本發(fā)明具體涉及一種船舶綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的兩階段重構(gòu)方法。

背景技術(shù)：

配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問(wèn)題是電力系統(tǒng)中的典型問(wèn)題，配電網(wǎng)絡(luò)中包含分段開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，一般具有閉環(huán)設(shè)計(jì)、開(kāi)環(huán)運(yùn)行的特點(diǎn)，配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)就是通過(guò)改變這些開(kāi)關(guān)的狀態(tài)來(lái)改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行或安全運(yùn)行的目的。配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)通常包括兩種情況：第一種情況是配電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)根據(jù)運(yùn)行情況調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的供電電壓質(zhì)量，改變系統(tǒng)內(nèi)的功率流向，從而達(dá)到減少系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗的目的，這種情況概括為配電網(wǎng)重構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問(wèn)題；第二種情況是配電系統(tǒng)故障時(shí)根據(jù)故障信息通過(guò)改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)隔離故障區(qū)域，并盡可能對(duì)非故障區(qū)域快速恢復(fù)供電，這種情況可以概括為配電網(wǎng)重構(gòu)中的故障后供電恢復(fù)問(wèn)題。一般來(lái)講，陸地上的電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)多、傳輸距離遠(yuǎn)，網(wǎng)絡(luò)損耗大，負(fù)載變化對(duì)系統(tǒng)影響有限，因此陸地上的電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)通常指的是第一種情況，即網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問(wèn)題。與陸地上的電力系統(tǒng)不同，船舶電力系統(tǒng)的傳輸距離短，電壓降落不明顯，網(wǎng)絡(luò)損耗小，其基本任務(wù)是保障連續(xù)可靠的供電服務(wù)，由于系統(tǒng)自身或物理?yè)p傷造成的電力系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致未故障區(qū)域失電，必須在滿足故障后系統(tǒng)容量、安全運(yùn)行等約束條件下，盡可能實(shí)現(xiàn)未故障區(qū)域的最大化供電，因此船舶電力系統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)更關(guān)注第二種情況，即故障后供電恢復(fù)問(wèn)題。

全電力船舶中的綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)也同樣存在傳統(tǒng)常規(guī)船舶中故障后快速恢復(fù)供電的需求，是全電力船舶能量管理中非常關(guān)鍵的部分，是提高電力船舶任務(wù)執(zhí)行能力和生存能力的關(guān)鍵。傳統(tǒng)常規(guī)船舶采用交流配電，在重構(gòu)過(guò)程中需要求解滿足系統(tǒng)運(yùn)行約束的非線性潮流計(jì)算方程，普遍采用遺傳、粒子群等人工智能算法求解配電網(wǎng)絡(luò)中的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，以達(dá)到系統(tǒng)故障后負(fù)荷供電最大化的目標(biāo)，求解開(kāi)關(guān)狀態(tài)與實(shí)現(xiàn)負(fù)荷供電最大化的目標(biāo)高度耦合，雖然能夠同時(shí)得到開(kāi)關(guān)狀態(tài)和負(fù)荷供電情況，但是這必然也造成了較大的計(jì)算負(fù)擔(dān)。綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)采用直流配電，其潮流約束為有功潮流約束，是線性約束，更有利于故障后的重構(gòu)實(shí)時(shí)性需求，雖然綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)中的配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)問(wèn)題看起來(lái)更簡(jiǎn)單了，但是正是由于這樣的特點(diǎn)，允許我們開(kāi)辟新的思路，采用更快速的重構(gòu)方法和策略。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種提高配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)效率的船舶綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的兩階段重構(gòu)方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

(1)判斷失電負(fù)載

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)更新表示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的相關(guān)矩陣和變量的信息，獲得系統(tǒng)故障后的運(yùn)行狀態(tài)以及是否出現(xiàn)了失電負(fù)載；矩陣和變量更新的步驟如下：

(1.1)當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，為了防止故障蔓延，設(shè)備所在的區(qū)域應(yīng)被隔離，即連接到該區(qū)域母線的所有斷路器斷開(kāi)以實(shí)現(xiàn)隔離的目的，且這些斷路器不能用于重構(gòu)操作，將BK_STATUS中的相應(yīng)元素置為-1，BK_FLOW中的相應(yīng)元素置為0；

(1.2)對(duì)節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣S進(jìn)行更新處理，將S中故障節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的行元素均置為0，不能用于重構(gòu)操作的斷路器所對(duì)應(yīng)的列元素均置為0；

