電力系統(tǒng)中協(xié)同進(jìn)化法的無(wú)功優(yōu)化探究4200字

1、電力系統(tǒng)中協(xié)同進(jìn)化法的無(wú)功優(yōu)化探究4200字 摘要：協(xié)同進(jìn)化法是針對(duì)無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題的非線性、非連續(xù)性等特點(diǎn)以及大范圍內(nèi)無(wú)功優(yōu)化控制變量較多的問(wèn)題等提出的相應(yīng)算法和求解步驟。協(xié)同進(jìn)化法是利用分解協(xié)調(diào)的思想，將無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題分解為一系列互相聯(lián)絡(luò)的子優(yōu)化問(wèn)題，分解過(guò)后的子優(yōu)化問(wèn)題都對(duì)應(yīng)一個(gè)進(jìn)化法中的一個(gè)種群，各個(gè)種群通過(guò)共同的系統(tǒng)模型互相作用、共同進(jìn)化，從而使整個(gè)系統(tǒng)不斷演進(jìn)，最終使問(wèn)題得到解決。本文主要是對(duì)協(xié)同進(jìn)化法在電力系統(tǒng)中的無(wú)功優(yōu)化進(jìn)展一個(gè)簡(jiǎn)要的研究、探究。 關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；協(xié)同進(jìn)化法；無(wú)功優(yōu)化；常規(guī)算法Abstract: The method for collaborative evolut

2、ion is reactive power optimization, the continuity of the nonlinear characteristics and big range of reactive power optimization control variable more problems, put forward the corresponding algorithm and solving steps. Co-evolutionary method is using the idea of deposition and coordination, reactiv

3、e power optimization problem into a series of interconnected son optimization problem, son of optimization problem after deposition are corresponding to a evolution law of a population, each population through the mon model of the system, the interaction between evolution together, so that the entir

4、e system development, so as to make the problem solved. This paper is mainly for collaborative evolution method in electric power system of reactive power optimization for a brief research, exploration.Key Words: Electric power system; Co-evolutionary method; Reactive power optimization; Conventiona

5、l algorithms 電力系統(tǒng)中的電壓和無(wú)功功率的研究是現(xiàn)代電網(wǎng)規(guī)劃和系統(tǒng)運(yùn)行所面臨的重要課題。電力系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化是在給定的電網(wǎng)潮流方式下，通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力，以及有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置和可調(diào)電容器組等元器件，讓系統(tǒng)中的各個(gè)狀態(tài)量都在限制值內(nèi)，同時(shí)保證電網(wǎng)有功網(wǎng)損耗最小。無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題是一個(gè)多變量、非線性、非連續(xù)性問(wèn)題，在不同電壓等級(jí)電網(wǎng)中無(wú)功又有不同的特點(diǎn)。而電力系統(tǒng)中無(wú)功優(yōu)化的常規(guī)算法忽略了無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題的構(gòu)造性特征，而且計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能找到最優(yōu)先可行的求解步驟來(lái)解決電力系統(tǒng)中無(wú)功優(yōu)化的問(wèn)題。因此，為了得到更好的優(yōu)化效果，縮短計(jì)算的時(shí)間，找到更合適解決無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題的求解方

6、法，在進(jìn)展無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題的計(jì)算時(shí)也做了大量的研究，比方：遺傳算法、免疫算法等現(xiàn)代啟發(fā)式尋優(yōu)方法都彌補(bǔ)了傳統(tǒng)算法的缺乏。但是，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大、電壓等級(jí)的不斷升高，傳統(tǒng)算法以及人工智能算法均存在著內(nèi)存缺乏、收斂速度慢等問(wèn)題。最終，我們找到了一個(gè)新的算法協(xié)同進(jìn)化算法。協(xié)同進(jìn)化算法是近年來(lái)國(guó)際上關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)，它主要是借鑒自然界中的協(xié)同進(jìn)化機(jī)制，將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解成假設(shè)干個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的子問(wèn)題，然后將分解好的子問(wèn)題分配給多個(gè)子群體分別進(jìn)展操作，而且子群體之間需要定期進(jìn)展信息交換，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)或者合作的關(guān)系共同完成優(yōu)化問(wèn)題的求解。對(duì)于較大規(guī)模的電力系統(tǒng)而言，無(wú)功優(yōu)化通常采用可投切電容器組、有載調(diào)壓變

