基于改进遗传算法的中低压配电网无功优化研究

摘要

电力系统无功优化是保证系统安全、经济运行的有效手段，是提高电力系统电压质量的重要措施之一。多年来，我国高压输电网络的无功优化很受重视，进行了较多的研究，也取得了很多成果，并在实践当中得以应用效果明显，而配电网无功优化的研究一直没有得到应有的重视。尽管国家实施两网改造工程以来，众多配网自动化系统、设备、装置应运而生，但都仅限于提高供电可靠性方面。配电网是电力系统的重要组成部分，它直接面向用户，对系统的可靠性和电压质量有较高的要求。因此如何利用和优化无功资源，进一步降低配网损耗，提高电压合格率，提高配网运行经济性，具有重要的实用意义。 本文首先建立了配电网的基本数学模型，然后根据中低压配电网的结构特点分析了配电网潮流计算的方法，最终选用前推回代法作为配电网潮流计算的方法。通过对传统的配电网无功优化方法和人工智能方法的分析学习，选用遗传算法作为解决配电网无功优化的方法。在分析介绍了简单遗传算法的原理之后，针对遗传算法存在的问题展开研究，提出了一种适合解决中低压配电网无功优化问题的改进遗传算法。 本文提出的遗传算法的改进方式如下：使用初始化种群优化方法，提高初始父代的适应度；采用染色体择优保留方法，提高子代平均适应度，加快算法收敛速度；改进适应度函数，采用动态惩罚因子；改进交叉变异方法提出动态交叉变异率和近亲变异方法，降低了局部收敛率；进行染色体的重复查询计算，避免进行重复的潮流计算，提高计算效率；对进化得到的收敛解进行周边临域查询，以提高解的精确度；使用最优个体最小保留代数和最大遗传代数相结合的收敛判据。 最后，将本文提出的算法应用于配电网算例，使用自己编制的改进遗传算法的程序进行计算。计算结果表明改进后的算法计算速度比改进前有较大的提高，误差率降低，收敛速度加快，该算法合理、有效。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1配电网无功优化的意义

1.2配电网的网络拓扑结构

1.3配电网网络分析方法

1.4配电网无功优化研究现状

1.4.1传统配电网无功优化方法

1.4.2人工智能配电网无功优化方法

1.4.3优化算法小结

1.5本文的主要工作

第二章配电网无功优化基本数学模型

2.1配网无功优化要解决的问题

2.2配电网无功优化的目标函数

2.3配电网无功优化的等式约束条件

2.4配电网无功优化的不等式约束

2.5本章小结

第三章配电网潮流计算研究

3.1配电网潮流的数学模型

3.2配电网潮流计算方法

3.2.1配电网潮流的母线功率型算法

3.2.2配电网潮流的母线电流型算法

3.2.3配电网潮流的回路功率型算法

3.2.4配电网潮流的回路电流型算法

3.3本文采用的潮流计算方法——前推回代法

3.4配电网潮流计算的程序实现

3.4.1程序设计语言的确定

3.4.2程序设计流程及实现方法

3.4.3潮流计算的算例验证

3.5本章小结

第四章基于简单遗传算法的配电网无功优化

4.1遗传算法概述

4.2遗传算法在配电网无功优化中的应用

4.3简单遗传算法解决配电网无功优化问题流程图

4.4本章小结

第五章遗传算法解决配电网无功优化问题的改进

5.1初始化种群优化机制

5.1.1初始化种群优化机制的实现步骤

5.1.2初始化种群优化验证

5.1.3优化初始种群方法小结

5.2适应度的改进

5.3染色体择优保留机制

5.3.1染色体择优保留机制的实现步骤

5.3.2染色体择优保留机制小结

5.4交叉概率的改进

5.5变异方法的改进

5.5.1变异概率的设定

5.5.2近亲繁殖变异操作

5.5.3小结

5.6局部搜索机制

5.6.1局部搜索机制的实现方法

5.6.2局部搜索机制小结

5.7染色体重复查询

5.7.1染色体的查询计算的实现方法

5.7.2小结

5.8进化终止准则

5.9本章小结

第六章配电网无功优化算例计算

6.1算例介绍及初始参数的确定

6.1.1原始数据与状态

6.1.2染色体的确定

6.1.3基础参数设定

6.2改进算法求解步骤

6.3算法程序设计

6.4算例计算及结果分析

第七章结论

附录

参考文献

致谢