配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化規(guī)劃

配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化規(guī)劃摘要院將目標(biāo)函數(shù)確定為節(jié)點(diǎn)電壓質(zhì)量、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投資以及配電網(wǎng)電能損耗等，將配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化數(shù)學(xué)模型在最大負(fù)荷運(yùn)行的方式下建立起來(lái)。針對(duì)配電網(wǎng)具有較多的待補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)和分支的特點(diǎn)，將一種具有最小無(wú)功電流損耗的算法提了出來(lái)，從而對(duì)補(bǔ)償電容器的位置和個(gè)數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，然后以此為基礎(chǔ)與改進(jìn)的遺傳算法結(jié)合起來(lái)，使無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的效率和精度得到進(jìn)一步的提升。

關(guān)鍵詞 院遺傳算法；無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化；配電網(wǎng)

并聯(lián)電容器組是主要的配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，將電容器組的安裝容量安裝位置以及補(bǔ)償點(diǎn)的個(gè)數(shù)科學(xué)合理地確定下來(lái)，可以確保實(shí)現(xiàn)提升電壓質(zhì)量和降低網(wǎng)損的目的。配電系統(tǒng)具有較大的負(fù)荷分散性，再加上具有較多的帶補(bǔ)償點(diǎn)和較長(zhǎng)的供電半徑，因此在無(wú)功配置方面具有較為獨(dú)特的地方。為此，本文分析并介紹了基于遺傳算法的配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化規(guī)劃。

1配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化方法概述

配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)撵`敏度分析法可以將幾個(gè)具有較高靈敏度的節(jié)點(diǎn)選擇出來(lái)作為待補(bǔ)償點(diǎn)，從而使解空間得以減小，然而該方法在實(shí)際上往往是同1條支路相鄰的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)具有較高的靈敏度，而且一般只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)在這幾個(gè)節(jié)點(diǎn)中屬于真正的高靈敏度的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)也會(huì)影響到其他節(jié)點(diǎn)的靈敏度。與此同時(shí)，靈敏度分析法又很難將補(bǔ)償點(diǎn)的個(gè)數(shù)確定下來(lái)。如果以節(jié)點(diǎn)無(wú)功裕度值大小為根據(jù)將補(bǔ)償點(diǎn)確定下來(lái)，這種方法也存在著很難將補(bǔ)償點(diǎn)個(gè)數(shù)確定下來(lái)的問(wèn)題。也有采用N點(diǎn)分散補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ@種方法利用等面積判據(jù)以及等長(zhǎng)度判據(jù)為根據(jù)將補(bǔ)償點(diǎn)的容量和個(gè)數(shù)等確定下來(lái)，然而這種方法需要保證負(fù)荷數(shù)據(jù)的精確性，從而對(duì)各負(fù)荷點(diǎn)峰值無(wú)功電流進(jìn)行計(jì)算，但是配電網(wǎng)一般都具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不足的問(wèn)題，因此在具體實(shí)施的時(shí)候這種方法存在著較大的困難。為此，在本次研究中將無(wú)功電流損耗最小的算法提了出來(lái)，這種方法可以將補(bǔ)償點(diǎn)補(bǔ)償容量、補(bǔ)償點(diǎn)的個(gè)數(shù)和位置等確定下來(lái)，這樣就能夠使解空間的維數(shù)得以有效減少，隨后再通過(guò)對(duì)改進(jìn)的遺傳算法的利用就能夠?qū)o(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的解得出[1]。

2無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型分析

2.1無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)分析以配電網(wǎng)的實(shí)際情況為根據(jù)采用罰函數(shù)的方式處理狀態(tài)變量的約束條件，從而將與遺傳算法相適合的無(wú)功優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)構(gòu)造出來(lái)，其中主要包括無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)備年等值費(fèi)用、系統(tǒng)有功網(wǎng)損年等值費(fèi)用以及節(jié)點(diǎn)電壓越限罰函數(shù)。

在該公式中，投資單位容量電容器的費(fèi)用用Kc來(lái)表示，節(jié)點(diǎn)i無(wú)功補(bǔ)償容量用元/kvar，Qci來(lái)表示，電容器無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)集合用kvar，NQ來(lái)表示，電容器在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的固定安裝費(fèi)用用Ckf來(lái)表示；無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)的個(gè)數(shù)用Nc來(lái)表示，電能單價(jià)用Ce來(lái)表示，年最大負(fù)荷損耗時(shí)間用Tl來(lái)表示，最大負(fù)荷方式下的有功網(wǎng)損用駐P來(lái)表示，節(jié)點(diǎn)電壓越限罰因子用KV來(lái)表示。

