考虑谐波问题的配电网电容器优化模型及相关算法研究

摘要

配电网电容器优化是实现配电网安全和经济运行的重要手段，可有效改善配电网配电网电容器优化主要包括规划优化和运行优化两大类。根据两者的优化目标和要求的不同，本文分别建立了计及谐波因素的电容器配置优化模型和电容器投切优化模型，并在约束条件中考虑了谐波潮流约束和谐波畸变率约束。电容器配置优化模型以电能损耗费用、最大有功网损费用和电容器费用三者之和的系统年总支出费用最小为目标函数，计算电容器费用时考虑了固定安装费用和购买费用，使模型在经济评价方面更加合理。电容器投切优化模型则以计及投切代价的方式在目标函数中考虑了电容器投切次数的限制，从而避免将投切次数的限制作为全局约束条件，使优化能够分时段独立地进行，满足在线优化计算的需要。针对所建立的电容器配置和投切优化模型，分别提出了基于改进PSO算法的求解方法，并通过算例验证了所提模型及算法的有效性。本文全面分析了标准PSO算法的基本原理、主要参数、收敛性和优缺点，针对算法在收敛性能和搜索精度方面存在的缺陷，提出了PSO算法的改进思路：一方面根据所得到的收敛性结论，对算法关键参数的设置进行改进，以提高算法的收敛性能；另一方面在算法中引入非均匀变异机制，以增强算法的全局搜索能力。通过对典型函数优化问题和约束优化问题的测试，表明本文所提出的改进PSO算法在收敛性能和搜索精度等方面较标准PSO算法有很大的改善。