（廣東電網(wǎng)公司佛山順德供電局, 廣東 順德 528000）

免疫遺傳算法在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應用

張子文

（廣東電網(wǎng)公司佛山順德供電局, 廣東 順德 528000）

隨著我國社會經(jīng)濟建設的可持續(xù)發(fā)展，配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)中面對用戶最后一個重要環(huán)節(jié)的被關注度也越來越高。配電網(wǎng)規(guī)劃涉及到大量的信息數(shù)據(jù)需要處理，供電企業(yè)研究人員對于這些數(shù)據(jù)的處理越來越重視。由于城市人口密集化，用戶的需求逐漸增多，因此在配電運輸過程中出現(xiàn)了很多具體的問題，本文通過深入研究配電網(wǎng)規(guī)劃中的問題，提出了基于免疫遺傳算法的問題解決模型，具有較高的理論價值和經(jīng)濟價值，希望為電力行業(yè)的發(fā)展提供相應的理論依據(jù)。

免疫遺傳算法；配電網(wǎng)；擴展規(guī)劃；應用

電力行業(yè)發(fā)展是我國經(jīng)濟建設的重要組成部分之一，他的發(fā)展對于我國國民經(jīng)濟有著巨大的影響，合理的進行電力系統(tǒng)的規(guī)劃不僅可以帶來巨大的經(jīng)濟效益，也可以獲得巨大的社會效益。根據(jù)電壓的高低，我們將電力系統(tǒng)分成四個子系統(tǒng)：發(fā)電系統(tǒng)、輸電系統(tǒng)、子輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)；根據(jù)這四個子電力系統(tǒng)的分類，現(xiàn)將電力系統(tǒng)的規(guī)劃分為電源規(guī)劃、輸電系統(tǒng)規(guī)劃、子輸電系統(tǒng)規(guī)劃和配電系統(tǒng)規(guī)劃。配電系統(tǒng)作為與用戶聯(lián)系的最后直接的一環(huán)，對于用戶的影響也最直接，因此進一步規(guī)范配電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃是目前電力企業(yè)亟待解決的問題之一。

一、免疫遺傳算法簡介

目前，配電網(wǎng)規(guī)劃算法有數(shù)學優(yōu)化方法、啟發(fā)式方法、專家系統(tǒng)法、模擬進化策略；現(xiàn)今隨著算法的多樣化，進化算法作為一種新興的搜索尋優(yōu)技術(shù)已經(jīng)逐漸進入到配電網(wǎng)規(guī)劃當中，遺傳算法和免疫算法就屬于進化算法的范疇

遺傳算法仿效生物進化和遺傳的過程，從隨機生成的初始可行解出發(fā)，遵循優(yōu)勝劣汰的原則，利用不斷的循環(huán)復制、交換、突變等操作過程，從而逐漸逼近全局最優(yōu)解。遺傳算法基因更多的是對基因加以較差、混合，讓其自由選擇，不會考慮到每 一個體間的相互作用；而免疫算法則是起源于宿主和宿原之間的競爭，與在遺傳算法不同的是，此算法基因組合是為了獲得多樣性，基因可以由個體自己選擇，每個免疫細胞等個體都可相互作用。

此外，為了解決遺傳算法在配網(wǎng)規(guī)劃中可能存在的收斂性，可以通過提升算法收索能力的方式同免疫算法想結(jié)合，形成免疫遺傳算法。實際上此算法基于生物免疫機制改進的一種遺傳算法，以實現(xiàn)群體收斂和個體多樣性的動態(tài)平衡。

二、免疫遺傳算法在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應用

圖1 免疫遺傳的計算流程示意圖

圖2 負荷分配示意圖

免疫遺傳算法在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應用原理是將電網(wǎng)規(guī)劃存在的問題用函數(shù)對應至每一入侵抗原，然后再集合配電網(wǎng)規(guī)劃進行解析，最后對應至免疫系統(tǒng)抗體加以求解。

1配電網(wǎng)規(guī)劃免疫遺傳算法其它算子的設計如下。

（1）自然選擇

優(yōu)勝劣汰是大自然的自然選擇規(guī)律，根據(jù)競爭法則，每次參照一個概率從群體中選出若干個最優(yōu)秀的個體作為父本和母本，繁殖后代，產(chǎn)生新的個體加入到下一代群體當中。

（2）隨機雜交

隨機抽取兩個父本抗體之一最為下一個雜交點，交換該點對應的基因；經(jīng)上述隨機雜交后。原有的父本抗體的所對應的輻射網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)就可能被破壞，所以在雜交之前需要根據(jù)具體情況具體分析，適當處理。

（3）基因變異

將抗體中的位點基因按照選定的變異概率進行取反操作，并且檢驗網(wǎng)絡的連通性及輻射性，合格之后作為子代個體。若由于（2）中雜交過程破壞了父本的輻射網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，那么就應該采用和雜交相同的方式來處理問題。

