099] S2.21:计算基本潮流方程：
(S)
[0101] 式(5)中，巧I,和分别为节点i的计算有功功率和计算无功功率，I Yu I为节点i 导纳矩阵的元素，01功i、j两节点的相角差，S功节点i的电压相角，S功节点j的电压相角；
[0102] S2.22:计算节点i的最大有功变化率A P和最大无功变化率A Q:
(6)
[0104] 式(6)中，读A和01.,,分别为节点i的计划有功功率和计划无功功率，巧分 别为巧《的初值和撫的初值，r为(-1,1)之间的常数；
[0105] S2.23:计算除平衡节点W外的适应度函数F:
[0106] 首先，确定目标函数Z为各节点适应度函数Fi之和，求解目标函数Z的最小值，如式 (7)、（8)所示，并保证各节点的电压幅值和相角在约束范围之内，如式(9)、（10)所示；
[0107] Min: {Z = sunKFi)} (7)
[010 引 巧巧）
[0109] Vi,min|<|Vi|<|Vi,max (9)
[0110] Si,min<Si<Si,max (10)
[0111] 式(8)中的Fpi和FQi如下：
(11) (12)
[0114] 式（11)中，时i包括了PQ和PV节点;式（12)中，FQi只含PQ节点。
[0115] 步骤S3中，帝国的同化和革命操作方法如下：
[0116] 同化操作方法为：W殖民地向其所属帝国主义国家移动来模拟同化过程；
[0117] 革命操作方法为:殖民地的坐标位置随机发生改变。
[0118] 步骤S4中，交换帝国主义国家和殖民地位置的方法如下：
[0119] 当一个殖民地国家到达新的位置后，比较帝国主义国家和殖民地的适应度函数 Flmp、Fc。l，若殖民地的适应度函数Fc。l超过所属帝国主义国家的适应度函数Flmp，则交换两者 位置，该殖民地成为新的帝国主义国家，而原来的帝国主义国家沦为殖民地。
[0120] 步骤S5中，进行帝国合并的步骤为：
[0121 ] S5.1:计算整个帝国的适应度函数值；
[0122] S5.2:帝国之间通过竞争实现扩张，适应度函数大的帝国控制并占有适应度函数 小的帝国的殖民地，适应度函数小的帝国不断丢失殖民地，当最后一个殖民地丢失时帝国 灭亡，当只剩一个帝国时结束帝国合并运算。
[0123] 步骤S6包括W下的步骤：
[0124] S6.1:将帝国主义国家按适应度函数从大到小排序，并依次进行克隆，克隆个数Nci 可由式(13)得到：
[0125] W。4缉"。」 。3)
[01%]式（13)中，A为克隆系数，NcdI,I为第i个帝国主义国家的殖民地个数，L」表示向下 取整运算符；
[0127] S6.2:对第i个帝国的克隆群体Cl进行变异，产生新的变异群体出：
(14)： (1:5)
[0130] 式（14)中，n是问题维度，口为变异概率，表示一个化i Xn阶矩阵，Imax为适应 度函数最大的帝国主义国家;式(15)中，m为帝国个数；
[0131] S6.3:将变异群体出随机划分为四组，即出,1、出,2、出,3和出,4,每组按式（16)进行交 叉计算：
[0132] Ki =出,广出,2+出,3-出,4 (16)
[0133] S6.4:取Ki和出中适应度函数最大的k个克隆变异个体取代当前适应度函数最小的 k个帝国主义国家，统计输入样本的计算结果，求得输出变量的概率分布。
[0134] 下面WIEEE-33配电系统为例进行仿真计算。在系统中加入4个DG和5条馈线形成 微网，运4个DG包括2台额定功率为150kW的风机和2个额定功率为IOOkW的太阳能电池板，5 条馈线如图3中虚线所示。图3给出了修改后I邸E-33节点系统的拓扑结构，也即由纯福射型 变为弱环型。其中，添加的5条馈线参数均为R=O.5Q，X = 0.5Q，用本发明方法分别计算有 DG和无 DG两种场景下系统各节点的电压幅值，并与蒙特卡罗仿真(MCS)所得结果进行比较。 表1列出了改进ICA的相关参数，MCS取样本数N=5000。
