能。本發(fā)明滿足了安全性和可靠性等技術(shù)要求，保證了中間年網(wǎng)架的合理性及建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的現(xiàn)狀與目標(biāo)電網(wǎng)對比分析流程圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的網(wǎng)架對比項目生成簡例。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的以目標(biāo)網(wǎng)架為導(dǎo)向的規(guī)劃項目自動生成方法總流程圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的簡單遺傳算法的基本流程圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的nsga-ⅱ算法的流程圖。具體實(shí)施方式附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。實(shí)施例1一種基于非支配排序遺傳算法的配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案設(shè)計方法，包括具體步驟如下：s1：規(guī)劃項目的生成；以變電站為核心，分別對現(xiàn)狀和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行梳理，將二者對比做差得到目標(biāo)電網(wǎng)與現(xiàn)狀電網(wǎng)二者的差異量，進(jìn)而根據(jù)網(wǎng)架對比分析所得的差異，按照一定的項目劃分原則自動生成從現(xiàn)狀電網(wǎng)到目標(biāo)電網(wǎng)的規(guī)劃項目庫；兩電網(wǎng)對比分析的基本比較單元為網(wǎng)絡(luò)中的各設(shè)備元件。對于現(xiàn)狀電網(wǎng)中所包含的每一設(shè)備，都首先在目標(biāo)電網(wǎng)的設(shè)備列表中對其進(jìn)行搜索，同時對于搜索得到的元件進(jìn)行進(jìn)一步的參數(shù)對比，其中若設(shè)備元件為交流線路，則需對比參數(shù)包括線路的導(dǎo)線型號及起終廠站，對于其他設(shè)備則只對比設(shè)備模型型號。如圖1對比分析的流程可見，經(jīng)網(wǎng)架對比分析后，現(xiàn)狀和目標(biāo)電網(wǎng)中的任一設(shè)備都將會被歸類為以下五類中的一種：(1)增量：該設(shè)備在現(xiàn)狀電網(wǎng)中不存在，而在目標(biāo)電網(wǎng)中存在；(2)減量：該設(shè)備在現(xiàn)狀電網(wǎng)中存在，而在目標(biāo)電網(wǎng)中不存在；(3)變化量(更換)：該設(shè)備在現(xiàn)狀和目標(biāo)電網(wǎng)中均存在，但設(shè)備模型型號且僅型號發(fā)生了變化；(4)變化量(移動)：僅針對架空線路，線路在現(xiàn)狀和目標(biāo)電網(wǎng)中均存在但其起終廠站參數(shù)且僅此參數(shù)發(fā)生了變化；(5)非差異量：該設(shè)備在現(xiàn)狀和目標(biāo)電網(wǎng)中均存在，且所有參數(shù)完全一致。s2：項目建設(shè)時序自動優(yōu)化設(shè)計；建立配電網(wǎng)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，以經(jīng)濟(jì)性、可靠性為目標(biāo)，考慮電網(wǎng)運(yùn)行的技術(shù)條件約束及實(shí)際建設(shè)投資等限制，采用帶精英策略的非支配排序遺傳算法(elitistnon-dominatedsortinggeneticalgorithm，nsga-ⅱ)，對規(guī)劃期內(nèi)的項目實(shí)施時序進(jìn)行自動尋優(yōu)，輔助規(guī)劃人員作出決策。在具體實(shí)施過程中，在步驟s1中對目標(biāo)及現(xiàn)狀網(wǎng)架進(jìn)行對比分析后，所得的網(wǎng)架差異包括增量、減量、變化量(更換)和變換量(移動)四種不同的情況。在具體實(shí)施過程中，四種不同的網(wǎng)架差異類型將分別對應(yīng)規(guī)劃項目類別劃分中的新建、拆除、改造和改接四種項目類別。