《基于改进遗传算法的电力系统无功优化设计的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于改进遗传算法的电力系统无功优化设计的研究（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河北工业大学 硕士学位论文 基于改进遗传算法的电力系统无功优化设计的研究 姓名：舒群芳 申请学位级别：硕士 专业：电气工程 指导教师：陈堂功 20091201 河北工业大学硕士学位论文 I 基于改进遗传算法的电力系统无功优化设计的研究 基于改进遗传算法的电力系统无功优化设计的研究 摘摘 要要 现代电力系统运行中不仅重视有功功率的生产和平衡， 而且十分重视无功功率的 平衡和配置。 电力系统无功优化是电力系统安全经济运行的一个重要方面, 是降低电 网损耗, 提高电压合格率的有效手段。因此，以提高电压水平和降低网损为主要目标 的电力系统无功优化的研究一直为有关人员所关注，并已提出多种无功优化方法。本
2、 文重点研究了基于改进的遗传算法在电力系统无功优化中的应用。 本文首先阐述了电力系统无功优化研究的目的和意义， 并介绍了几种无功优化的 常用方法。然后详细说明了常规遗传算法的基本原理、基本操作和应用，并在此基础 上提出了遗传算法的改进。本文根据所研究电网的实际情况，建立了系统无功优化的 数学模型，目标函数考虑了系统网损、电压质量和无功补偿容量等因素，并以潮流方 程作为等式约束，以控制量和状态变量变化范围作为不等式约束。 为了解决常规遗传算法存在收敛速度慢、容易早熟收敛等问题，本文采用改进的 遗传算法。改进点包括：采用十进制编码，提高了算法的计算能力；采用线性变化和 指数变化规律的越界罚系数，
3、并对适应度函数进行线性变换以保持种群的多样性和加 快收敛；采用遗传因子自适应变化和改进的遗传操作，可使遗传算法的全局优化和局 部寻优能力大为提高。仿真结果表明，改进的遗传算法在计算速度和收敛能力上明显 优于常规遗传算法，在电力系统无功优化运行中是可行并且有效的。 关键词： 关键词： 电力系统，无功优化，电网耗损，遗传算法，罚系数，全局优化 基于改进遗传算法的电力系统无功优化设计的研究 II STUDIES ON POEWR SYSTEM REACTIVE POWER OPTIMIZATION BASED ON IMPROVED GENETIC ALGORITHM ABSTRACT It is
4、not only take attention to the production and balance of active power in the modern power system,but also take attention to the balance and disposition of reactive power.Power system reactive power optimization is important to ensure its operation safe and economical,it is also an effective means to
5、 the reduction of network losses and raises of voltage level.Therefore,studies on reactive power optimization that is mainly goal of improving voltage level and reducing power losses is pay attention by researchers,and have proposed many reactive optimization methods.This thesis mainly focuses on th
6、e studies of reactive power optimization based on improved genetic algorithm. First,the goal,meaning and methods of power system reactive power optimization have been introduced.Second, the theory,operation and application of Conventional genetic algorithm have been discussed in detail.Therefore,mod
7、ified genetic algorithm is put forward.According to the actual situation of power grid,a model of reactive power optimization is presented,network losses,voltage quality and reactive power compensation capacity are taken into account in the objective function,taking tide equation as constraints of e
8、quation,taking the range of control variable and State variable as constraints of inequation. In order to solve the problem of the prematurity in the final stage and slow convergence rate of genetic algorithm,improved genetic algorithm is used in this thesis.It is modified as follows:Decimal coding
9、is used to improve the numeracy;To ensuring the population diversity and speeding up the convergence rate, the penalty coefficient with linear and exponential variation laws is applied,and the sufficiency function is modfied by linear transformation;Using the adaptive variance of the genetic factor
10、and the improved genetic operation,the global and partial optimization ability can be obviously improved.The results of calculation and simulation show that the calculation speed and convergence ability of improved genetic algorithm is better than of conventional genetic algorithm,and it is feasible
11、 and valid to solve the above problems in the power system reactive power optimization. KEY WORDS：power system， reactive power optimization， network losses， genetic algorithm， penalty cocfificint，global optimization 河北工业大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 第一章 绪论 1-1 课题研究的目的和意义 1-1 课题研究的目的和意义 现代电力系统的发展虽然给经济效益带来明显的增长，同
12、时也给电力系统的安全稳定性提出 了严峻的挑战。电力系统无功优化是电力系统安全经济运行的一个重要方面, 是降低有功损耗, 提高电压合格率的有效手段。在电力系统中，当有功功率不足时将引起频率下降，而无功功率不 足时将引起电压下降。电力系统的无功需求主要是异步电动机的无功负荷、变压器和线路的无功 损耗，无功电源则由发电机及无功调节补偿装置提供。 电压是电能质量的主要指标，其对电力系统稳定运行、降低线路损耗、保证工业和农业生产 安全、提高产品质量、降低用电损耗等都有直接影响。因此，保证电压质量，是电力系统规划设 计和运行管理的重要任务。无论是低压运行还是高压运行，当电压的变动幅度明显地超过规定的 范围
13、时，将会影响电力网的安全经济运行。随着负荷水平的增长，电压距离崩溃点越来越近，电 力系统的运行也经常处于重负荷状态。为了改善和提高电力系统的电压质量，充分发挥电力设备 的经济效益，减少网损，降低线损率，应该进行合理的无功优化规划。尽量使无功负荷就地补偿， 达到就地平衡。系统无功优化应达到分电压等级、分区的平衡，就可以减少负荷向系统索取大量 无功功率，这样就使长距离输送无功功率所造成的有功功率损耗减少，从而保证了整个电力系统 安全、经济的运行。 电力企业是以降低网损、改善系统电压水平，提高电压稳定性为目标，来提高其经济效益。 因此对电力系统进行无功优化显得尤为重要，对无功优化方案及控制手段的要求
14、也愈来愈高。电力 系统无功优化是以使系统有功网损最小为目的， 并且满足系统正常运行为约束条件， 通过优化计算 确定发电机的机端电压，无功补偿设备投入和有载调压变压器的分接头档位等 【1】 。无功优化具有 多变量、多约束、非线性、不连续等特点。无功优化问题的诸多特点使得求解十分复杂。也正因 为如此，无功优化问题一直是众多学者关注的研究领域。长期以来,国内外的很多专家、学者对 此进行了大量的研究和探索工作,取得了很多成果。现如今人们主要在优化模型和优化算法这两 个方面进行更深入的研究。对无功优化的研究主要包括树立非线形函数、算法的收敛性和解决优化 问题中的离散变量这三个方面。 1-2 电力系统无功
15、优化的发展 1-2 电力系统无功优化的发展 科技要发展，电力要先行。可见电能在国民经济和人民日常生活中的作用。实际电力系统是一个非 常复杂的大系统但其核心无非为以下几部分内容：首先发电机将次能源转化为电能、电能经变压器 和电力线路输送、 分配给用户， 最终电能经用电设备 （主要为电动机)转化为用户需要的其他形式的能量。 这些生产、输送、分配和消费电能的发电机、变压器、电力线路和用电设备(负荷)联系在一起组成的统 整体就是电力系统，也称为一次系统。为了保证一次系统的正常、安全、可靠、经济地运行，还需要 各种信号监测、调度控制、保护操作等系统，它们也是电力系统中不可缺少的部分，通常称为二次系统。
16、水电厂的水轮机和水库，火电厂的汽轮机、锅炉、供热管道和热用户等部分与电力系统共同组成动力系 统。电力系统中输送和分配电能的变压器和电力线路构成电力网。 基于改进遗传算法的电力系统无功优化设计的研究 2 改革开放以来，我国电力工业发展迅速，2005 年全国发电装机容量达到 5 亿千瓦，预计到 2020 年将超过 10 亿千瓦。但是电力系统无功电源规划设计、建设管理工作仍然比较薄弱，存在 着无功电源容量缺额大、功率因数低、线损率高、电压质量差、无功及电压控制自动化程度底等 问题。为了保证电能质量和提高电网的电压合格率,就应增强对电压无功的调控能力。合理地运 用电压无功调节手段,使电力部门及用户总体设备的运行指标达到最佳状态。 上世纪 70 年代起，我国基本处于长期严重缺电的局面，电力供应短缺是制约经济发展的主要障碍。 随着电力工业的快速发展，1997 年开始实现了电力供需的基本平衡，部分地区供大于求。进入新世纪， 随着我国实施西部大开发战略，实