[0135] 表1改进I CA的参数设置
[0137] 表2和图6分别给出了各节点电压的计算结果及分布情况，W节点23为例，其在接 入DG前后电压的CDF如图7所示。
[0138] 表2两种场景下各节点电压计算结果
[0141] 图8、图9比较了不同样本容量下，所提算法和MCS的平均电压误差曲线。当样本数 量较小时(N=200-1000)，所提算法的精确度和误差稳定性均优于MCS。
[0142] W上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，运些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。
【主权项】
1. 一种基于帝国主义竞争算法的智能配电网随机潮流方法，其特征在于：具体包括以 下几个步骤： S1:建立负荷、风力发电系统和太阳能光伏发电系统的随机模型，并产生输入随机变量 的样本； S2:初始化电压幅值和相角;计算适应度函数F的值并确定初始帝国； S3:进行帝国的同化和革命操作； S4:比较帝国主义国家和殖民地的适应度函数Fimp、Fccli，交换帝国主义国家和殖民地的 位置； S5:计算整个帝国的适应度函数值并进行帝国合并； S6:引入克隆进化算子，加快算法的收敛速度，得到输出变量的概率分布。2. 根据权利要求1所述的基于帝国主义竞争算法的智能配电网随机潮流方法，其特征 在于:所述步骤S1中，系统随机模型的构建方法包括以下的步骤： SI. 1:计算负荷的有功功率的概率密度函数f (P)和无功功率的概率密度函数f (Q):式（1)中，μρ、σΡ分别为负荷的有功功率的期望值、方差，分别为负荷的无功功率的 期望值、方差； S1.2:采用双参数Weibull函数拟合风电机组有功出力的概率密度函数f(v):式（2)中，ci〇、别73We 1 bul 1甘仲的W个穸数；符瓦W)广王的风迷;予列代入 式(3)，求得风电机组有功出力的概率分布函数P(v):式(3)中，PR为风电机组的额定功率;VR、Vin和Vcmt分别为额定风速、切入风速和切出风 速； S1.3:计算太阳能光伏发电系统的输出功率P:式(4)中，Pstc为标准状态太阳能光伏发电系统的额定功率，Ging、Gstc分别为实际的福射 强度和标况下的辐射强度，k为最大功率温度系数，T。和Tr分别为实际温度和参考温度。3. 根据权利要求1所述的基于帝国主义竞争算法的智能配电网随机潮流方法，其特征 在于:所述步骤S2中，初始帝国的确定方法如下： S2.11:随机产生Ν_个国家，在约束范围内随机选取电压幅值和相角的值，得到输入向 量x=[Vi，V2，···，δι，δ2，···]，其中Vi为电压幅值，δ?为相角的值； S2.12:选取适应度函数F较大的前Nimp个国家作为帝国主义国家，剩下的都作为殖民 地，并为每个帝国主义国家分配殖民地形成初始的Ν_个帝国。4. 根据权利要求1所述的基于帝国主义竞争算法的智能配电网随机潮流方法，其特征 在于:计算适应度函数F的方法如下： S2.21:计算基本潮流方程：式(5)中，和么^分别为节点i的计算有功功率和计算无功功率，|Yd为节点i导纳矩 阵的元素，为i、j两节点的相角差，δ,为节点i的电压相角，δ」为节点j的电压相角； S2.22:计算节点i的最大有功变化率△ P和最大无功变化率Δ Q:式（6)中，和0^分别为节点i的计划有功功率和计划无功功率，巧、分别为 匕的初值和的初值，r为(-1，1)之间的常数； S2.23:计算除平衡节点以外的适应度函数F: 首先，确定目标函数Z为各节点适应度函数Fi之和，求解目标函数Z的最小值，如式(7)、 (8)所示，并保证各节点的电压幅值和相角在约束范围之内，如式(9)、（10)所示； Min： {Z = sum(Fi)i (7)Vi,min| < |Vi| < |Vi,max (9) 5i)min<5i<5i；max (10) 式(8)中的Fpi和FQi如下：式（11)中，hpreitrs j ryv^rv-p 兄；，rQiK，a.rwTi 兄。