(1)新建項目：主要來源于網(wǎng)絡(luò)對比分析中所得到的增量，例如某處環(huán)網(wǎng)柜的新建等；(2)拆除項目：主要來源于網(wǎng)絡(luò)對比分析中所得到的減量，例如，一般對應(yīng)在對現(xiàn)狀電網(wǎng)梳理后對于某些線路的拆除；(3)改造項目：主要來源于網(wǎng)絡(luò)對比分析中所得到的變化量(更換)，例如將某兩節(jié)點(diǎn)間的線路導(dǎo)線更換其他型號；(4)改接項目：主要來源于網(wǎng)絡(luò)對比分析中所得到的變化量(移動)，實(shí)際特指線路的改接，即指現(xiàn)狀電網(wǎng)中的某條線路(同一段導(dǎo)線)在被架設(shè)在了目標(biāo)網(wǎng)架中不同的位置。在具體實(shí)施過程中，在步驟s1中依據(jù)設(shè)備元件之間的聯(lián)通關(guān)系，將連接在一起的設(shè)備元件差異分析后屬性相同的設(shè)備元件歸于同一項目之中進(jìn)行規(guī)劃項目類別的劃分，進(jìn)而對規(guī)劃項目進(jìn)行生成。如圖2所示，設(shè)圖中左側(cè)為現(xiàn)狀網(wǎng)架中的某饋線，右側(cè)為目標(biāo)網(wǎng)架中對應(yīng)的饋線，二者對應(yīng)左右側(cè)的設(shè)備信息分別見表1和表2，圖中虛線代表被拆除線路。表1現(xiàn)狀電網(wǎng)設(shè)備信息表線路名稱導(dǎo)線型號線路起點(diǎn)線路終點(diǎn)l1yjv22-3×70abl2yjv22-3×70bcl3yjv22-3×70cml4yjv22-3×70cdl5yjv22-3×70cfl6yjv22-3×70msl7yjv22-3×70del8yjv22-3×70fql9yjv22-3×70sp表2現(xiàn)狀電網(wǎng)設(shè)備信息表按照所提中的網(wǎng)絡(luò)對比分析方法對以上網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，將得到各現(xiàn)狀和目標(biāo)網(wǎng)架中的各設(shè)備的差異類別如下：表3網(wǎng)架對比分析后設(shè)備差異類別表線路名稱線路起終點(diǎn)類別線路名稱線路起終點(diǎn)類別l1a-b非差異量l7d-e非差異量l2b-c變化量(更換)l8f-q減量l3c-m減量l9s-p非差異量l4c-d變化量(移動)l10d-k增量l5c-f減量l11c-k增量l6m-s減量通過對上表遍歷可以尋找具有電氣連接且網(wǎng)架差異類別相同的各設(shè)備，從而最終生成項目如下：表4規(guī)劃項目列表項目編號項目名稱包含設(shè)備項目類型1c-s線路拆除l3、l6拆除項目2c-q線路拆除l5、l8拆除項目3導(dǎo)線l4改接l4改接項目4c-d線路建設(shè)l10、l11新建項目5b-c線路改造l2改造項目為使項目自動生成的方法解釋地更清晰，以上例子中只是對網(wǎng)絡(luò)中的交流線路進(jìn)行了分析，對于圖2中的各節(jié)點(diǎn)在實(shí)際規(guī)劃數(shù)據(jù)輸入中實(shí)際是桿塔、環(huán)網(wǎng)柜、分接箱等，在最終生成的項目中也將包含這些設(shè)備。除項目的類型外，還主要關(guān)注生成項目的成本，在對新建/改造項目計算成本時將計算項目包含的所有設(shè)備的成本價格之和，電網(wǎng)規(guī)劃時對于線路的拆除項目并無專項資金，故此類項目成本為零。此外，自動生成的規(guī)劃項目庫將作為現(xiàn)狀電網(wǎng)到目標(biāo)電網(wǎng)過渡方案生成的原始輸入，而在考慮電網(wǎng)發(fā)展過程時各接線模式或者說網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)絡(luò)關(guān)系是如何建設(shè)的十分值得關(guān)注。因此，本發(fā)明在上述項目生成方式的基礎(chǔ)上將網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)絡(luò)線/聯(lián)絡(luò)開關(guān)單獨(dú)提取出來，并生成獨(dú)立的聯(lián)絡(luò)建設(shè)項目。以目標(biāo)網(wǎng)架為導(dǎo)向的規(guī)劃項目自動生成方法總流程如0所示。