基于改进遗传算法的配电网电压无功多目标优化

摘要

随着社会的发展,电力用户对配电网电能质量的要求也越来越高.电压无功优化控制是保证配电网安全、经济、可靠、优质运行的有效手段,而有载调压变压器和并联电容器是中国高中压配电网电压无功控制的重要手段.该文重点研究了高中压配电网有载调压变压器和并联电容器的优化控制问题.该文首先研究了配电网电压无功优化控制的课题背景、存在问题和基本理论,阐明了该课题研究的必要性和可行性.然后详细讨论了配电网电压无功优化数学模型的建立及其求解方法,在此基础上,该文构造了配电网电压无功多目标优化的数学模型,并提出了新的求解方法——改进遗传算法.该文根据短期负荷预测的负荷曲线,将一天的负荷分成24个负荷水平时段,取各时段内的典型负荷点,建立了分时段电压无功优化模型,目标函数考虑了有功网损、电压质量、负荷不平衡度、负荷重要性以及设备操作次数等因素,并以潮流方程作为等式约束,以控制量变化范围、负荷电压、负荷不平衡度以及设备操作次数等作为不等式约束.遗传算法适合于解决混合整数规划问题,能够有效地处理不可微的目标函数.由于常规遗传算法存在收敛速度慢等问题,该文采用改进遗传算法解决配电网电压无功优化问题,改进点包括:采用神经网络预算个体适应度,避免了频繁求解比较耗时的电网潮流.采用模式法对若干代群体中的最优值进行局部寻优,提高了算法的局部寻优能力;采用选择排序末位更新法和变参数法,改善了遗传算法的收敛性和解的质量.最后通过算例验证:该文所建立的配电网电压无功多目标优化数学模型是合理的和必要的,采用的改进遗传算法也是可行的和有效的.

目录

文摘

英文文摘

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绪论

1.引言

2.配电网电压无功运行优化的背景

3.配电网电压无功运行优化的意义

4.配电网电压无功运行优化研究的现状

5.本文的主要工作

第一章配电网的无功功率与电压调整

1.1配电网中的无功功率平衡

1.1.1配电网中的无功功率负荷和无功功率损耗

1.1.2配电网的无功功率电源

1.1.3配电网无功功率的平衡

1.2无功功率与电压损耗的关系

1.3无功功率与有功网损的关系

1.4无功功率与负荷不平衡度的关系

1.5无功功率与功率因数的关系

1.6配电网电压无功控制的目的和意义

1.6.1调整电压

1.6.2校正功率因数

1.6.3平衡负荷

1.7配电网电压无功控制的方式

1.8配电网电压无功控制的实现手段

1.9本章小结

第二章配电网电压无功运行优化的数学模型

2.1概述

2.2配电网电压无功运行优化的变量

2.3配电网电压无功运行优化的目标函数

2.3.1传统的目标函数

2.3.2电力市场下的目标函数

2.4配电网电压无功运行优化的等约束条件

2.4.1配电网的特点

2.4.2配电网的潮流模型

2.4.3改进PQ解耦法

2.4.4前推回代法

2.4.5近似电流分布法

2.5配电网电压无功运行优化的不等约束条件

2.5.1不等约束条件的类型

2.5.2不等约束条件的处理方法

2.6本章小结

第三章配电网电压无功运行优化的算法

3.1概述

3.2线性规划法

3.3非线性规划法

3.4混合整数规划法

3.5动态规划法

3.6人工智能法

3.6.1遗传算法

3.6.2人工神经网络法

3.6.3模拟退火法

3.6.4禁忌搜索方法

3.6.5模糊优化法

3.6.6其它人工智能算法

3.7本章小结

第四章改进遗传算法在配电网电压无功运行优化中的应用

4.1概述

4.2数学模型

4.2.1电压质量的影响

4.2.2负荷不平衡度的影响

4.2.3负荷等级的影响

4.2.4设备操作次数的影响

4.2.5负荷曲线的分段

4.2.6综合数学模型

4.3改进遗传算法在配电网电压无功运行优化中的应用

4.3.1离散变量的处理

4.3.2神经网络的参数选择与改进措施

4.3.3遗传算法的参数选择与改进措施

4.3.4算法的性能分析

4.4算法的实现以及流程图

4.5算例验证及分析

4.5.1算例一的原始数据

4.5.2算例一的计算结果

4.5.3算例一的结果分析

4.5.4算例二的原始数据

4.5.5算例二的计算结果

4.5.6算例二的结果分析

4.6本章小结

第五章结论与工作展望

5.1结论

5.2论文存在的不足及展望

参考文献

致谢

硕士研究生期间发表的论文