5. 根据权利要求1所述的基于帝国主义竞争算法的智能配电网随机潮流方法，其特征 在于:所述步骤S3中，帝国的同化和革命操作方法如下： 同化操作方法为：以殖民地向其所属帝国主义国家移动来模拟同化过程； 革命操作方法为:殖民地的坐标位置随机发生改变。6. 根据权利要求1所述的基于帝国主义竞争算法的智能配电网随机潮流方法，其特征 在于:所述步骤S4中，交换帝国主义国家和殖民地位置的方法如下： 当一个殖民地国家到达新的位置后，比较帝国主义国家和殖民地的适应度函数？^^ Fw，若殖民地的适应度函数F。。^过所属帝国主义国家的适应度函数Fimp，则交换两者位 置，该殖民地成为新的帝国主义国家，而原来的帝国主义国家沦为殖民地。7. 根据权利要求1所述的基于帝国主义竞争算法的智能配电网随机潮流方法，其特征 在于:所述步骤S5中，进行帝国合并的步骤为： S5.1:计算整个帝国的适应度函数值； S5.2:帝国之间通过竞争实现扩张，适应度函数大的帝国控制并占有适应度函数小的 帝国的殖民地，适应度函数小的帝国不断丢失殖民地，当最后一个殖民地丢失时帝国灭亡， 当只剩一个帝国时结束帝国合并运算。8. 根据权利要求1所述的基于帝国主义竞争算法的智能配电网随机潮流方法，其特征 在于:所述步骤S6包括以下的步骤： S6.1:将帝国主义国家按适应度函数从大到小排序，并依次进行克隆，克隆个数NCl可由 式(13)得到：式（13)中，λ为克隆系数，价。1;1为第i个帝国主义国家的殖民地个数，[」表示向下取整 运算符； S6.2:对第i个帝国的克隆群体Ci进行变异，产生新的变异群体Hi:式(14)中，η是问题维度，为变异概率，&.,、"表示一个NClXn阶矩阵，Imax为适应度函数 最大的帝国主义国家;式(15)中，m为帝国个数； 56.3:将变异群体!11随机划分为四组，8阳1,1、!11, 2、!11,3和!11,4，每组按式（16)进行交叉计 算： ^ = (16) S6.4:取Ki和Hi中适应度函数最大的k个克隆变异个体取代当前适应度函数最小的k个 帝国主义国家，统计输入样本的计算结果，求得输出变量的概率分布。
【专利摘要】本发明公开了一种基于帝国主义竞争算法的智能配电网随机潮流方法，包括以下几个步骤：S1：建立负荷、风力发电系统和太阳能光伏发电系统的随机模型，并产生输入随机变量的样本；S2：初始化电压幅值和相角；计算适应度函数F的值并确定初始帝国；S3：进行帝国的同化和革命操作；S4：比较帝国主义国家和殖民地的适应度函数Fimp、Fcol，交换帝国主义国家和殖民地的位置；S5：计算整个帝国的适应度函数值并进行帝国合并；S6：引入克隆进化算子，加快算法的收敛速度，得到输出变量的概率分布。本发明方法能反映大量DG接入下系统的不确定性，能够适应不同DG渗透率下纯辐射型、弱环型和纯环状的配电网络，并具有良好的收敛性。
【IPC分类】H02J3/06
【公开号】CN105633971
【申请号】CN201610166083
【发明人】刘建坤, 卫鹏, 周前, 陈静, 徐青山, 黄煜
【申请人】江苏省电力试验研究院有限公司, 国网江苏省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司, 东南大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年3月22日