【正文】 選取個(gè)體作為產(chǎn)生下一代種群的父代個(gè)體。 (2)適應(yīng)值計(jì)算函數(shù) 在遺傳算法中，群體的進(jìn)化過程就是以群體中各個(gè)個(gè)體的適應(yīng)值為依據(jù)，通 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁 過一個(gè)反復(fù)迭代過程，不斷地尋求出適應(yīng)值較大的個(gè)體，最終就可得到問題的最優(yōu)解或近似最優(yōu)解。 (1)編碼 編碼是應(yīng)用遺傳算法時(shí)要解決的首要問題，也是設(shè)計(jì)遺傳算法時(shí)的一個(gè)關(guān)鍵步驟，其主要任務(wù)是建立解空間和染色體空間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。 第七步 ： 確定群體規(guī)模、最大迭代代數(shù)、交叉概率、變異概率等遺傳算法的運(yùn)行數(shù)。 第三步 ： 確定表示可行解的染色體編碼方法，即個(gè)體基因型和遺傳算法的搜索空間。 (11) 適應(yīng)值計(jì)算函數(shù) ： 適應(yīng)值計(jì)算函數(shù)就是用來度量個(gè)體適應(yīng)值的函數(shù)，是遺傳算法中用來評(píng)價(jià)個(gè)體優(yōu)劣的衡量 尺度，它與個(gè)體的目標(biāo)函數(shù)存在一種對(duì)應(yīng)關(guān)系，并和目標(biāo)函數(shù)具有相同的極值點(diǎn)和可行解域。 (8) 交叉：根據(jù)繁殖概率在種群中隨機(jī)選取兩個(gè)父體和母體，再依交叉概率隨機(jī)地選取一 交叉位，然后將兩個(gè)個(gè)體中位于交叉位后的符號(hào)串互換，保留交叉位前符號(hào)位不變形成的兩個(gè)新個(gè)體的遺傳操作，它是獲取優(yōu)良個(gè)體的重要手段。 (4) 基因：構(gòu)成染色體的基本單位，即是個(gè)體編碼中的每一位。與此相對(duì)應(yīng)，遺傳算法中最優(yōu)解的搜索過程也模仿生物的這個(gè)進(jìn)化過程，使用所謂的遺傳算子作用于群體 P(k)中，進(jìn)行下述遺傳操作，從而得到新一代群體 P(k+1)。與此相對(duì)應(yīng)，遺傳算法的運(yùn)算對(duì)象是由 M 個(gè)個(gè)體所組成的集合，稱為群體。個(gè)體的適應(yīng)值與其對(duì)應(yīng)的個(gè)體表現(xiàn)型 X 的目標(biāo)函數(shù)值相關(guān)聯(lián)， X 越接近于目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)點(diǎn)，其適應(yīng)值越大；反之，其適應(yīng)值越小。最簡(jiǎn)單 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 的等位基因是由 0 和 1 這兩個(gè)整數(shù)作用組成的，相應(yīng)的染色體就可表示為一個(gè)二進(jìn)制符號(hào)串。因而，如果把待解決的問題理解為對(duì)某個(gè)目標(biāo)函數(shù)的全局優(yōu)化，可以建立在模擬上述生物進(jìn)化過程基礎(chǔ)上的隨機(jī)搜索優(yōu)化技術(shù) 遺傳算法。 本文所提出的無功優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型做到了在電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)最大的經(jīng)濟(jì)性，從某種意義上來說屬于本文的閃光點(diǎn)之一。 一個(gè)恰當(dāng)?shù)哪繕?biāo)函數(shù)對(duì)優(yōu)化過程有很重要的作用。而調(diào)整發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、變壓器分接頭位置和無功補(bǔ)償電源輸出，都受到運(yùn)行條件和設(shè)備本身?xiàng)l件的限制，這些限制便構(gòu)成了控制變量約束。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁 2 配電網(wǎng)的無功優(yōu) 化 無功優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型 無功優(yōu)化問題是指某電力系統(tǒng)在一定運(yùn)行方式下，滿足各種約束條件，達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的優(yōu)化問題，它涉及無功補(bǔ)償裝備投切的選擇、無功補(bǔ)償裝置投入容量的確定、變壓器分接頭的調(diào)節(jié)和發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的配合等，是一個(gè)多約束的非線性的復(fù)雜規(guī)劃問題。 (2)建立了無功優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，并簡(jiǎn)單介紹了遺傳算法在無功優(yōu)化中的應(yīng)用 。 課題的目的，意義和任務(wù) 我國已經(jīng)把建設(shè)節(jié)約型社會(huì)確定為我國今后的一項(xiàng)重要的戰(zhàn)略目標(biāo)，因此節(jié)能減排成為今后科學(xué)發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。 ? 50MvarSTATCOM 作為一種基于大功率電力電子技術(shù)的、新型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，具有提供動(dòng)態(tài)無功支持，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，提高電網(wǎng)穩(wěn)定水平等重要功能。