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《上海交通大学》 2013年
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基于小生境粒子群算法的配电网无功规划优化

姜平  
【摘要】:电力系统无功平衡是保证电压质量的基本条件,系统中无功潮流的分布对电力系统的安全稳定和经济运行影响重大。为此,对电网作无功电源规划,合理地安排无功电源,用合适的方法选择合适的优化目标函数,对电网安全稳定运行有着重要的意义。 本文首先介绍了电力系统中常用元件的数学模型,随后分析了无功潮流对配电网电压水平、有功网损以及功率因数的影响,表明了无功补偿的重要性。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,本文以有功网损和无功补偿设备的综合费用最小作为优化目标,采用罚函数对可能出现的节点电压越限和发电机无功出力越限进行处理,建立了配电网无功补偿优化的数学模型。 针对上述多目标优化问题,设计了基于拓扑环的小生境粒子群算法。该算法通过将拓扑环融入到粒子群中,在速度迭代公式中选取邻域代替全局最优,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和求解速度,提升了算法求解问题的能力。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,将原来的粒子群分为混沌粒子和标准粒子,有效地降低了计算冗余度,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。系统运行稳定可靠,不仅能有效的改善电力系统的电压质量、电压合格率,同时降低了系统网损。实现了无功设备的科学高效的利用,为电力系统安全稳定的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。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM714.3

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