在具體實(shí)施過程中，在步驟s2中，在對配電網(wǎng)規(guī)劃項目建設(shè)時序方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，需關(guān)注項目的實(shí)施時序?qū)τ谡麄€規(guī)劃建設(shè)方案優(yōu)劣的影響，為保證滿足電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)指標(biāo)的同時使全規(guī)劃周期的建設(shè)方案經(jīng)濟(jì)性、可靠性盡可能優(yōu)化，建立了以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)和以可靠性為目標(biāo)的配電網(wǎng)多目標(biāo)動態(tài)負(fù)荷子系統(tǒng)確定性規(guī)劃模型，(1)模型目標(biāo)函數(shù)以經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)：主要考慮使配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)期內(nèi)各階段電網(wǎng)的投資及運(yùn)行費(fèi)用總和最小，目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為其中，n代表規(guī)劃期總年數(shù)；k代表第k規(guī)劃年；r0代表資金貼現(xiàn)率；u(k-1)代表第k-1規(guī)劃年的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展方案，也即該年所實(shí)施的項目集；代表第k-1規(guī)劃水平年的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建投資費(fèi)用，其中np為該年實(shí)施的項目總數(shù)，ij為項目j的投資費(fèi)用；對于新建類型的項目ij應(yīng)等于項目j中所有新建元件的建設(shè)投資費(fèi)用，對于改造類型的項目ij則等于新設(shè)備的建設(shè)投資費(fèi)用減去舊設(shè)備的殘值，對于拆除項目和線路改接項目認(rèn)為沒有投資建設(shè)費(fèi)用，即ij＝0；x(k)代表第k年的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)；co(x(k))按照u(k-1)擴(kuò)展到x(k)后網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行費(fèi)用；設(shè)單位電量的電價為λ，最大負(fù)荷利用小時數(shù)為τmax，線路i上的有功功率損耗為δpi，則有其中l(wèi)(k)為第k規(guī)劃水平年的線路集；第k規(guī)劃水平年的缺電損失費(fèi)用；其中τmax為最大負(fù)荷利用小時數(shù)，d(k)為該年供電需求未被滿足的負(fù)荷的集合，pli為d(k)中某一負(fù)荷的缺電量。以可靠性為目標(biāo)：主要考慮使配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)期內(nèi)各階段電網(wǎng)的可靠性水平評價最優(yōu)，目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式如下：其中saidik為第k年的系統(tǒng)平均停電時間：(2)規(guī)劃模型的約束條件考慮項目背景以及配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行要求，以上優(yōu)化問題應(yīng)滿足的約束條件包括：①網(wǎng)絡(luò)連通性：對于任意規(guī)劃年所形成的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)都必須與配電網(wǎng)絡(luò)相連，有電源為該負(fù)荷供電。②網(wǎng)絡(luò)輻射性：根據(jù)配電網(wǎng)閉環(huán)設(shè)計開環(huán)運(yùn)行的要求，對于任意規(guī)劃年所形成的網(wǎng)絡(luò)均應(yīng)滿足網(wǎng)絡(luò)輻射性的約束條件。③潮流約束：對于任意規(guī)劃年，所形成網(wǎng)絡(luò)中的任意線路i都必須滿足線路的潮流約束，即應(yīng)有pi≤pimax，其中pimax為線路i上的所允許的最大潮流限值。④電壓約束：對于任意規(guī)劃年，所形成網(wǎng)絡(luò)中的任意節(jié)點(diǎn)j的電壓都必須滿足網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電壓的約束，即應(yīng)有ujmin≤uj≤ujmax，其中ujmin和ujmax分別為節(jié)點(diǎn)j運(yùn)行電壓的上下限⑤聯(lián)絡(luò)項目約束：在生成項目時，網(wǎng)絡(luò)中的聯(lián)絡(luò)線/聯(lián)絡(luò)開關(guān)被單獨(dú)提取出形成了聯(lián)絡(luò)項目。