(1.3)通過(guò)公式(2)計(jì)算Zone_Balance，判斷矩陣中是否存在小于0的元素，若存在，則表明該元素對(duì)應(yīng)的區(qū)域因?yàn)楣收系陌l(fā)生出現(xiàn)了功率不足的情況，轉(zhuǎn)向步驟4；若向量中不存在負(fù)元素，則表明故障并未造成系統(tǒng)中未故障負(fù)載失電；

(1.4)判斷發(fā)電單元所連接的斷路器的狀態(tài)是否為-1，若為否表明該發(fā)電單元能夠通過(guò)斷路器連接到電網(wǎng)上為電網(wǎng)供電，將向量BK_FLOW中相應(yīng)的元素置為發(fā)電單元的容量；

(1.5)重新計(jì)算Zone_Balance，如果向量中不存在小于0的元素，表明負(fù)載當(dāng)前所在線路上發(fā)電容量充足，通過(guò)提高發(fā)電單元的輸出功率就能夠滿足負(fù)載需求，如果向量中仍然存在小于0的元素，則表明負(fù)載當(dāng)前線路上的發(fā)電容量不足，必須尋找新的連接線路；

(2)基于寬度優(yōu)先搜索策略的最短路徑搜索，步驟如下：

(2.1)如果p_queue非空，選擇p_queue中第一個(gè)權(quán)值為x₁的節(jié)點(diǎn)作為起點(diǎn)v_s，令v₁:＝v_s，并將節(jié)點(diǎn)v₁放入到隊(duì)列v_queue中，并標(biāo)記該節(jié)點(diǎn)已被訪問(wèn)過(guò)，將該節(jié)點(diǎn)從p_queue中刪除；否則轉(zhuǎn)向步驟(2.10)；

(2.2)在節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣中S中找到與節(jié)點(diǎn)v₁連接的所有邊，并判斷邊的類型，選擇能夠流入該權(quán)值節(jié)點(diǎn)的邊放入集合E；

(2.3)如果E不為空，選擇E中第一個(gè)元素e₁，將e₁放入隊(duì)列e_queue中，將e₁從集合E中刪除，然后轉(zhuǎn)向步驟(2.4)；否則轉(zhuǎn)向步驟(2.8)；

(2.4)在關(guān)聯(lián)矩陣S中找到e₁的另一端的權(quán)值為x₂的節(jié)點(diǎn)v₂，將v₂放入到隊(duì)列v_queue中，并標(biāo)記該節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被訪問(wèn)過(guò)，判斷v₂是否屬于隊(duì)列p_queue中的節(jié)點(diǎn)，如果是，將v₂從隊(duì)列p_queue中刪除；然后轉(zhuǎn)向步驟(2.5)；

(2.5)判斷v₁和v₂的權(quán)值代數(shù)和x₁+x₂是否為非負(fù)值，如果是轉(zhuǎn)向步驟(2.7)，否則轉(zhuǎn)向步驟(2.6)；

(2.6)更新v₁權(quán)值為x₁:＝x₁+x₂，v₂權(quán)值x₂:＝0，更新斷路器狀態(tài)向量和流量向量中相應(yīng)的元素BK_STATUS(e₁):＝1,BK_FLOW(e₁):＝BK_FLOW(e₁)-x₂，然后轉(zhuǎn)向步驟(2.3)；

(2.7)更新v₁權(quán)值為x₁:＝0，v₂權(quán)值x₂:＝x₂+x₁，更新斷路器狀態(tài)向量和流量向量中相應(yīng)的元素BK_STATUS(e₁):＝1,BK_FLOW(e₁):＝BK_FLOW(e₁)+x₁，然后轉(zhuǎn)向步驟(2.9)；

(2.8)將節(jié)點(diǎn)v₂視為v₁，轉(zhuǎn)向步驟(2.2)；

(2.9)輸出以v_s為起點(diǎn)結(jié)果v_queue、e_queue、BK_STATUS以及BK_FLOW,更新區(qū)域功率平衡矩陣Zone_Balance，轉(zhuǎn)向步驟(2.1)；

(2.10)算法結(jié)束；

(3)格雷碼布谷鳥(niǎo)搜索：

用D維格雷編碼的二進(jìn)制向量x＝[x₁,x₂,…,x_D]表示一個(gè)鳥(niǎo)巢位置即搜索空間中的一個(gè)候選解，向量x中的所有元素只能為0或1，每個(gè)鳥(niǎo)巢位置都對(duì)應(yīng)一個(gè)適應(yīng)度值f(x)表示當(dāng)前鳥(niǎo)巢位置的優(yōu)劣；算法的搜索步驟如下：