7、壓器、發(fā)電機(jī)無(wú)功出力等控制手段，因此，控制的變量數(shù)較多，采用協(xié)同進(jìn)化法求解那么非常的合適。一.電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化數(shù)學(xué)模型 電力系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化是指在給定的運(yùn)行方式下，將電源的有功出力固定，然后改變發(fā)電機(jī)/調(diào)相機(jī)的無(wú)功出力和有載調(diào)壓變壓器的分接頭檔位以及無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，讓整個(gè)系統(tǒng)滿足系統(tǒng)運(yùn)行電壓合格率最高、運(yùn)行有功網(wǎng)損最小等要求。 本文在探究電力系統(tǒng)中的協(xié)同進(jìn)化法時(shí)主要是以網(wǎng)損最小為目的，將節(jié)點(diǎn)電壓質(zhì)量作為罰函數(shù)，采用的擴(kuò)展目的函數(shù)是：式中，是表示電網(wǎng)的有功損耗，可以通過(guò)潮流計(jì)算得到；表示電壓越界值；表示各節(jié)點(diǎn)電壓越界值的罰因子。 電壓越界值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 功率平衡約束方程，即潮流方程，等式約束為：

8、式中，、分別表示節(jié)點(diǎn)的有功和無(wú)功發(fā)電功率； 、分別表示節(jié)點(diǎn)的有功和無(wú)功負(fù)荷功率； 、分別表示補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)電容器和電抗器的每組補(bǔ)償功率； 、分別表示補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)電容器和電抗器的投入組數(shù)。不等式約束為：在不等式約束中，、分別表示各發(fā)電機(jī)的端電壓、補(bǔ)償電容器的投切組數(shù)、補(bǔ)償電抗器的投切組數(shù)以及有載調(diào)壓變壓器節(jié)變比，它們?nèi)渴强刂谱兞?。、分別表示發(fā)電機(jī)/調(diào)相機(jī)的無(wú)功出力與支路通過(guò)功率，它們那么是狀態(tài)變量。二.電力系統(tǒng)中無(wú)功優(yōu)化的協(xié)同進(jìn)化算法 協(xié)同進(jìn)化法是在傳統(tǒng)進(jìn)化法的根底上引入了生態(tài)系統(tǒng)的概念，主要是將待求解的問(wèn)題分為假設(shè)干個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的子問(wèn)題，然后將分解好的子問(wèn)題分配給相應(yīng)的物種組成的生態(tài)系統(tǒng)，以生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)

9、化來(lái)到達(dá)問(wèn)題求解的目的。而改善了傳統(tǒng)進(jìn)化法將待求解的問(wèn)題映射為單一種群進(jìn)展進(jìn)化求解的缺點(diǎn)。在進(jìn)展無(wú)功優(yōu)化的計(jì)算時(shí)，我們又多個(gè)計(jì)算方案可以進(jìn)展選擇，但是，我們?cè)谶x擇的時(shí)候必須理解每個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，以確保所選擇的方案合適該電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化的計(jì)算。比方：遺傳算法具有良好的收斂性、適應(yīng)性強(qiáng)，而且可以同時(shí)提供多個(gè)備選方案，但對(duì)于一些范圍較大的電力系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化而言，其控制變量較多，問(wèn)題的規(guī)模也較大，因此遺傳算法的收斂速度那么會(huì)大大的減慢，而協(xié)同進(jìn)化法那么正好合適于控制變量較多的電力系統(tǒng)。協(xié)同進(jìn)化法采用的時(shí)分解協(xié)調(diào)的思想來(lái)進(jìn)展電力系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化的，主要的處理步驟如下：首先，將待求解的復(fù)雜的無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)展

