基于小生境粒子群算法的配电网无功规划优化

摘要

电力系统的功率平衡是电力系统安全稳定运行的重要保障,系统内无功电源的分布对系统性能影响重大,它能有效的改善电压质量,减少不必要损耗。为此,改善电力系统无功电源的配置,对电网安全稳定经济运行有着重要的意义。
　　本文的基本理论部分首先介绍了电力系统中常用元件的数学模型,接着阐述了无功对电力系统重要性能的影响。然后,简要地对常规潮流计算方法——前推回推法进行了说明。最后,本文将系统的有功损耗和补偿设备投资的综合费用作为目标函数,以最小的消耗作为优化目标。考虑到系统仿真过程中可能会出现的节点电压越限和发电机无功出力越限,对其以罚函数的方式经行处理。
　　上述的无功优化问题属于多目标优化问题,本文首先设计了基于拓扑环的小生境粒子群算法对其进行求解。该算法将拓扑环融入到粒子群中,在速度迭代公式中选取邻域最优代替全局最优,可有效地降低粒子间信息的直接交流,避免了信息传播速度大于所需传输速度时所引起的陷入局部最优解,提高了算法的全局搜索能力。最后通过仿真证明了该算法的有效性。
　　在此基础上,为了避免搜索过程中的重复搜索,结合黄金分割法则及混沌遍历算法,设计了黄金混沌小生境粒子群算法。该算法首先利用混沌遍历算法的全局遍历能力和不重复的特性,有效地避免了粒子在解空间中的重复搜索。然后将黄金判别准则作用在混沌小生境粒子群算法上,可有效地降低计算冗余度,改善了算法的计算效率。最后通过仿真证明了该算法的有效性。
　　最后,根据本文提出的黄金混沌小生境粒子群算法,建立了以有功网损和无功补偿设备的综合费用最小模型为核心的配电网无功规划优化软件系统。该系统能够快速实现优化计算、参数配置、数据存储等功能。系统相关程序的编写遵循了模块化设计原则,提高了系统的通用性和维护的简易程度。该系统运行稳定可靠,能有效的改善电力系统的电压质量、电压合格率,同时也降低了系统网损,实现了无功设备的科学高效利用,为电力系统安全稳定运行提供了重要的保证。因此,具有较好的实用性以及广阔的应用前景。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 配电网无功规划研究现状

1.3 主要研究内容和结构安排

第2章 配电网无功优化数学模型

2.1 配电网基本概念

2.2 配电网的元件模型

2.3 无功潮流的影响

2.4 配电网的潮流计算

2.5 无功规划数学模型

2.6 本章小结

第3章 基于拓扑环的小生境粒子群优化算法

3.1 粒子群优化算法

3.2 基于拓扑环的小生境粒子群算法

3.3 本章小结

第4章 黄金混沌小生境粒子群算法

4.1 混沌理论基本概念

4.2 混沌模型

4.3 算法步骤

4.4 基于黄金分割的混沌小生境粒子群算法

4.5 系统算例

4.6 本章小结

第5章 配电网无功优化软件系统

5.1 软件系统总计架构

5.2 系统开发环境

5.3 系统界面和测试

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

参与科研项目及所获奖励