(3.1)初始化種群，設(shè)置算法的終止條件；

(3.2)決策變量數(shù)目為D，因此解空間的組合數(shù)量為K＝2^D，取β＝1.5，λ＝0.37，進(jìn)一步計(jì)算出跳躍步長(zhǎng)的選擇概率；

(3.3)將x轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)解空間中解的狀態(tài)編號(hào)十進(jìn)制數(shù)y；

(3.4)生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，采用輪盤(pán)賭選擇法生成跳躍步長(zhǎng)k，則下一代解的狀態(tài)編號(hào)更新為y′＝y(tǒng)+sign(rand-0.5)·k，其中y和y′分別表示當(dāng)代和下一代解的狀態(tài)編號(hào)，sign(rand-0.5)表示跳躍具有雙向性；

(3.5)將十進(jìn)制y′轉(zhuǎn)換為格雷編碼表示的二進(jìn)制向量x′，通過(guò)比較f(x)與f(x′)確定新解是否優(yōu)于舊解，若新解優(yōu)于舊解，則替換舊解，否則保留舊解；

(3.6)對(duì)每一個(gè)候選解重復(fù)步驟(3.3)～步驟(3.5)，生成通過(guò)離散萊維飛行更新的新種群；

(3.7)對(duì)于步驟(3.6)生成的新種群，按照發(fā)現(xiàn)概率p_a丟棄部分解，采用隨機(jī)偏好游走方式重新生成相同數(shù)量的解；新解生成的方法為：選擇當(dāng)代種群中的兩個(gè)隨機(jī)解y_p和y_q，更新下一代解的狀態(tài)編號(hào)y′＝y(tǒng)+sign(rand-0.5)·(y_p-y_q)；然后重復(fù)步驟(3.4)選擇是否保留新解；

(3.8)記錄全局最優(yōu)解，如果不滿足終止條件，則重復(fù)步驟(3.3)至步驟(3.7)。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出兩階段重構(gòu)策略，分階段采用基于寬度優(yōu)先搜索策略的最短路徑搜索算法和格雷碼布谷鳥(niǎo)搜索算法解決線路恢復(fù)和負(fù)載恢復(fù)供電問(wèn)題，避免了傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法中開(kāi)關(guān)狀態(tài)和負(fù)載供電高度耦合導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜的缺點(diǎn)，提高了配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的效率。

附圖說(shuō)明

圖1船舶MVDC綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)兩階段重構(gòu)流程圖；

圖2船舶MVDC綜合電推進(jìn)系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D；

圖3第I階段重構(gòu)流程圖；

圖4第II階段重構(gòu)流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述：

一種船舶綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)的兩階段重構(gòu)方法，包括分階段采用基于寬度優(yōu)先搜索策略的最短路徑搜索算法和格雷碼布谷鳥(niǎo)搜索算法解決線路恢復(fù)和負(fù)載恢復(fù)供電問(wèn)題，避免了傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)方法中開(kāi)關(guān)狀態(tài)和負(fù)載供電高度耦合導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜的缺點(diǎn)，提高了配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)的效率。

本發(fā)明考慮船舶MVDC綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出配電網(wǎng)絡(luò)兩階段重構(gòu)策略：第I階段采用基于圖論的方法為失電區(qū)域?qū)ふ乙粭l與發(fā)電單元連接的最短路徑，并在這個(gè)過(guò)程中給出路徑上的潮流分布；第II階段在第一階段重構(gòu)結(jié)果基礎(chǔ)上，解決故障后系統(tǒng)中發(fā)電容量不足的問(wèn)題，即在滿足發(fā)電容量的約束下，盡量為系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵負(fù)載供電，卸載非關(guān)鍵負(fù)載，采用改進(jìn)的離散布谷鳥(niǎo)搜索算法求解該優(yōu)化問(wèn)題。