2.2無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型求解以配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的特點(diǎn)為根據(jù)，本文選擇了遺傳算法。在進(jìn)行配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化的時(shí)候遺傳算法可以這樣描述：利用目標(biāo)函數(shù)在電力系統(tǒng)環(huán)境下評(píng)價(jià)各種條件約束的初始潮流，淘汰掉其中具有較低評(píng)價(jià)值的，只有具有較高評(píng)價(jià)值的才可以向下一代遺傳自己的特征，這樣就能夠不斷的趨向于優(yōu)化。所以如何能夠以配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化的問(wèn)題為根據(jù)編碼變量，并且將終止判據(jù)確定下來(lái)、對(duì)適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)以及開(kāi)展遺傳操作，這是解決配電網(wǎng)無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的非常重要的問(wèn)題[2]。2.2.1編碼方式。按組對(duì)無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行投切，為了使控制變量的個(gè)數(shù)和染色體的長(zhǎng)度相等，可以使用十進(jìn)制編碼的方式。假設(shè)一個(gè)電容器節(jié)點(diǎn)有6組可投切，那么要對(duì)投切的電容器組數(shù)進(jìn)行表示，就可以選擇0至6中的任何一個(gè)整數(shù)。該節(jié)點(diǎn)不投切電容器則可以用數(shù)字0來(lái)表示。

2.2.2設(shè)計(jì)適應(yīng)度函數(shù)。可以使用目標(biāo)函數(shù)還表示配電網(wǎng)的無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化。在對(duì)配電網(wǎng)的無(wú)功優(yōu)化進(jìn)行計(jì)算時(shí)可以使用遺傳算法。對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化可以得到適應(yīng)度函數(shù)。最小化問(wèn)題可以通過(guò)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，因此需要轉(zhuǎn)換目標(biāo)函數(shù)。

2.2.3遺傳算法的選擇。在遺傳操作中，對(duì)遺傳算法進(jìn)行選擇是非常重要的。如果沒(méi)有選擇合適的算子，就會(huì)使子代和父代具有接近的相似度，從而對(duì)種群的多樣性造成破壞。這樣的后果就是進(jìn)化停滯，從而出現(xiàn)早熟的現(xiàn)象，對(duì)算法的全局尋優(yōu)能力造成了嚴(yán)重的影響。因此要對(duì)各種選擇方法進(jìn)行深入的研究。本文選擇的是基于輪盤(pán)賭的非線性排序法作為配電網(wǎng)無(wú)功運(yùn)行優(yōu)化的選擇方法。使用基于輪盤(pán)賭的非線性排序法，先要對(duì)每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度函數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，再?gòu)拇蟮叫〉呐帕懈鱾€(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值，從而以排列的順序?yàn)橐罁?jù)來(lái)對(duì)個(gè)體進(jìn)行選擇。

2.2.4變異和交叉算子。使用固定的變異率和交叉率來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的遺傳算法是不符合適應(yīng)性搜索過(guò)程和遺傳算法動(dòng)態(tài)的。這就需要在簡(jiǎn)單遺傳算法中選擇自適應(yīng)的變異率和交叉率。在保障自適應(yīng)遺傳算法的群多樣性的前提下，還要對(duì)遺傳算法的收斂能力進(jìn)行保障，從而使遺傳算法的優(yōu)化能力得到提高[3]。

2.2.5終止判據(jù)。在不改變最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度以及使用最大進(jìn)化代數(shù)maxgen的基礎(chǔ)上，結(jié)合最小保留代數(shù)來(lái)作為終止判據(jù)。如果在連續(xù)代內(nèi)，最優(yōu)值沒(méi)有找到其他的解法來(lái)代替，那么就將其作為求解問(wèn)題的最優(yōu)解來(lái)結(jié)束計(jì)算。假設(shè)以一定的遺傳代數(shù)限定為范圍，沒(méi)有解能夠滿足最優(yōu)個(gè)體的最小保留代數(shù)，那么就將次優(yōu)解輸出，結(jié)束計(jì)算。這是為了盡量控制因素控制準(zhǔn)則中存在的缺陷，使進(jìn)化收斂的速度得到提高。

3結(jié)語(yǔ)

目標(biāo)函數(shù)中以經(jīng)濟(jì)技術(shù)的綜合效益為最大，包括節(jié)點(diǎn)電壓質(zhì)量、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投資和配電網(wǎng)電能損耗等等。針對(duì)配電網(wǎng)的無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化進(jìn)行建模。該方法還要對(duì)補(bǔ)償點(diǎn)的位置和個(gè)數(shù)進(jìn)行確定，并與改進(jìn)的遺傳算法相結(jié)合，來(lái)對(duì)電容器的容量進(jìn)行優(yōu)化?？傮w而言，該算法具有較高的實(shí)用性和有效性，能夠使初始種群的無(wú)效解減少，并有效地解決了遺傳算法中存在的欺騙和早熟等問(wèn)題。這樣一來(lái)，配電網(wǎng)的無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的效率和精度也能夠得到進(jìn)一步的提高，從而有效地對(duì)配電網(wǎng)的無(wú)功規(guī)劃進(jìn)行優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]李峰，張勇軍，張豪，楊銀國(guó)，管霖，許亮.無(wú)功電壓調(diào)控失配風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及其系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].華南理工大學(xué)學(xué)