基于遗传算法的农网无功优化设计与研究

摘要

无功分布影响农网的电压质量及系统的经济运行，无功优化通过调节无功补偿设备的投入量，对保证农网的电压水平、降低网损、提高系统的稳定性有重大意义。谐波在国际上被公认为是电力系统的公害。农网中装设了大量的电容器进行无功补偿，但在谐波频率下，易产生系统与电容器间的谐波谐振或谐波放大，使系统的谐波畸变率变大，破坏了系统的安全运行。 针对农网受到谐波污染日趋严重的现状，寻求农网的最优无功优化补偿理论和实用技术，达到全网网损最小，并使其受谐波影响最小，对实现农网的安全经济运行，具有十分重要的现实意义。 本文结合工程实际需要，提出了考虑谐波情况下对农网进行无功优化规划的数学模型。该模型的建立是根据国家有关农网电压和电网谐波所制定的标准，并充分考虑了有谐波源的情况下进行无功优化规划的经济性。优化方法采用遗传算法。遗传算法有好的全局寻优能力，较强的鲁棒性，不用考虑目标函数的可导性等，能够同时并行地爬多个坡，近几年来被广泛地应用于无功优化领域。本文给出了用遗传算法进行求解的具体步骤，并结合灵敏度方法对遗传算法进行了改进。通过对具体算例的计算和分析表明了本文模型使得农网在满足电压和谐波标准约束的情况下，经济性能最好，表明了本文算法的有效性和模型的实用性。改进遗传算法大大加快了遗传过程的进化速度，节省了优化时间。本文编制了相应的程序和灵活的软件界面，在最后探讨了用于农村配电网的无功补偿和谐波抑制新技术。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1农村电网的现状及电能质量要求标准

1.2无功优化规划和无功补偿的国内外研究现状

1.2.1线性规划法(Linear Planning-LP)

1.2.2非线性规划法(Nonlinear Planning-NLP)

1.2.3动态规划法

1.2.4遗传算法用于无功优化规划

1.3问题的提出

1.4本论文的主要工作

第2章农村配电网无功补偿

2.1农网无功功率理论

2.1.1无功功率

2.1.2无功功率平衡

2.1.3无功补偿及作用

2.2无功电源

2.3并联电容器

2.3.1并联电容器的用途和种类

2.3.2电容器组接线方式

2.3.3谐波对无功补偿设备的影响

2.4农网的最优补偿计算准则

2.4.1无功经济当量

2.4.2无功最优补偿准则

2.4.3农村配电线路的最优补偿分析

2.5农村配电网无功补偿的原则

2.5.1配置原则

2.5.2补偿标准

2.5.3补偿范围与容量

第3章农村配电网无功优化规划数学模型建立

3.1无功优化数学模型

3.2无功优化规划模型的建立

(1)目标函数

(2)等式约束

(3)不等式约束

(4)控制变量和状念变量

第4章农村配电网潮流计算

4.1我国的农村配电网络概况

4.2配电网潮流计算方法

4.3网络元件的数学模型

4.3.1线路的数学模型

4.3.2负荷的数学模型

4.4农网潮流计算数学模型

4.5农网潮流计算流程

第5章遗传算法用于配电网无功优化

5.1遗传算法

5.1.2遗传算法发展历史

5.1.2遗传算法概念

5.1.3遗传算法用于农网工程实际计算

5.2遗传算法与灵敏度的结合

5.2.1谐波潮流及灵敏度计算

5.2.2灵敏度与遗传算法的结合

5.3基于遗传算法的配电网无功优化规划

5.3.1基波的无功优化规划

5.3.2考虑谐波因素的无功优化规划

第6章软件研制与算例分析

6.1软件介绍

6.2算例介绍

6.3算例结果及分析

6.3.1农村电网的无功优化规划

6.3.2考虑谐波因素的农村电网无功优化规划

第7章用于农村配电网的无功补偿和谐波抑制新技术

7.1无功功率补偿控制器

7.2谐波源处理措施

7.3无源电力滤波器

7.4静止无功补偿装置(SVC)

7.5有源电力滤波器

第8章结论

8.1本文完成主要工作

8.2今后的研究方向

致谢

参考文献