本發(fā)明還有這樣一些特點(diǎn)：

第一階段配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)完成后，配電系統(tǒng)可能出現(xiàn)兩種情況：第一種情況，通過(guò)控制相應(yīng)斷路器的通斷改變配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)后，所有負(fù)載能夠與發(fā)電單元連接，系統(tǒng)中發(fā)電容量充足，能夠滿足所有負(fù)載需求；第二種情況，重構(gòu)后系統(tǒng)中發(fā)電容量不足，不能滿足所有負(fù)載需求，這種情況通常發(fā)生在發(fā)電單元所在節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，此時(shí)需要對(duì)負(fù)載進(jìn)行選擇性的供電，以保證負(fù)載供電的最大化。第二階段處理第二種情況，此時(shí)階段重構(gòu)策略的優(yōu)點(diǎn)便體現(xiàn)出來(lái)了，即如果第一階段的重構(gòu)能夠滿足系統(tǒng)的運(yùn)行約束，可以跳過(guò)第二階段的重構(gòu)過(guò)程，節(jié)省重構(gòu)的時(shí)間。

結(jié)合圖1，給出船舶MVDC綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)兩階段重構(gòu)流程，首先采用圖論的方法用圖G＝(V,E)表示配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并定義節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣S、斷路器狀態(tài)向量BK_STATUS、斷路器類型向量BK_TYPE、發(fā)電單元信息矩陣Gen、負(fù)載信息矩陣Load、區(qū)域功率平衡矩陣Zone_Balance表示系統(tǒng)的運(yùn)行信息和狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生設(shè)備故障時(shí)，隔離故障并更新相關(guān)矩陣中的元素信息后，進(jìn)行第I階段的重構(gòu)，其目的是為失電負(fù)載迅速恢復(fù)供電線路，第I階段重構(gòu)完畢后判斷當(dāng)前重構(gòu)結(jié)果是否能夠滿足負(fù)載需求，如果不能滿足負(fù)載需求，則進(jìn)行第II階段的重構(gòu)，其目的是在發(fā)電容量范圍內(nèi)，最大程度恢復(fù)負(fù)載供電，否則重構(gòu)過(guò)程結(jié)束。

結(jié)合圖2，給出船舶MVDC綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔硎荆?/p>

(1)配電網(wǎng)絡(luò)圖形化表示

采用有向圖表示船舶MVDC綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)，圖中黑色頂點(diǎn)表示發(fā)電單元或負(fù)載，白色頂點(diǎn)表示母線，斷路器表示為連接各設(shè)備(頂點(diǎn))的邊。以母線分成的11個(gè)區(qū)域相應(yīng)地表示在圖中即每個(gè)直接連接邊的頂點(diǎn)表示一個(gè)保護(hù)區(qū)域。

(2)配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞木仃嚤硎?/p>

用有向圖G＝(V,E)表示配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖G由表示母線的頂點(diǎn)集合V＝{v_i|i＝1,2,…,11}和表示斷路器的支路集合E＝{e_j|j＝1,2,…,23}組成。

①節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣S

對(duì)于有向圖G，節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣S表示了圖中節(jié)點(diǎn)與支路的連接關(guān)系，是一個(gè)|V|×|E|階的矩陣，矩陣中的元素為：

②斷路器狀態(tài)向量BK_STATUS

斷路器狀態(tài)向量BK_STATUS表示斷路器的狀態(tài)，1-關(guān)閉，0-斷開(kāi)。斷路器狀態(tài)向量BK_STATUS的變化表示了配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化。S×BK_STATUS^T反應(yīng)系統(tǒng)當(dāng)前的配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

③斷路器類型向量BK_TYPE

斷路器類型向量BK_TYPE存儲(chǔ)四種斷路器的類型，即1-與發(fā)電機(jī)連接的斷路器，2-與負(fù)載連接的斷路器，3-母線之間的斷路器(能雙向流通)，4-母線之間的斷路器(單向流通)。

③發(fā)電單元信息矩陣Gen

發(fā)電單元信息矩陣表示形式為Gen＝[ID_GEN,GEN_BK,GEN_CAP]，ID_GEN-發(fā)電單元序號(hào)，GEN_BK-發(fā)電單元連接的斷路器序號(hào)，GEN_CAP-發(fā)電單元的容量，以MW為單位。

⑤負(fù)載信息矩陣Load

負(fù)載信息矩陣表示形式為L(zhǎng)oad＝[ID_L,L_BK,L_P,L_PRIORITY]，ID_L-負(fù)載序號(hào)，L_BK-負(fù)載連接的斷路器序號(hào)，L_P-負(fù)載需求功率(以MW為單位)，L_PRIORITY負(fù)載優(yōu)先級(jí)。

⑥區(qū)域功率平衡矩陣Zone_Balance

區(qū)域功率平衡矩陣Zone_Balance表示了以母線為中心的區(qū)域功率的變化情況，由下面的公式計(jì)算得到：

Zone_Balance＝S×BK_FLOW^T (2)

