基于遗传算法的电力系统无功优化

基于遗传算法的电力系统无功优化

目录

中文摘要 (1)

英文摘要 (2)

1 绪论 (3)

1.1 问题的提出及研究意义 (3)

1.2 国内外研究现状 (3)

1.3 本文的主要工作 (4)

2 电力系统无功优化模型 (6)

2.1无功优化的模型 (6)

2.2无功优化的目标函数 (6)

2.3无功优化的约束条件 (7)

3 遗传算法的原理及其解题过程 (9)

3.1 生物进化与遗传算法 (9)

3.2 遗传算法的特点及其优化原理 (9)

3.3 遗传算法的解题过程 (11)

4 算例分析 (14)

4.1 参数设置 (14)

4.2 结果分析 (16)

5 总结展望 (19)

参考文献 (20)

附录 (21)

摘要：随着现代工业的发展，电能质量越来越重要。无功优化是通过对可调变压器分接头、发电机端电压和无功补偿设备的综合调节，使系统满足电

网安全约束，在稳定电压的同时可以降低系统的网络损耗。由于可投切

并联电容器组的无功出力和可调变压器的分接头位置是非连续变化的，

因此电力系统无功优化问题是一个复杂的非线性混合整数规划问题、其

控制变量既有连续变量又有离散变量，优化过程十分复杂。针对无功优

化问题，人们提出了众多的求解方法，目前常用的、比较成熟的方法主

要有非线性规划法、线性规划法、混合整数规划法、人工智能法等。线

性规划法、非线性规划法均为单路径搜索方法，有可能会得到局部最优

解。为克服这一弊端，可以采用遗传算法，它从多个初始点出发进行搜

索，同一次迭代中各个点的信息互相交换，遗传算法允许所求解的问题

是非线性不连续的，并能从整个可行域空间寻找最优解。同时由于其搜

索最优解的过程是具有指导性进行的，从而避免了维数灾难问题。基于

以上优点本文采用了遗传算法对电力系统进行无功优化，在matlab上编

写程序对算例进行优化，优化结果表明算法的可行性。

关键字：电力系统；无功优化；非线性规划；遗传算法

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Abstract: With the development of modern industry, power quality is becoming more and more important. Reactive power optimization is based on the

adjustable transformer tap, generator terminal voltage and reactive power

compensation equipment comprehensive regulation which can meet the

grid security constraints, and can reduce the system network loss while

stabilizing the voltage. Because of the reactive power output of the shunt

capacitor bank and the position of the tap of the adjustable transformer is

discontinuous the reactive power optimization problem of power system is

a complex nonlinear mixed integer programming problem. Its control

variables include continuous and discrete, and the optimization process is

very complicated. For the problem of reactive power optimization, many

methods have been put forward. The commonly used methods are

nonlinear programming method, linear programming method, mixed

integer programming method, artificial intelligence method, etc. The

linear programming method and the nonlinear programming method are

all single path search methods, and it will obtain the local optima. In order

to overcome the disadvantages of them we can use the genetic algorithm.

It starts from many initial points to search. The information can exchange

with each other in iteration. The genetic algorithm allows the solution of

the problem to be nonlinear and discontinuous, and can find the optimal

solution from the whole feasible domain space. At the same time, because

the process of searching the optimal solution is instructive, the curse of

dimensionality is avoided. Based on the above advantages, this paper

adopts the genetic algorithm to optimize the reactive power of the power

system. The program is written on the MATLAB to optimize the example,

and the optimization results show the feasibility of the algorithm.

Keyword:power system, reactive power optimization, nonlinear programming, genetic algorithm

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1 绪论

1.1问题的提出及研究意义

经济的进一步发展，能源意识的进一步增强，电力系统运行的安全性和经济性要求日趋突出和重要。电力系统的运行管理不仅要重视安全可靠性还要考虑其运行的经济性以及对企业效益和社会效益的影响。如何实现科学管理，在保证安全可靠的同时科学地利用和优化配置系统资源、降低运行损耗、提高供电电能质量，最终提高企业效益和社会效益，越来越受到人们的关注和重视。

近年来我国电力工业发展很快，全国发电装机容量、电力设施都以前所未有的速度在增长。但是电力系统无功电源规划设计、建设管理工作仍然比较薄弱，存在着无功电源容量缺额大、功率因数低、线损率高、电压质量差、无功及电压控制自动化程度低等问题。由于在现代大电网中，随着电力系统联网容量的增大和输电电压的提高，输电功率的变化和高压线路的投切都将引起很大的无功功率变化，系统对无功功率和电压的调节控制能力的要求越来越高。

衡量电力系统电能质量好坏的一个非常重要的指标是电压，保证用户的电压与额定值的偏移不超过规定的数值是电力系统运行的一个基本任务。电力系统中的电压和无功功率密切相关，简单来说就是当系统满足不了负荷无功功率要求时，负荷端电压就被迫下降以满足系统的无功功率平衡的要求。要在满足用户端电压要求的条件下保证系统的无功功率平衡，电力系统必须要有充足的无功电源。正是由于无功优化在电力系统中的重要作用，所以无功优化一直得到电力系统运行人员和研究人员的高度重视，一直是电力系统研究领域中的热点。通过对电力系统无功进行优化配置和调度，不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性、降低有功网损和无功网损，同时也是指导调度人员安排运行方式和进行电网无功优化规划不可或缺的工具。无功优化对于节省电能、改善电压质量、提高电网的可靠运行，具有重要的现实意义和显著的经济效益。

1.2国内外研究现状

电力系统无功优化的研究是一个悠久的课题，自电力系统投入运营以来，无功优化建模和求解一直是电力行业专家学者们努力探索的一个方向。电力系统的无功优化问题是一个多变量、多约束的混合非线性规划问题，其具有以下特点：

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（1）离散型：在无功优化中通常使用离散变量来表示在何处装设无功

补偿设备，表示变压器分接头位置、电容器组合电抗器组的数量。

（2）非线性：在数学模型中为了满足功率平衡，约束条件中包含有功、

无功、潮流计算方程，潮流方程就是典型的非线性方程。

（3）大规模：现代电力系统包含众多的节点、出线、变压器和发电机、电容器、 …… 此处隐藏：5305字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……