2免疫遺傳算法（圖表中統(tǒng)稱改進算法）流程如下。

免疫遺傳的配電網(wǎng)規(guī)劃算法中，抗原對應目標函數(shù)和約束條件，抗議對應于目標函數(shù)的可能解，計算流程大致如圖1所示。

（1）參數(shù)設置

（2）產(chǎn)生初始抗體

假設交叉變異所產(chǎn)生的抗體與初始抗體的個數(shù)總和為 ，先結(jié)合所設定的參數(shù)特征對其相應的記憶信息細胞加以識別，觀其是否存在。如果存在，那么就可以刺激相應記憶細胞所產(chǎn)生的初始抗體，然后再經(jīng)由系統(tǒng)隨機產(chǎn)生部分缺少的抗體；而如果沒有識別到相應的記憶細胞抗體，那么可直接經(jīng)由系統(tǒng)隨機產(chǎn)生。

（3）識別抗體抗原

在對抗體抗原識別之后，分別計算其適應度與識別度。

（4）新抗體產(chǎn)生

根據(jù)遺傳操作理論，可以通過利用選擇、變異與交叉的方式產(chǎn)生新抗體。

（5）計算抗體的信息熵H以及抗體的相似度A。

（6）根據(jù)出口與條件來判定

如果相似度A大于閾值AO最為評價條件來參考。如果相似度在閾值以內(nèi)及不大于閾值，則操作繼續(xù)轉(zhuǎn)向第三步。

（7）產(chǎn)生個新抗體

（8）更新群體抗體濃度

（9）更新記憶細胞庫

不難發(fā)現(xiàn)，在整個問題的求解過程當中，每更新一代抗體群都實際上是將最優(yōu)抗體選入記憶細胞庫中的過程。因此在每次選用記憶抗體的時候，其記憶細胞庫往往會出現(xiàn)滿溢的狀態(tài)，只能夠通過替換適應度差的抗體的方式確?？贵w群最優(yōu)，并確保其記憶細胞庫的多樣、整體最優(yōu)。

（10）抗體濃度穩(wěn)定性判定

抗體濃度穩(wěn)定性的判定較為簡單，如果其濃度達到穩(wěn)定，那么輸出后便會有結(jié)果，而如果沒有達到穩(wěn)定那么跳轉(zhuǎn)到（3），再次計算。

3配電網(wǎng)規(guī)劃中的應用

配電電源、配電線路、配電網(wǎng)架的規(guī)劃都是配電網(wǎng)規(guī)劃的主要部分；

（1）在配電線路規(guī)劃過程中需要確定的配電線路出發(fā)點和終止點，在個符合小區(qū)的空間負荷分布已知情況下，如何合理的將空間負荷等有效合成點負荷來確定個線路的終止子通常采用的處理方法是將負荷小的區(qū)域轉(zhuǎn)移到某一個確定的點上，根據(jù)虛擬的電荷連同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、導線型號、線路回路等作為變量，參造免疫遺傳算法將變量套入即可進行進一步編碼優(yōu)化 （如圖2所示）。

（2）分布式電源是分散布置在配電網(wǎng)或用戶附近的小型發(fā)電系統(tǒng)，具有污染少能利用率高等特點。為了滿足用戶供電和網(wǎng)絡正常運行的條件下，分布式電源大量接入配電網(wǎng)，其輸出和輸入的隨機特點使得計算的復雜性大打加大，單向潮流變?yōu)榫W(wǎng)格潮流、負荷系數(shù)增多等，免疫遺傳算法就為分布式電源的計算提供了較為便捷的途徑。

（3）結(jié)合常規(guī)配電網(wǎng)網(wǎng)架的問題和特點，以配電網(wǎng)網(wǎng)架投資和網(wǎng)絡運行費用的經(jīng)濟指標為優(yōu)化目標，以線路傳輸容量、電壓降、配電網(wǎng)的輻射性為約束條件，通過免疫遺傳算法保證生成解的可靠性，避免了輻射性檢查。

結(jié)語

通過簡單的了解免疫遺傳算法及其在配電網(wǎng)規(guī)劃中的應用，通過其實用性和可行性得以證實：在配電系統(tǒng)規(guī)劃中，深入研究免疫遺傳算法的應用具有現(xiàn)實意義。目前，免疫遺傳算法在理論上已經(jīng)形成了一套較為完善的算法體系，然而在實際使用中，還存在很多的問題有待于我們繼續(xù)深入研究探討。因此在今后的工作當中，如何提高免疫遺傳算法的精確度，將其可靠的應用于城市配電網(wǎng)規(guī)劃當中，從而進一步帶動電力系統(tǒng)的整體發(fā)展作為首要任務。由于本文僅限邊幅較小，因此并未對核算過程做詳細的闡述。

[1]過羽豐．基于改進遺傳算法的配電網(wǎng)絡規(guī)劃研究[D]．西華大學2012．

[2]麻秀范,崔換君．改進遺傳算法在含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃中的應用[J]．電工技術(shù)學報． 2011（03）．

[3]劉育明,周湶,杜林,姚陳果,孫才新．用于配電網(wǎng)規(guī)劃的多種群免疫遺傳算法[J]．高電壓技術(shù)．2006（05）．

TM715

：A