當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，區(qū)域功率平衡矩陣中的所有元素應(yīng)均為0，表示當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下系統(tǒng)內(nèi)功率平衡。

結(jié)合圖3，給出了第I階段重構(gòu)流程圖，具體實(shí)施步驟如下：

(1)判斷失電負(fù)載

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)更新表示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的相關(guān)矩陣和變量的信息，獲得系統(tǒng)故障后的運(yùn)行狀態(tài)以及是否出現(xiàn)了失電負(fù)載(區(qū)域)。矩陣和變量更新的步驟如下：

步驟1：當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，為了防止故障蔓延，設(shè)備所在的區(qū)域應(yīng)被隔離，即連接到該區(qū)域母線的所有斷路器斷開(kāi)以實(shí)現(xiàn)隔離的目的，且這些斷路器不能用于重構(gòu)操作，將BK_STATUS中的相應(yīng)元素置為-1，BK_FLOW中的相應(yīng)元素置為0。

步驟2：對(duì)節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣S進(jìn)行更新處理，將S中故障節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的行元素均置為0，不能用于重構(gòu)操作的斷路器所對(duì)應(yīng)的列元素均置為0。

步驟3：通過(guò)公式(2)計(jì)算Zone_Balance，判斷矩陣中是否存在小于0的元素，若存在，則表明該元素對(duì)應(yīng)的區(qū)域因?yàn)楣收系陌l(fā)生出現(xiàn)了功率不足的情況，轉(zhuǎn)向步驟4；若向量中不存在負(fù)元素，則表明故障并未造成系統(tǒng)中未故障負(fù)載失電。

步驟4：判斷發(fā)電單元所連接的斷路器的狀態(tài)是否為-1，若為否表明該發(fā)電單元能夠通過(guò)斷路器連接到電網(wǎng)上為電網(wǎng)供電，將向量BK_FLOW中相應(yīng)的元素置為發(fā)電單元的容量。

步驟5，重新計(jì)算Zone_Balance，如果向量中不存在小于0的元素，表明負(fù)載當(dāng)前所在線路上發(fā)電容量充足，通過(guò)提高發(fā)電單元的輸出功率就能夠滿足負(fù)載需求，如果向量中仍然存在小于0的元素，則表明負(fù)載當(dāng)前線路上的發(fā)電容量不足，必須尋找新的連接線路。

(2)基于寬度優(yōu)先搜索策略的最短路徑搜索算法

算法步驟如下：

步驟1：如果p_queue非空，選擇p_queue中第一個(gè)權(quán)值為x₁的節(jié)點(diǎn)作為起點(diǎn)v_s，令v₁:＝v_s，并將節(jié)點(diǎn)v₁放入到隊(duì)列v_queue中，并標(biāo)記該節(jié)點(diǎn)已被訪問(wèn)過(guò)，將該節(jié)點(diǎn)從p_queue中刪除；否則轉(zhuǎn)向步驟10；

步驟2：在節(jié)點(diǎn)-支路關(guān)聯(lián)矩陣中S中找到與節(jié)點(diǎn)v₁連接的所有邊，并判斷邊(即斷路器)的類型，選擇能夠流入該權(quán)值節(jié)點(diǎn)的邊放入集合E；

步驟3：如果E不為空，選擇E中第一個(gè)元素e₁，將e₁放入隊(duì)列e_queue中，將e₁從集合E中刪除，然后轉(zhuǎn)向步驟4；否則轉(zhuǎn)向步驟8；

步驟4：在關(guān)聯(lián)矩陣S中找到e₁的另一端的權(quán)值為x₂的節(jié)點(diǎn)v₂，將v₂放入到隊(duì)列v_queue中，并標(biāo)記該節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被訪問(wèn)過(guò)，判斷v₂是否屬于隊(duì)列p_queue中的節(jié)點(diǎn)，如果是，將v₂從隊(duì)列p_queue中刪除；然后轉(zhuǎn)向步驟5；

步驟5：判斷v₁和v₂的權(quán)值代數(shù)和x₁+x₂是否為非負(fù)值，如果是轉(zhuǎn)向步驟7，否則轉(zhuǎn)向步驟6；

步驟:6：更新v₁權(quán)值為x₁:＝x₁+x₂，v₂權(quán)值x₂:＝0，更新斷路器狀態(tài)向量和流量向量中相應(yīng)的元素BK_STATUS(e₁):＝1,BK_FLOW(e₁):＝BK_FLOW(e₁)-x₂，然后轉(zhuǎn)向步驟3；

