基于小生境粒子群算法的電力系統(tǒng)無功優(yōu)化.pdf

1、電力系統(tǒng)無功平衡是保證電壓質(zhì)量的基本條件，系統(tǒng)中無功潮流的分布對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響重大。因此，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行合理的無功電源規(guī)劃，選擇合適的方法與合適的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。
　　本文首先介紹了無功潮流對(duì)電力系統(tǒng)電壓幅值、有功網(wǎng)損以及功率因數(shù)的影響，然后分析了電力系統(tǒng)無功優(yōu)化中常見的數(shù)學(xué)模型，最后提出了本文的目標(biāo)函數(shù)，即以無功設(shè)備投資和系統(tǒng)有功網(wǎng)損折合的綜合費(fèi)用最小作為優(yōu)化目標(biāo)，采用罰函數(shù)對(duì)可能出

2、現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)電壓越限和發(fā)電機(jī)無功出力越限進(jìn)行處理，建立了無功補(bǔ)償優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。新的目標(biāo)函數(shù)加入了無功設(shè)備的投資和維護(hù)費(fèi)用，對(duì)比于單純以有功網(wǎng)損為目標(biāo)函數(shù)，可以更直觀、更有效的體現(xiàn)算法的實(shí)用價(jià)值。
　　針對(duì)上述優(yōu)化問題，提出了一種基于小生境技術(shù)的粒子群算法。該算法不需要事先設(shè)定小生境半徑的先驗(yàn)值，而是通過計(jì)算粒子間的歐氏距離的平均值得到小生境半徑，從而提高了算法的收斂精度。劃分小生境群體的原則是先找到以同一個(gè)粒子作為局部極值點(diǎn)(pbe

3、st)的普通粒子，這些粒子與pbest粒子的歐氏距離的平均值就是這個(gè)小生境的半徑。若與該粒子的歐氏距離小于或者等于這個(gè)半徑的粒子就加入該小生境粒子群，其他粒子則排除在該小生境粒子群之外。小生境技術(shù)的融入可降低粒子間信息的直接交流，避免了粒子群容易陷入局部最優(yōu)解的缺點(diǎn)，保持了種群的多樣性，提高了算法的全局搜索能力。
　　最后以IEEE-30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)作為測試用例，分別對(duì)所提的小生境粒子群優(yōu)化算法(NicheParticleSwarmO

4、ptimization，NPSO)和標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法(ParticleSwarmOptimization，PSO)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并得出了以下四個(gè)方面的對(duì)比:通過優(yōu)化前后節(jié)點(diǎn)電壓對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)由原來的2個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓越限變?yōu)槿亢细?，說明了NPSO算法顯著提高了節(jié)點(diǎn)的電壓質(zhì)量;通過無功設(shè)備投資和系統(tǒng)有功網(wǎng)損折合的綜合費(fèi)用結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)綜合費(fèi)用節(jié)省額由原來的14.38％提高為16.52％，體現(xiàn)了該算法的經(jīng)濟(jì)性;通過有功網(wǎng)損對(duì)比，經(jīng)小生境粒子