而此類項目的建設(shè)必須依托于其所聯(lián)絡(luò)的饋線中的至少一個，因此所得配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)方案必須滿足所有聯(lián)絡(luò)項目的建設(shè)均發(fā)生在其所連接的至少一條饋線的對應(yīng)項目已實(shí)施完畢之后這一約束。⑥一次投資費(fèi)用約束：對于各規(guī)劃年均有ctmin≤ct(u(k-1))≤ctmax，其中，ctmin和ctmax分別為某一規(guī)劃年的一次投資建設(shè)費(fèi)用上下限額，其數(shù)值由規(guī)劃人員設(shè)定。本實(shí)施例中將選擇遺傳算法對所建立的配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃模型進(jìn)行求解。遺傳算法的基本思想源于的達(dá)爾文的進(jìn)化論和mendel的遺傳學(xué)說，在利用遺傳算法對優(yōu)化問題進(jìn)行求解時實(shí)際就是通過對生物進(jìn)化過程中選擇、交叉和變異機(jī)理的模仿來完成對問題最優(yōu)解的自適應(yīng)搜索。遺傳算法具有較強(qiáng)魯棒性和隱含的并行性，在解決配電網(wǎng)的規(guī)劃這一多變量、多約束、非線性的復(fù)雜優(yōu)化問題時，遺傳算法較其他傳統(tǒng)優(yōu)化算法具有更獨(dú)特和優(yōu)越的性能。簡單遺傳算法(simplegeneticalgorithm，sga)的基本流程如0所示，主要包括問題編碼、適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計、選擇算子設(shè)計、交叉算子設(shè)計、變異算子設(shè)計等幾個步驟。sga可以被用于求解在某一單目標(biāo)，如經(jīng)濟(jì)性或可靠性，下的配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃問題，但所得的解顯然僅是某一設(shè)定目標(biāo)下的最優(yōu)解，卻無法幫助規(guī)劃人員根據(jù)需要權(quán)衡經(jīng)濟(jì)性和可靠性選出最合適的方案同時，針對兩個不同指標(biāo)的兩次遺傳算法計算也極大的增加了規(guī)劃建設(shè)方案的計算時間。在對規(guī)劃建設(shè)方案進(jìn)行尋優(yōu)時應(yīng)將可靠性和經(jīng)濟(jì)性一并考慮，按照多目標(biāo)優(yōu)化(multiobjectiveoptimization)問題進(jìn)行求解。在解決moo問題時，常使用對多個目標(biāo)進(jìn)行線性加權(quán)的weightedsummethod，但這樣所得的解對各目標(biāo)權(quán)重的設(shè)置依賴性很大，且二者關(guān)系復(fù)雜難以控制，實(shí)質(zhì)上也是將多目標(biāo)轉(zhuǎn)換成了單目標(biāo)的問題。因此，本發(fā)明將采用基于pareto排序的多目標(biāo)遺傳算法，在這種算法中各優(yōu)化目標(biāo)將被同等對待，所求得的解也不再是唯一解而是滿足一定定義的所謂pareto最優(yōu)解集，可供規(guī)劃人員根據(jù)實(shí)際需要在這一解集中選取最終的方案，具有更好的工程應(yīng)用價值。(1)pareto最優(yōu)解的概念對于多目標(biāo)最小化的問題：min{f1(x),f1(x),…,fn(x)}設(shè)問題的決策變量空間為s，對于任意兩個決策變量x1和x2，且x1，x1∈s，對于任意的i∈{1,2,…,n}都有fi(x1)≤fi(x2)，且存在i∈{1,2,…,n}使得fi(x1)＜fi(x2)成立，則稱決策變量x1支配x2，記為對于多目標(biāo)問題的一個可行解x∈s，當(dāng)且僅當(dāng)s中不存在y使即x是s中的非支配個體，稱x為多目標(biāo)優(yōu)化問題的pareto最優(yōu)解，也稱非支配解。簡言之，所謂pareto最優(yōu)解就是不存在比這個方案至少在一個目標(biāo)下更好同時又保證其他目標(biāo)不必此解差的方案。通常多目標(biāo)優(yōu)化問題的解是一個解集paretooptimalset，對于此解集中的解的選擇需提交人工解決?；趐areto排序的多目標(biāo)遺傳算法就是致力于求出這一pareto最優(yōu)解集，且應(yīng)盡可能保證解的豐富性。