改进人口迁移算法在输电网络扩展规划中的应用研究

摘要

电力是现代经济、工业、军事等发展的重要动力，安全合理地对输电网络进行规划是获得巨大的社会效益和经济效益的保证。输电网扩展规划是根据电力系统的负荷及电源发展情况规划出输电系统的主要网架，输电网规划的基本要求是把电力安全可靠地输送到负荷中心，同时使输电网的扩建投资费用以及运行费用最小。由于输电网扩展规划所涉及的变量数多、约束条件复杂，随着电网规模的扩大，用传统的数学优化方法和启发式方法求解困难。随着现代启发式算法和计算机技术的发展，为求解输电网规划问题提供了新的思路和研究方向。人口迁移优化算法与其他人工智能启发式方法相比，具有参数简洁、易于编程、优化速度快等优点，很适合应用于输电网扩展规划这样一个复杂的非线性整数优化组合问题。
　　 本文总结了目前的输电网络规划方法的国内外研究现状，详细介绍了各种常用的输电网规划模型。重点介绍了人口迁移算法的基本原理和数学模型，分析了人口迁移算法在求解过程中搜索容易陷入局部最优解和后期收敛时间较长等问题，针对这些缺点，对算法的种群生成策略和相关步骤进行了改进，将遗传算法的最优保留思想引入到算法中，提高了群体质量；使用免疫算法的疫苗接种机制改善人口流动步骤的随机性，增强了局部搜索性能。改进后的算法综合改善了全局搜索性能与收敛速度。
　　 本文将标准人口迁移算法和改进后的人口迁移算法应用于输电网扩展规划中，以直流潮流模型为基础，建立相应的输电网规划数学模型并进行求解，分别对IEEE Garver-6节点系统、18节点系统进行了正常运行条件和“N-1”运行条件下的计算与分析，结果表明改进后的算法具有比标准算法更优的搜索效率和收敛速度，证明了改进人口迁移算法的可行性和有效性。