該 STATCOM 接入朝陽變電站的 10kV 母線，進(jìn)而向 220kV主干電網(wǎng)提供快速可調(diào)的無功功率，以改善河南電網(wǎng)北、中和西部向東南部送電的暫態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)阻尼特性。 我國最近幾年在靜止同步補(bǔ)償器的工程應(yīng)用方面已取得了突破性的進(jìn)展。 1991 年日本 Inuyama 開關(guān)站 80MVA 基于 GTO 的 STATCOM 投入運(yùn)行， 1993 年 ShinShinano 電站的 50MVA 的 STATCOM 也投入運(yùn)行。 STATCOM 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1980 年第一個(gè)基于晶閘管的電壓源型 STATCOM 在日本誕生了，容量為20MVA。 （ 2） 在系統(tǒng)電壓很低的情況下，仍能輸出額定無功電流。20Mvar STATCOM 已于 1999 年 4 月投入運(yùn)行。 靜止同步補(bǔ)償器（ Static Synchronous Compensator－ STATCOM） 隨著 GTO、 IGBT 等大功率全控型器件的出現(xiàn)，以及相控技術(shù)、脈寬調(diào)制技術(shù)的日趨成熟 ，使得電力電子逆變技術(shù)得到快速發(fā)展，靜止同步補(bǔ)償器正是基于此技術(shù)而發(fā)展起來的，并成為當(dāng)今無功功率控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。這樣，可以根據(jù)電網(wǎng)的無功需求投切這些電容器， TSC 實(shí)際上就是斷續(xù)可調(diào)的吸收容性無功功率的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器，其伏安特性按照投入電容器組數(shù)的不同而不同，見圖)。當(dāng) TCR 與電容器同時(shí)投入時(shí)，補(bǔ)償器的電流如圖中實(shí)線所示。如圖 所示，與電容 C串聯(lián)的電感 Lf 與其構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，兼作高次諧波的濾波器，濾去由 TCR 產(chǎn)生的 11??等次諧波電流。 1977 年美國 GE 公司首次在實(shí)際電力系統(tǒng)中演示運(yùn)行了其使用晶閘管的靜止無功補(bǔ)償裝置?？梢钥闯?， 當(dāng)系統(tǒng)電壓高于參考電壓時(shí)，補(bǔ)償器產(chǎn)生感性無功電流，降低系統(tǒng)電壓 ；而當(dāng)系統(tǒng)電壓低于參考電壓時(shí)，補(bǔ) 償器則產(chǎn)生容性無功電流，提高系統(tǒng)電壓。而與飽和電抗器串聯(lián)的電容 Csc 則用以校正飽和電抗器伏安特性的斜率。 早期的靜止無功補(bǔ)償裝置是飽和電抗器 (Saturated Reactor－ SR)型的， 1967年，英國 GEC 公司制成了世界上第一批飽和電抗器型靜止無功補(bǔ)償裝置。只要改變調(diào)相機(jī)的勵(lì) 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 磁，就可以平滑地改變其輸出無功功率的大小及方向，因而可以平滑地調(diào)節(jié)所在地區(qū)的電壓，這是同步調(diào)相機(jī)相對(duì)于并聯(lián)電容器的最大優(yōu)點(diǎn)。其次，當(dāng)電容器的補(bǔ)償容量確定以后，其阻抗是固定的，因此在補(bǔ)償過程中不能跟蹤負(fù)荷需求的變化，也就是說不能實(shí)現(xiàn)對(duì)無功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。因此以并聯(lián) 電容器作為無功補(bǔ)償方式目前在國內(nèi)外均得到廣泛的應(yīng)用。 簡(jiǎn)單遺傳算法一般可以以極快的速度達(dá)到最優(yōu)解的 90%左右，但要獲得真正的最優(yōu)解則要花費(fèi)很長時(shí)間，因此對(duì)簡(jiǎn)單遺傳算法進(jìn)行改 進(jìn)來求解無功優(yōu)化問題成為研究熱點(diǎn)。事實(shí)上，模擬退火算法計(jì)算的執(zhí)行過程是一系列的“產(chǎn)生新解 判斷 接受 /舍棄”的迭代過程。 模擬退火算法最早的思想是由 Metropolis 在 1953 年提出的， Kirkpatrick 在1983 年成功將它應(yīng)用在組合最優(yōu)化問題中。 禁忌搜索算法的特點(diǎn)是采用了禁忌技術(shù)，主要有移動(dòng)、禁忌表和釋放準(zhǔn)則三個(gè)基本要 素，其基本原理為 ： 首先產(chǎn)生一個(gè)初始解 X,采用一組“移動(dòng)”操作從當(dāng) 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁 前解的鄰域 N(X)中隨機(jī)產(chǎn)生一系列試驗(yàn)解 X1,X2,… ,Xk, 選擇其中最好的解 X 作為當(dāng)前解，重復(fù)迭代，直到滿足一定的終止準(zhǔn)則。既精確地 處理整數(shù)變量以解決問題的離散性，又適應(yīng)系統(tǒng)規(guī)模而使其更加實(shí)用化，是這一方法的主要發(fā)展方向。 非線性規(guī)劃法是處理無功優(yōu)化最直接的方法，但到目前為止還沒有一個(gè)成熟的基于非線性規(guī)劃的無功優(yōu)化算法。 總體來說，線性規(guī)劃法的數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)單直觀，物理概念清晰，計(jì)算速度快，但 是線性規(guī)劃法要求目標(biāo)函數(shù)、約束方程都線性化，在線性化過程中要進(jìn)行大量的、復(fù)雜的計(jì)算以獲得各種損耗靈敏度矩陣，它在離散變量的問題上也是采用了連續(xù)化處理，這樣通過進(jìn)行各種近似處理、簡(jiǎn)化計(jì)算之后，用于無功優(yōu)化問題的求解可能會(huì)有較大的誤差，使得優(yōu)化計(jì)算結(jié)果往往不符合電力系統(tǒng)實(shí)際。這些算法經(jīng)歸納可以分為經(jīng)典的無功優(yōu)化算法和人工智能的無功優(yōu)化算法兩大類。在長距離的輸電線中合適的地點(diǎn)設(shè)置動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。中國“十一五”規(guī)劃綱要也提出了 2021— 2021 年期間單位GDP 能耗降低 20%左右、主要污染物排放總量減少 10%的約束性指標(biāo)。同時(shí)在配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中，由于缺少科學(xué)的無功優(yōu)化控制策略，電力部門憑著經(jīng)驗(yàn)控制配電網(wǎng)中的并聯(lián)電容器的情況仍然存在，使配電網(wǎng)無功和電壓得不到很好控制，增加了配電網(wǎng)有功損耗，降低了配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。如果負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)元件所需的無功功率，都由發(fā)電機(jī)提供，則需要經(jīng)過遠(yuǎn)距離輸送，這樣會(huì)增加電網(wǎng)網(wǎng)損，顯然是不合理的。配電網(wǎng)網(wǎng)損率居高不下，使得生產(chǎn)的寶貴電能白白浪費(fèi)，影響了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分。 論文建立了 STATCOM的數(shù)學(xué)模型，并采用 dq矢量變換法檢測(cè)無功電流 。而 電力 系統(tǒng)中無功負(fù)荷，特別是沖擊性無功負(fù)荷的存在，不僅增 加了各種損耗，而且嚴(yán)重影響了用戶端的電能質(zhì)量。 院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書 指導(dǎo)教師評(píng)語 （①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤ 工作態(tài)度 及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）： 成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書 評(píng)閱教師評(píng)語 （①選題的意義； ② 基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績；⑦存在問題； ⑧ 是否同意答辯等）： 成 績： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績 答 辯 情 況 提 出 問 題 回 答 問 題 正 確 基本 正確 有一般性錯(cuò)誤 有原則性錯(cuò)誤 沒有 回答 答辯委員會(huì)評(píng)語及建議成績： 答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 摘 要 隨著工業(yè)水平的不斷提高，用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來越高。 然后 ，重點(diǎn)闡述了靜止 同步補(bǔ)償器（ STATCOM）的電路結(jié)構(gòu)、工作原理以及在改善電能質(zhì)量中的具體應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 無功優(yōu)化；靜止同步補(bǔ)償器； 直接電流控制 ABSTRACT With the improvement of industrial level,customers bee stricter with the power reactive load,especially the impulsive reactive load,not only increases power loss,but also deteriorates the power quality of customers seriously,so immediate reactive power pensation is a powerful means of optimizing power flow on transmission works as well as enhancing power quality. First， the paper introduces the importance of Reactive power optimization in district power systems and establishes the mathematical shows the flow of solution to reactive power optimization with applied by geic , The STATCOM circuit diagram and work principle as well as its applications are introduced in detail in this paper. The control strate