(2)nsga-ii算法帶精英策略的非支配排序遺傳算法(nsga-ⅱ)主要是在sga的基礎(chǔ)上進(jìn)行了如下三方面的改進(jìn)：①nsga-ⅱ算法在通過遺傳操作生成子代種群之前根據(jù)個體之間的支配關(guān)系對種群進(jìn)行了分層，即快速非支配排序過程；②通過引入個體擁擠度提高了種群的多樣性；③設(shè)計了擁擠度選擇算子對父代和子代的混合種群進(jìn)行操作保留了種群中的精英個體。如圖5所示為nsga-ⅱ算法步驟流程：t1：編碼方法：采用浮點(diǎn)數(shù)編碼方式，設(shè)待實(shí)施的項目有n個，總規(guī)劃年為k年，則基因編碼為一組n個取值為[1,k]的實(shí)數(shù)變量；t2：初始種群生成：以待實(shí)施項目總數(shù)、總規(guī)劃年數(shù)、需輸出方案組數(shù)為輸入，用隨機(jī)的方法生成種群規(guī)模數(shù)的初始項目建設(shè)方案編碼群體；每個個體，利用潮流計算程序和可靠性計算程序計算，得到如下三種數(shù)據(jù)：經(jīng)濟(jì)性參數(shù)、可靠性參數(shù)、約束條件違反次數(shù)。t3：個體間的快速非支配排序：根據(jù)以上三個參數(shù)對群體中的個體進(jìn)行快速非支配排序；在決定個體間支配關(guān)系時，在以下情況下認(rèn)為個體pi支配個體pj：當(dāng)個體pi對應(yīng)的解為可行解且個體pj對應(yīng)的解不可行；當(dāng)個體pi和pj對應(yīng)的解均不可行，但pi對應(yīng)的解總體對于約束條件的違反較pj輕；當(dāng)個體pi和pj對應(yīng)的解均為可行解，且pi支配個體pj；根據(jù)個體之間的支配關(guān)系判斷結(jié)果，對于每個個體p可以得到的兩個參數(shù)：群中支配個體p的個體數(shù)np，種群中被個體p支配的個體集合sp；根據(jù)這兩個參數(shù)可以將整個種群中各個體分入不同的非支配層，同一層的個體具有相同的非支配序rank(p)；t4：個體的擁擠度計算：非支配序為相同的個體經(jīng)上一步驟被存儲于同一集合中；對于每個集合內(nèi)的個體計算每個個體的擁擠度；具體地，首先對于每個目標(biāo)函數(shù)k，按照目標(biāo)函數(shù)值的大小對集合內(nèi)的個體進(jìn)行排序；排序后在目標(biāo)k下處于第i個位置的個體，其擁擠度用cdk(i[i,k])表示；若個體在排序后處于邊界，則其擁擠度為無窮；若個體排在其他位置則擁擠度為：其中fk(i[i-1,k])和fk(i[i+1,k])分別為排在個體i之前和之后一位的個體的目標(biāo)函數(shù)k的值，和分別為集合中的第k個目標(biāo)函數(shù)的最大值和最小值；最終計算個體i的擁擠度cd(i)為各目標(biāo)下?lián)頂D度之和；t5：擁擠度選擇算子：定義了擁擠度選擇算子如下：當(dāng)且僅當(dāng)rank(pi)＜rank(pj)，或rank(pi)＝rank(pj)且cd(pi)＞cd(pj)；也即：個體非支配序不同時，認(rèn)為非支配序越低越優(yōu)；非支配序相同時，認(rèn)為擁擠度越大越優(yōu)；t6：選擇操作：采用錦標(biāo)賽選擇法，隨機(jī)從種群中抽取一定個體，選取其中更好的一個放入matingpool中，重復(fù)此操作直至選出種群規(guī)模個個體；在生成第一代子群時，對于個體的比較直接依賴非支配排序后個體的非支配序大小；在生成非第一代子群時，對于個體的比較則依據(jù)擁擠度選擇算子；t7：交叉操作：采用算數(shù)交叉的方法對選擇操作后進(jìn)入matingpool中的群體，隨機(jī)選擇，兩兩配對成組，按照交叉概率，則對個體進(jìn)行交叉；t8：變異操作：采用均勻變異的方法，對交叉操作后得到的群體按照變異概率進(jìn)行變異，對進(jìn)行變異的個體隨機(jī)確定變異的基因位置；對變異位置的編碼ai，將其置為：其中和分別為基因位取值范圍，γ為[0,1]范圍內(nèi)符合均勻概率分布的一個隨機(jī)數(shù)。在具體實(shí)施過程中，在步驟t1中，有五個待實(shí)施項目a、b、c、d、e(n＝5)要在三年內(nèi)完成(k＝3)則編碼可能為[1,3,2,2,1]，表示項目a、e在第一年完成，項目b在第三年完成，項目c、d在第二年完成。相同或相似的標(biāo)號對應(yīng)相同或相似的部件；附圖中描述位置關(guān)系的用語僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁12