考虑不确定性因素的配电网无功优化研究

摘要

配电网无功优化，是指在电网阻抗数据、电源有功功率、有功负荷给定的情况下，在满足所有约束条件的同时，通过智能优化算法确定系统中所有控制变量的取值，以实现一个或多个目标函数值最优的调节方法。通过调节发电机端电压、变压器变比、电容器投切组数，使无功潮流达到合理的分布，以减小电网的有功损耗，提高系统运行的经济性;保持各节点电压稳定，提高系统的稳定性。
　　本文从目标函数数量的角度出发，分别对配电网进行单目标及多目标的无功优化研究。针对单目标无功优化:本文提出了一种改进的具有量子行为的粒子群优化算法来解决配电网中含有分布式电源的无功优化问题。从有功损耗最小化出发，通过此算法得到优化后的控制变量以达到电网无功最优。同时，本文引入差分进化算法的变异思想概率性选择部分粒子进行变异，提高种群多样性，进而降低在多峰问题中陷入局部最优的可能。此外，考虑引入分布式电源(DG)来提高电网运行的经济性和供电质量，结果表明DG能够有效降低有功损耗，并且PV型电源比PQ型电源能更好的抑制电压波动。针对多目标无功优化:本文从电网的有功损耗、电压稳定性、调节装置的投资成本出发，提出一种基于精英选择的量子粒子群优化算法解决三个目标函数在一天之内负荷变动的情况下无功最优的问题。量子粒子群算法采用量子旋转门理论对可行域内的粒子位置进行变换，使用量子非门对种群粒子依概率进行变异，以增加种群的多样性。此外，考虑到目标函数的制约性无法得到真正的最优个体，本文引入非支配解的概念，使用最优帕累托前沿代替单个个体以表示多目标的最优解。在迭代过程中采用精英选择算法从种群的个体最优解集和全局最优解集中选取最优个体引导整种群的进化使得帕累托前沿分布更加均匀广泛。最后，基于上述研究理论实现了配电网无功优化系统，该系统可从单目标和多目标出发对不同节点规模的电网进行无功优化，并给出最终的优化结果和相应的优化方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 模型研究

1．2．2 算法研究

1．3 论文主要工作

第2章 配电网无功优化

2．1 配电网无功优化的重要性

2．2 无功优化与电压及有功损耗的关系

2．2．1 无功优化与电压的关系

2．2．2 无功优化与有功损耗的关系

2．3 配电网无功控制方法

2．4 本章小结

第3章 基于改进量子行为粒子群算法的无功优化

3．1 单目标无功优化数学模型

3．1．1 分布式电源模型

3．1．2 目标函数

3．1．3 约束条件

3．2 量子行为的粒子群优化算法

3．2．1 算法的基本原理

3．2．2 算法的实现

3．3 改进量子行为粒子群算法

3．3．1 算法的基本原理

3．3．2 算法的设计与实现

3．4 仿真结果展示与分析

3．4．1 IEEE14节点算例与分析

3．4．2 IEEE57节点算例与分析

3．4．3 IEEE118节点算例与分析

3．4．4 分布式电源接入

3．5 本章小结

第4章 基于精英选择的量子粒子群无功优化

4．1 多目标无功优化数学模型

4．1．1 不确定性因素的研究与实现

4．1．2 目标函数

4．1．3 约束条件

4．2 量子粒子群优化算法

4．2．1 算法的基本原理

4．2．2 算法的实现

4．3 基于精英选择的量子粒子群优化算法

4．3．1 算法的基本原理

4．3．2 算法的设计与实现

4．4 仿真计算结果展示与分析

4．5 本章小结

第5章 无功优化系统的设计与实现

5．1 总体结构设计

5．2 功能设计

5．3 数据库设计

5．4 结果展示与分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文工作总结

6．2 未来工作及展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

致谢