步驟7：更新v₁權(quán)值為x₁:＝0，v₂權(quán)值x₂:＝x₂+x₁，更新斷路器狀態(tài)向量和流量向量中相應(yīng)的元素BK_STATUS(e₁):＝1,BK_FLOW(e₁):＝BK_FLOW(e₁)+x₁，

然后轉(zhuǎn)向步驟9；

步驟8：將節(jié)點(diǎn)v₂視為v₁，轉(zhuǎn)向步驟2；

步驟9：輸出以v_s為起點(diǎn)結(jié)果v_queue、e_queue、BK_STATUS以及BK_FLOW,更新區(qū)域功率平衡矩陣Zone_Balance，轉(zhuǎn)向步驟1；

步驟10：算法結(jié)束。

結(jié)合圖4，給出了第II階段重構(gòu)流程圖，具體實(shí)施步驟如下：

第一階段配電網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)完成后，配電系統(tǒng)可能出現(xiàn)兩種情況：第一種情況，通過(guò)控制相應(yīng)斷路器的通斷改變配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)后，所有負(fù)載能夠與發(fā)電單元連接，系統(tǒng)中發(fā)電容量充足，能夠滿足所有負(fù)載需求；第二種情況，重構(gòu)后系統(tǒng)中發(fā)電容量不足，不能滿足所有負(fù)載需求，這種情況通常發(fā)生在發(fā)電單元所在節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，此時(shí)需要對(duì)負(fù)載進(jìn)行選擇性的供電，以保證負(fù)載供電的最大化。第二階段處理第二種情況，此時(shí)階段重構(gòu)策略的優(yōu)點(diǎn)便體現(xiàn)出來(lái)了，即如果第一階段的重構(gòu)能夠滿足系統(tǒng)的運(yùn)行約束，可以跳過(guò)第二階段的重構(gòu)過(guò)程，節(jié)省重構(gòu)的時(shí)間。

(1)二進(jìn)制格雷碼布谷鳥(niǎo)搜索算法

用D維格雷編碼的二進(jìn)制向量x＝[x₁,x₂,…,x_D]表示一個(gè)鳥(niǎo)巢位置即搜索空間中的一個(gè)候選解，向量x中的所有元素只能為0或1，每個(gè)鳥(niǎo)巢位置都對(duì)應(yīng)一個(gè)適應(yīng)度值f(x)表示當(dāng)前鳥(niǎo)巢位置的優(yōu)劣。算法的搜索步驟如下：

步驟1：初始化種群，設(shè)置算法的終止條件。

步驟2：決策變量數(shù)目為D，因此解空間的組合數(shù)量為K＝2^D，取β＝1.5，λ＝0.37，進(jìn)一步計(jì)算出跳躍步長(zhǎng)的選擇概率。

步驟:3：將x轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)解空間中解的狀態(tài)編號(hào)十進(jìn)制數(shù)y。

步驟4：生成一個(gè)隨機(jī)數(shù)，采用輪盤(pán)賭選擇法生成跳躍步長(zhǎng)k，則下一代解的狀態(tài)編號(hào)更新為y′＝y(tǒng)+sign(rand-0.5)·k，其中y和y′分別表示當(dāng)代和下一代解的狀態(tài)編號(hào)，sign(rand-0.5)表示跳躍具有雙向性。

步驟:5：將十進(jìn)制y′轉(zhuǎn)換為格雷編碼表示的二進(jìn)制向量x′，通過(guò)比較f(x)與f(x′)確定新解是否優(yōu)于舊解，若新解優(yōu)于舊解，則替換舊解，否則保留舊解。

步驟6：對(duì)每一個(gè)候選解重復(fù)步驟3～步驟5，生成通過(guò)離散萊維飛行更新的新種群。

步驟7：對(duì)于步驟6生成的新種群，按照發(fā)現(xiàn)概率p_a丟棄部分解，采用隨機(jī)偏好游走方式重新生成相同數(shù)量的解。新解生成的方法為：選擇當(dāng)代種群中的兩個(gè)隨機(jī)解y_p和y_q，更新下一代解的狀態(tài)編號(hào)y′＝y(tǒng)+sign(rand-0.5)·(y_p-y_q)。然后重復(fù)步驟4選擇是否保留新解。

步驟8：記錄全局最優(yōu)解，如果不滿足終止條件，則重復(fù)步驟3至步驟7。