基于层次聚类法和蚁群算法的电力系统无功优化

摘要

通过电力系统无功优化可以有效地降低的网络损耗和提高电压质量，保证系统经济、优质运行。本文针对配电网无功规划与输电网动态无功优化两个问题进行研究，主要研究工作如下：
　　①根据配电网无功规划问题的特点，建立以全网有功功率网络损耗最小为目标函数的模型。在模型中引入最优网损微增率准则，为在优化过程中自动确定满足经济性要求的补偿点提供保证。
　　②提出采用层次聚类法对系统中满足最优网损微增率准则要求的节点的灵敏度进行聚类分析，选择关键节点进行补偿。针对现有层次聚类法无法消除质量差的簇和需要人为设定生成簇的个数的缺点，提出新的聚合原则和拆分原则。该方法能够有效实现聚合和拆分处理已经生成的簇，使聚类计算不受随机性和人为因素干扰，简单易行。
　　③在分析蚁群算法解决TSP问题的基础上，根据配电网无功规划的要求对蚁群算法进行改进。把能见度因子取为候选节点的灵敏度使新的状态转移概率能够随时反映补偿情况的变化；同时改进了蚁群搜索策略，避免补偿的盲目性。
　　④对输电网动态无功优化研究时，为保证电容器开关和OLTC分接头等离散控制设备的使用寿命，统一考虑系统全天负荷的变化情况，提出离散控制设备无需动作时间概念，使其在保证动作效率的基础上满足全天动作次数的要求。
　　⑤将聚类方法与蚁群算法相融合提出聚类蚁群算法，通过对当前状态下控制设备有效性的分析，对用于信息素交换的有功网损进行修正，以保证蚁群的全局寻优能力。同时提出路径多样性概念防止因信息素的过度积累使算法陷入局部最优解。
　　基于Matlab编程实现了本文提出的算法，用编制程序对多个IEEE标准系统和实际网络进行了验证计算，计算结果证明了所提出方法和编制程序的可行性、正确性和有效性。

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目录

1绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 国内外无功优化研究现状

1.3 本文的主要研究工作

2 聚类方法简介和蚁群算法的基本原理

2.1 引言

2.2 聚类方法简介

2.3 蚁群算法的基本原理

2.4 本章小结

3 基于层次聚类法和蚁群算法的配电网无功规划

3.1 引言

3.2 配电网无功规划的数学模型

3.3 基于层次聚类法确定无功待补偿点

3.4 配电网无功规划蚁群算法

3.5 算例及分析

3.6 本章小结

4 基于聚类蚁群算法的动态无功优化

4.1 引言

4.2 动态无功优化的数学模型

4.3 OLTC分接头和电容器开关无需动作时间

4.4 动态无功优化聚类蚁群算法

4.5 算例及分析

4.6 本章小结

5 结论

致谢

参考文献

附 录