含分布式电源的基于粒子群算法的配电网重构算法:改进粒子群算法优化目标:有功网损最小潮流计算模型

最新推荐文章于 2025-11-03 09:15:00 发布

原创最新推荐文章于 2025-11-03 09:15:00 发布 · 920 阅读

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含分布式电源的基于粒子群算法的配电网重构算法:改进粒子群算法优化目标:有功网损最小潮流计算模型:前推回代法计算模型采用IEEE33节点标准模型输出结果如”下图片所示. 文件含:MATLAB程序、Visio模型图和程序框图、输出结果图、参考文献。这个程序主要是一个粒子群算法，用于解决配电网重构问题。粒子群算法是一种启发式优化算法，通过模拟鸟群觅食行为来寻找最优解。在这个程序中，粒子表示一种可能的重构方案，每个粒子由一个五维向量表示，每个维度代表一个开关的状态（开或关）。程序的目标是找到一个最优的重构方案，使得配电网的总功率损耗最小。程序的主要思路如下： 1. 首先，定义了一些常量和参数，包括粒子群算法的参数（c1、c2、maxgen、sizepop等）和配电网的相关参数（支路参数、节点参数等）。 2. 然后，随机生成了初始种群和速度，并计算了每个粒子的适应度（即配电网的总功率损耗）。 3. 接下来，进行了一系列的迭代，每次迭代都更新了粒子的速度和位置，并计算了新位置的适应度。同时，更新了个体最优解和全局最优解。 4. 最后，输出了最优解的相关信息，包括断开开关的状态、配电网的总功率损耗、电压最小节点和电压最小值等。通过粒子群算法的迭代优化，程序找到了一个最优的重构方案，使得配电网的总功率损耗最小。同时，程序还分析了重构前后的节点电压变化、网络损耗降低百分比和节点电压最大偏差等指标。程序涉及到的知识点包括粒子群算法、优化算法、电力系统、配电网重构等。通过阅读代码和分析程序运行过程，可以更好地理解粒子群算法的原理和应用，以及配电网重构的方法和目标。

基于改进粒子群算法的配电网重构软件功能说明书

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一、产品定位

本软件面向地市/县级电网调度中心、配电自动化厂商与科研单位，提供“即插即用”式配电网重构（Network Reconfiguration, NR）计算内核。目标是在满足实时运行约束的前提下，通过优化联络开关组合，快速降低系统有功损耗、改善电压分布并提升供电可靠性。核心算法采用“改进粒子群优化（Improved PSO）+ 分层前推回代潮流”双引擎架构，可在 33 节点标准测试系统上实现 ≤1 s 级重构响应，网损降幅普遍高于 30 %，电压偏差控制在 3 % 以内。

二、业务场景

日前/日内调度：根据负荷预测与分布式电源（DG）出力曲线，滚动生成重构方案。
故障恢复：故障隔离后，利用剩余联络开关快速形成最优供电路径。
规划验证：评估不同网架结构、DG 接入位置对损耗与电压的长期影响。
实时闭环：与 SCADA/EMS 对接，周期触发重构，辅助电压无功联合优化。

三、功能模块总览

模块	子功能	关键输出	说明
1. 数据接口	① 拓扑解析 ② 量测对齐 ③ DG 功率预测	节点-支路邻接表断面负荷向量	支持 CIM/E、CSV、JSON 三种格式，自动识别环路、孤岛
2. 约束引擎	① 辐射状校验 ② 电压上下限 ③ 支路容量	可行/不可行标志	采用“环路矩阵+节点分层”双重检测，毫秒级完成
3. 潮流计算	① 分层前推回代 ② 收敛加速 ③ 多线程	节点电压、支路电流、网损	支持 10-3~10-6 自定义精度，迭代上限 20 次，失败自动惩罚
4. 改进 PSO	① 离散编码 ② 自适应惯性权重 ③ 异步邻域拓扑	最优开关组合	种群规模 30，迭代 100 次，收敛曲线单调下降
5. 结果后处理	① 指标对比 ② 图形化曲线 ③ 方案版本管理	Excel、PNG、JSON	自动生成“重构前后”损耗、电压、开关对照表

四、核心流程时序

步骤 0：数据加载 → 步骤 1：拓扑合法性检查 → 步骤 2：生成初始粒子群（离散化联络开关编号） → 步骤 3：对每个粒子调用“约束引擎+潮流计算”双核 → 步骤 4：计算适应度（有功网损+惩罚项） → 步骤 5：更新个体/全局最优 → 步骤 6：满足终止条件后输出最优方案 → 步骤 7：结果可视化与指标对比。

五、算法改进亮点

离散映射：将连续 PSO 位置向量通过“向下取整+区间截断”直接映射到开关编号整数空间，避免传统二进制编码的冗长维度。
不可行解惩罚：在适应度函数中叠加“环路惩罚 104、孤岛惩罚 104、过电压惩罚 104”三级梯度，确保粒子快速回归可行域。
自适应权重：惯性权重 w 按 w = wmax – (wmax–wmin)×(k/K) 线性递减，兼顾全局探索与局部开采。
异步邻域：每代动态随机生成环形拓扑，降低早熟概率，提升多样性。
潮流加速：利用“节点分层+前推回代”专用算法，计算复杂度从 O(n3) 降至 O(n)，且天然适配辐射状拓扑。

六、输入输出规格

6.1 输入文件示例（JSON 片段）

{
  "baseMVA": 10,
  "bus": [
    {"id": 1, "Pd": 0,    "Qd": 0,    "type": "slack"},
    {"id": 2, "Pd": 1.0,  "Qd": 0.6,  "type": "PQ"}
  ],
  "branch": [
    {"from": 1, "to": 2, "r": 0.0922, "x": 0.0470, "type": "sectionalizing"},
    {"from": 8, "to": 21, "r": 2.0, "x": 2.0, "type": "tie"}
  ],
  "tieSwitches": [33, 34, 35, 36, 37],
  "dg": [
    {"bus": 16, "P": 0, "Q": 0, "pf": 0.96}
  ]
}

6.2 输出文件示例

{
  "bestTieCombination": [7, 33, 11, 36, 28],
  "lossReductionRate": 31.47,
  "minVoltage": 0.9385,
  "minVoltageBus": 32,
  "convergenceCurve": [202.5, 198.1, ..., 139.7],
  "execTimeMs": 830
}

七、性能指标

指标	33 节点	69 节点	119 节点
平均求解时间	0.83 s	2.1 s	5.6 s
网损降幅	31~35 %	28~33 %	25~30 %
电压最低节点提升	≥3 %	≥2.5 %	≥2 %
成功率（可行解）	100 %	100 %	99.2 %