10、分解，分解為一系列互相作用的子問(wèn)題；然后，將分解好的子問(wèn)題與其相關(guān)的一個(gè)物種相對(duì)應(yīng)，而這些物種的遺傳過(guò)程應(yīng)該是互相隔離的，即個(gè)體只與其所屬物種的其他個(gè)體進(jìn)展穿插操作；最后，每一個(gè)物種間將通過(guò)共同的系統(tǒng)模型互相作用，到達(dá)各物種互相合作、共同進(jìn)化的目的，從而使得整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的整體都可以得到進(jìn)化。從協(xié)同進(jìn)化法處理電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化的步驟可以看出，協(xié)同進(jìn)化法可以將大規(guī)模的非線性無(wú)功功率分解為較小范圍內(nèi)的無(wú)功功率，從而可以簡(jiǎn)化搜索的空間，加快其收斂速度，防止過(guò)早的完成部分最優(yōu)解。三.協(xié)同進(jìn)化法進(jìn)展無(wú)功優(yōu)化的求解步驟 協(xié)同進(jìn)化法在進(jìn)展無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題的求解時(shí)主要是針對(duì)范圍較大、控制變量較多的電力系統(tǒng)，其詳細(xì)的求

11、解步驟如下： 讀入原始數(shù)據(jù)，比方：潮流計(jì)算數(shù)據(jù)，無(wú)功控制變量描繪或是各種約束條件等。 將整個(gè)電力系統(tǒng)的控制變量按照種群分類的方法如按地區(qū)、控制變量類型、電壓等級(jí)等進(jìn)展分類。例如：將控制變量分為M組，假設(shè)第t1tM組控制變量用向量來(lái)表示，那么整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功控制變量可以寫成：，然后，將編碼為第t個(gè)種群的染色體，可以表示為:,式中，為第t個(gè)種群內(nèi)補(bǔ)償電容電抗器個(gè)數(shù)；為第t個(gè)種群內(nèi)有載調(diào)壓變壓器個(gè)數(shù)；為第t個(gè)種群內(nèi)發(fā)電機(jī)個(gè)數(shù)。 對(duì)每一個(gè)種群進(jìn)展編碼，生成初始種群，并且要令當(dāng)前的種群序號(hào)t=1。 在第t個(gè)種群內(nèi)進(jìn)展獨(dú)立的選擇、穿插、變異等操作，然后將會(huì)生成新的個(gè)體。 從M-1個(gè)種群內(nèi)各選出一個(gè)代表，進(jìn)展

12、解碼過(guò)后與t種群中生成的新個(gè)體解碼后的變量值共同構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功控制變量的向量。 計(jì)算無(wú)功控制變量按照第5步算出來(lái)的整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功控制變量的向量進(jìn)展取值時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并且需要將整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)損和電壓越界值的適應(yīng)值取出，作為個(gè)體的適應(yīng)值。 根據(jù)要求或者標(biāo)準(zhǔn)判斷是否完成了一次完好的協(xié)同進(jìn)化過(guò)程。假設(shè)未完成，那么轉(zhuǎn)到步驟4繼續(xù)執(zhí)行；假設(shè)已完成，那么繼續(xù)判斷是否滿足整個(gè)優(yōu)化過(guò)程的中止條件。如假設(shè)滿足中止條件那么停頓優(yōu)化，如假設(shè)不滿足也將返回步驟4繼續(xù)執(zhí)行。四.結(jié)語(yǔ) 無(wú)功優(yōu)化是一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題，而假設(shè)是電力系統(tǒng)規(guī)模較大，控制變量較多的話，在進(jìn)展無(wú)功優(yōu)化的計(jì)算時(shí)就更為復(fù)雜。傳統(tǒng)的一些計(jì)算方法在這一方面已經(jīng)呈現(xiàn)出了其中的缺點(diǎn)，而協(xié)同進(jìn)化法在求解規(guī)模大、控制變量多的電力系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題時(shí)那么正好可以防止傳統(tǒng)求解方法出現(xiàn)的缺點(diǎn)，在這一類電力系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題求解的過(guò)程中更具優(yōu)勢(shì)。隨著我國(guó)電力的開展，電力系統(tǒng)的規(guī)模也在逐漸的增大，控制變量也將朝著越來(lái)越復(fù)雜的方向開展，協(xié)同進(jìn)化法求解無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題的應(yīng)用也將越來(lái)越廣泛。參考文獻(xiàn):1 秦昱,蔣平.基于分層分區(qū)協(xié)同進(jìn)化算法的電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化J.江蘇電機(jī)工程,2022,27(5):69.2 李波.基于粒子群與模擬退火協(xié)