TS算法在配电网络重构中的应用

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TS算法在配电网络重构中的应用 2010年11月26日来源：233网校网校课程在线题库评论分享到微信QQ好友新浪微博腾讯微博qq空间导读：本文介绍了配电网络重构的相关知识，并尝试将TS算法用于求解配网重构问题。

1、引言
理论上，存在一个最优结构，使线路损耗达到最小。配网重构的目的就是要寻求使线损最小的最优结构，同时满足实际运行约束。由于配网重构能利用配电网络自身的特点进行网络优化，不需要额外的硬件投资，在降低网损的同时还能够平衡负荷和改善电压质量，因此是配电系统控制和运行的重要手段，也是配电管理系统（DMS）的重要内容。从数学上来讲，配网重构属于非线性组合优化问题，随着系统规模的增大，采用传统的数学规划方法将产生“组合爆炸”问题。目前，求解配网重构的方法主要有支路交换算法、最优流模式算法以及SA、GA等智能化算法。支路交换算法和最优流模式算法的计算精度较差，无法保证全局最优性。SA和GA算法具有很好的全局寻优能力，但计算量很大。TS（TabuSearch）算法，即禁忌搜索算法，是一种扩展邻域的启发式搜索方法，也是人工智能在组合优化算法中的一个成功应用。它采取了有效的措施能以较大的概率跳出局部最优点，因此具有很强的全局寻优性能。
2、配电网络重构的数学模型
1）潮流方程约束；
3）线路容量约束
TS（TabuSearch）算法是近年来受到普遍关注的一种高效率的现代启发式优化算法，该算法由F.Glover于20世纪70年代末首先提出，并随着计算机技术的发展而成功的应用于各个领域，解决了大量复杂的优化问题。近几年，该算法被引入电力系统分析领域，如水火电联合经济调度［2］、电力系统无功优化［3］以及输电系统最优规划［4］等，并取得了一定研究成果。TS算法的基本思想是利用一种灵活的“记忆技术”，对已经进行的优化过程进行记录，用以指导下一步的搜索方向。为了避免搜索陷入局部最优，TS允许将搜索朝着使目标函数退化最小的一个方向移动，重新开始搜索。该算法有三个最基本的要素：移动，Tabu表和释放水平。
TS算法的搜索过程是通过移动来实现的，因此移动是TS算法的基础。移动的方式有许多种，例如单步移动、交换移动和多点移动等，具体采用哪种移动因研究的问题而异。在搜索寻优的过程中，TS选择在约束条件下能使目标函数改进最大的一个移动，如果不存在这样的移动，则退而选择使目标函数退化最小的一个移动。
2）交换移动交换移动由两个单步移动组合实现对配网重构问题而言，其物理意义为：合上开关i的同时打开开关j.
TS正是通过这种手段，有效地防止了在搜索过程中返回已经访问过的局部最优点，为取得全局最优解创造了良好的条件。Tabu表的管理有多种方式，本文采用先进先出（FIFO）的队列来进行管理。文［1］认为，如果新的当前解是通过移动tij产生的，则Tabu表中需要保存的移动有tjk，tki，k为所有可能的取值。
因此，Tabu表的长度对TS很关键，但如何确定其最优值仍是一个有待研究的问题。通常所遵循的原则是：Tabu表的长度随研究问题规模的增大而增大。
3.4配网重构问题中TS算法的处理和其他算法一样，用TS算法求解配网重构问题的关键在于，如何将算法和所要研究的问题结合起来，提高算法的计算效率和计算精度。TS属于随机搜索算法，如果不考虑配网重构问题自身的特点，寻优过程中将产生大量不可行解，极大地影响了计算效率，例如产生的解不满足辐射状结构或者出现了网络孤岛。
1）初始解取配网的原始结构；
3）进行交换移动时，闭合一开关后，只能在所形成的环内打开另一开关。通过以上三个措施，从初始解到各试验解的产生都严格遵循配电网的结构约束，因此，寻优过程中产生的任何解在结构上都是可行的，从而避免了对大量不可行解的判断和处理，节约了计算时间。
应用TS算法求解配网重构问题的主要步骤如下：
2）产生初始解R0，本文为网络的原始结构。置当前解RC=R0，最优解Ropt=R0.
4）更新当前解。在试验解中选择目标值最优的解R*，如果产生该解的移动不在Tabu表中，或者虽然在Tabu表中但已经达到释放水平，则用其更新当前解Rc；如果产生该解的移动在Tabu表中，但没有达到释放水平，则选择次优解，并重复此过程；采集者退散
6）更新最优解。如果新当前解的目标值小于最优解的目标值，则用新的当前解更新最优解；
5、算例
6、结论