基于混沌自适应差分进化算法的无功优化研究

摘要

近年来，随着我国经济飞速发展，电网规模在逐渐增大，居民用电需求在不断地增大，电力系统是否能安全、可靠、经济地运行愈来愈备受人们的注重。电力系统无功优化是以保证电力系统电压质量为前提，满足所有给出的约束条件，通过对发电机的端电压、有载调压变压器分接头的档位、电容组的投切数进行调整来优化给定的负荷参数和网络结构参数的系统，使系统的有功网损和某些性能指标降到最小。
　　而在传统的无功优化模型一般都是以有功网损最小为核心目标，普遍对系统的电压稳定性的考虑不足。而由于随着电力系统的不断发展，负荷迅速增加，远方电源供电比重增大，导致在负荷高峰时传输容量有可能会接近极限，增加了出现电压崩溃并导致全网事故的可能性。因此，本文对考虑了静态电压稳定性的多目标无功优化及其对应的数学模型进行了相关的研究。
　　对于电力系统这种非线性、多变量、多约束条件、离散连续共存的无功优化问题，传统的数学优化方法以及近年来得到广泛应用的人工智能算法在无功优化问题上都取得了大量的成果，但或多或少都会存在着收敛时间长，或依赖初值，或陷入局部极值等缺点。因此，本文对基本的差分进化算法从控制参数方面进行了自适应的改进，同时结合了混沌算法的混沌搜索，实现混沌自适应差分进化算法，并通过了算法性能测试。最后通过MATLAB语言进行编程，将本文提出的改进算法CSADE算法、CSACPMDE算法应用于单目标电力系统无功优化模型和考虑了电压稳定指标的多目标无功优化模型上，对IEEE14和IEEE30节点标准测试系统以及某地区实际电网系统进行仿真，分析和总结网损和电压稳定性、电压水平之间的关系。通过不同算法的优化结果对比表明，改进算法在提高收敛速度以及稳定性、寻优能力等方面都显示出较大的优势，且在考虑了电压稳定指标的多目标无功优化后能使电力系统经济地、电压稳定地运行。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 无功优化的研究背景与意义

1．2 无功优化在国内外的发展及研究现状

1．2．1 传统数学优化算法

1．2．2 人工智能算法

1．3 本文的主要研究工作

第二章 电力系统无功优化的数学模型

2．1 引言

2．2 单目标无功优化的数学模型

2．2．1 等式约束

2．2．2 不等式约束

2．2．3 目标函数

2．3 电力系统的电压稳定问题

2．3．1 电压稳定的概念和分类

2．3．2 电压稳定性指标

2．3．3 L指标法

2．4 考虑静态电压稳定的多目标无功优化问题

2．4．1 多目标无功优化的数学模型

2．4．2 目标函数的转换

2．5 小结

第三章 基于混沌自适应差分进化算法的改进研究

3．1 引言

3．2 差分进化算法

3．2．1 差分进化算法的基本原理

3．2．2 差分进化算法的实现步骤

3．3 混沌优化算法

3．3．1 混沌映射

3．3．2 初始解的生成

3．3．2 混沌扰动

3．4 差分进化算法的改进措施

3．4．1 改进措施综述

3．4．2 优良群体指导操作

3．4．3 自适应变异算子

3．5 改进算法的实现步骤

3．6 CSADE算法的性能评测

3．7 小结

第四章 混沌自适应差分进化算法应用于电力系统无功优化

4．1 引言

4．2 基于混沌自适应差分进化算法在无功优化中的应用操作

4．2．1 离散变量的处理

4．2．2 目标函数的选取

4．2．3 收敛准则

4．2．4 无功优化中潮流计算方法的选取

4．3 无功优化流程

4．4 小结

第五章 基于Matlab下的仿真与分析

5．1 IEEE14节点系统数据

5．2 IEEE30节点系统数据

5．3 以最小网损的单目标优化

5．3．1 IEEE14节点系统优化结果与分析

5．3．2 IEEE30节点系统优化结果与分析

5．4 考虑了电压稳定性的多目标无功优化

5．4．1 IEEE14节点系统优化结果与分析

5．4．2 IEEE30节点系统优化结果与分析

5．5 某地区实际电网的无功优化

5．6 小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

声明

致谢