知識(shí)進(jìn)化算法研究及其在配電網(wǎng)重構(gòu)中的應(yīng)用.pdf

1、配電網(wǎng)重構(gòu)是降低網(wǎng)損，提高電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性的主要途徑之一。以網(wǎng)損最小或可靠性最高為優(yōu)化目標(biāo)的配電網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題，是一個(gè)有約束（即各種運(yùn)行條件）的非線(xiàn)性整數(shù)組合優(yōu)化問(wèn)題，其研究受到學(xué)術(shù)界和工程界的高度重視。
　　遺傳算法是一種以達(dá)爾文“適者生存，優(yōu)勝劣汰”進(jìn)化理論和孟德?tīng)柹镞z傳理論為基礎(chǔ)的智能進(jìn)化算法，被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜問(wèn)題優(yōu)化求解。但傳統(tǒng)的生物進(jìn)化算法帶有天然的盲目性和隨機(jī)性，導(dǎo)致求解問(wèn)題時(shí)普遍存在早熟收

2、斂和收斂速度慢的問(wèn)題。為了改進(jìn)遺傳算法，提高算法性能，使其更好地應(yīng)用于實(shí)際工程。本文通過(guò)分析人類(lèi)的進(jìn)化過(guò)程發(fā)現(xiàn):人類(lèi)的進(jìn)化有別于其它生物，是典型的雙進(jìn)化。人類(lèi)進(jìn)化既包括基于自然性的生物進(jìn)化過(guò)程，又包括基于社會(huì)性的知識(shí)進(jìn)化，而且知識(shí)進(jìn)化在人類(lèi)的進(jìn)化過(guò)程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。受此啟發(fā)，提出了雙進(jìn)化計(jì)算方法的框架。
　　雙進(jìn)化計(jì)算系統(tǒng)由生物進(jìn)化子系統(tǒng)和知識(shí)進(jìn)化子系統(tǒng)構(gòu)成。其中生物進(jìn)化是針對(duì)某一個(gè)具體問(wèn)題的優(yōu)化，知識(shí)進(jìn)化則是針對(duì)某類(lèi)問(wèn)題

3、的求解知識(shí)的優(yōu)化，生物系統(tǒng)為形成知識(shí)提供事實(shí)依據(jù)，知識(shí)系統(tǒng)對(duì)生物系統(tǒng)提供指導(dǎo)，兩者既相互獨(dú)立，又相互作用、相互影響，從而共同進(jìn)化。在系統(tǒng)應(yīng)用階段，對(duì)于待優(yōu)化的新問(wèn)題，首先從的知識(shí)庫(kù)中尋找最適宜的方法和參數(shù)，再指導(dǎo)生物進(jìn)化子系統(tǒng)高效地得到高質(zhì)量的最優(yōu)解。從而提高算法的效率和效果。雙進(jìn)化計(jì)算是一個(gè)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及到的研究問(wèn)題較多。本文主要研究其中比較關(guān)鍵的兩個(gè)問(wèn)題:一是如何從生物進(jìn)化得到的優(yōu)化問(wèn)題算例中獲取知識(shí)？二是知識(shí)進(jìn)化問(wèn)題。

4、>　　實(shí)際工程技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)化問(wèn)題一般都可以抽象為函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題，配電網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題也不例外。因此，本研究首先針對(duì)函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題展開(kāi)，進(jìn)而應(yīng)用到工程實(shí)際之中。關(guān)于知識(shí)的獲取問(wèn)題，我們將待優(yōu)化函數(shù)按其特征聚類(lèi)，預(yù)先設(shè)想具有相同特征的同類(lèi)函數(shù)在利用進(jìn)化計(jì)算求解時(shí)，采用相同控制參數(shù);而歸為其它類(lèi)型的函數(shù)則適宜采用另外的控制參數(shù)求解。因而，知識(shí)獲取問(wèn)題便轉(zhuǎn)化為函數(shù)聚類(lèi)問(wèn)題。在函數(shù)聚類(lèi)時(shí)提出了兩種方法:一種方法是基于函數(shù)適應(yīng)度地貌，借助圖形圖像中紋理分析的

5、相關(guān)概念和方法，用灰度共生矩陣描述二元函數(shù)圖像的特征，以此對(duì)函數(shù)聚類(lèi);另一種方法是基于函數(shù)表達(dá)式的聚類(lèi)，將構(gòu)造相同的函數(shù)歸為同一類(lèi)。從而采用遺傳算法獲取若干類(lèi)函數(shù)的策略?xún)?yōu)選知識(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，上述思路和方法是可行并且有效的:具有相似地貌特征或是相同模式的函數(shù)構(gòu)造式的同類(lèi)函數(shù)在進(jìn)行遺傳算法求解時(shí)的確具有相同的最優(yōu)參數(shù)和策略設(shè)置。因此，可以借助所獲得的知識(shí)指導(dǎo)生物進(jìn)化（在求解新問(wèn)題時(shí)）。
　　關(guān)于知識(shí)進(jìn)化問(wèn)題，以科學(xué)知識(shí)進(jìn)化論的哲學(xué)思

6、想為理論依據(jù)，借鑒生物進(jìn)化的過(guò)程，提出了知識(shí)進(jìn)化系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上分別提出了基本知識(shí)進(jìn)化算法和基于范式轉(zhuǎn)換的知識(shí)進(jìn)化算法，設(shè)計(jì)了知識(shí)適應(yīng)度評(píng)價(jià)函數(shù)和知識(shí)進(jìn)化算子:傳承算子實(shí)現(xiàn)對(duì)優(yōu)秀知識(shí)個(gè)體的傳承，創(chuàng)新算子來(lái)產(chǎn)生新的知識(shí)個(gè)體，通過(guò)進(jìn)化獲得水平更高的知識(shí)集合。用實(shí)例數(shù)據(jù)和經(jīng)典函數(shù)優(yōu)化驗(yàn)證了知識(shí)進(jìn)化算法的可行性和有效性。
　　針對(duì)配電網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題，在詳細(xì)分析配電網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合前推回代法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的潮流計(jì)算，以結(jié)構(gòu)數(shù)組的方式存儲(chǔ)