【正文】 、計算效率高的綜合技術(shù)是目前研究的一個趨勢。以上介紹的算法各有自己的優(yōu)點和缺點及實用范圍，使用時應(yīng)該根據(jù)實際條件來選擇算法。功率矩理論(模擬力學(xué)中力矩的定義和思想)從網(wǎng)絡(luò)負荷平衡的思想出發(fā)，建立了配電網(wǎng)優(yōu)化的功率矩模型，定義了無功一次矩、無功二次矩，提出了配電網(wǎng)電容補償?shù)臒o功矩法，解決了配電網(wǎng)電容的靜態(tài)優(yōu)化補償問題；進而又提出了期望模式下的無功矩法，解決了負荷動態(tài)變化下的無功補償問題。由于電容容量和位置方法中所用的參數(shù)不確定性．因此計算得到的結(jié)果難以確定有怎樣意義。在一些情況下，過補償將引起系統(tǒng)更多損耗。模糊概念在電力系統(tǒng)應(yīng)用中得到飛速的發(fā)展，模糊算法在無補償方面得到了大量應(yīng)用。模擬退火得到的最后解質(zhì)量和計算收斂速度依賴于退火方案的選取，若選擇不當(dāng)，則需要大量的隨機迭代，計算量大。該方法對目標(biāo)函數(shù)無特殊要求，它是一個隨機算法，以概率1漸近收斂于全局最優(yōu)解，此解與初始可行解基本無關(guān)，前提是初始溫度足夠高，溫度下降足夠慢且最終溫度足夠低。在物理系統(tǒng)中當(dāng)退火結(jié)束時，金屬能量達到最小值，同樣用于無功補償優(yōu)化時，收斂也可以找到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解。主要表現(xiàn)在群體所有個體都趨于同一狀態(tài)而停止進化，特別是隨著系統(tǒng)容量和規(guī)模增加以及補償布置的擴展，傳統(tǒng)的基于遺傳算法要求的計算作用力變得巨大；另一方面遺傳算法可以進行多點搜索得到高質(zhì)量的解，但是遺傳算法計算量大。對群體反復(fù)進行基于遺傳學(xué)的操作(選擇、交叉和變異)，根據(jù)預(yù)定的目標(biāo)適應(yīng)度函數(shù)對每個個體進行評價，依據(jù)“適者生存，優(yōu)勝劣汰”的進化規(guī)則，不斷得到更優(yōu)的群體，同時以全局并行搜索方式來搜索優(yōu)化群體中的最優(yōu)個體，求得滿足要求的最優(yōu)解。它摒棄了傳統(tǒng)的搜索方式，模擬自然界生物進化過程，采用人工進化的方式對目標(biāo)空間進行隨機化搜索。動態(tài)規(guī)劃法由于選取的狀態(tài)變量或決策變量過多，造成計算機存儲所占的內(nèi)存猛烈增加，容易造成維數(shù)災(zāi)，求解問題困難，而且此法不存在標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)構(gòu)成，因此構(gòu)造實際問題的動態(tài)規(guī)劃比較困難。其基本特點是從動態(tài)過程的總體上尋優(yōu)，將問題分階段求解，每個階段包含一個變量，它是多階段決策過程最優(yōu)化的一種方法。動態(tài)規(guī)劃法(Dynamic Programming)：線性規(guī)劃及非線性規(guī)劃等都是對于靜態(tài)問題而言，目標(biāo)函數(shù)和約束條件都與時間變量無關(guān)，而動態(tài)規(guī)劃法可處理時間因素較強的問題。該方法是通過分支一定界法不斷定界以縮小可行域，逐步逼近全局最優(yōu)解。目前非線性規(guī)劃算法不同程度存在計算量、內(nèi)存需求量大、收斂性差、穩(wěn)定性不好、對不等式的約束處理存在一定困難等問題，求解規(guī)模受到限制，其應(yīng)用受到了一定限制。二次規(guī)劃問題的主要優(yōu)點是計算時間對規(guī)模不敏感，不會隨問題規(guī)模的增大而顯著增大。對優(yōu)化中目標(biāo)函數(shù)和約束條件形式為二次函數(shù)的電力系統(tǒng)，應(yīng)用二次規(guī)劃(Sequential Quadratic Programming)算法，這是一特定形式的非線性規(guī)劃解。非線性規(guī)劃法(Nonlinear Programming)：無功補償問題是一個滿足等式和不等式約束的復(fù)雜非線性問題，因此非線性規(guī)劃法是首先考慮的解決方法。在線性化的過程中，特別是在對目標(biāo)函數(shù)的線性化過程中，由于作了一些簡化和忽略，會在一定程度上影響解的精確性。正是線性規(guī)劃這些優(yōu)點，使之成為迄今為止發(fā)展最為成熟的一種無功優(yōu)化辦法。線性規(guī)劃法(Linear Programming)：就是把目標(biāo)函數(shù)和約束條件全部用泰勒公式展開，略去高次項，使非線性規(guī)劃問題在初值點處轉(zhuǎn)化為線性規(guī)劃問題，用逐次線性逼近的方法來進行解空間的尋優(yōu)。接著就是各種傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃法，如線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法、混合整法、動態(tài)規(guī)劃法等，及圍繞這些算法的一些改進完善。早期最簡單的無功補償算法是由Neaglc和Samson提出來的，假設(shè)無功負荷沿線均勻分布，只考慮支路電流無功部分變化引起損耗減少，且忽略節(jié)點電壓變化而得到的2／3法則。 國內(nèi)外無功優(yōu)化研究方法概述 無功補償問題就是找出電容最優(yōu)補償位置及容量的問題，它是一個在滿足約束條件下求目標(biāo)函數(shù)極值的復(fù)雜非線性問題。%，它不但不創(chuàng)造財富，而且造成環(huán)境污染。(4) 節(jié)約能源、改善環(huán)境。 (3) 提高供電電壓質(zhì)量。(2) 降低功率損耗與電能損耗。進行無功補償?shù)男б嬷饕w現(xiàn)在：(1) 提高發(fā)供電設(shè)備效益。同時，隨著我國《電立法》的事實和電力市場的形成，將要求供電部門提高供電質(zhì)量，降低網(wǎng)損，不斷提高城市電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行水平。由于缺乏科學(xué)的無功電力規(guī)劃與無功補償方案，造成了無功補償裝置的布局不合理，不能達到優(yōu)化補償?shù)囊?，因而造成了下列弊端?1) 電網(wǎng)的功率因數(shù)普遍較低；(2) 電網(wǎng)的電壓質(zhì)量差，合格率低；(3) 發(fā)、供電設(shè)備效率降低，供電線損率高；(4) 影響供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。將配電網(wǎng)的實時運行、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備、用戶以及地理圖形等信息集成，構(gòu)成完整的自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)配電網(wǎng)運行監(jiān)控及管理的自動化和信息化，大大提高了配電運行管理水平，提高了供電質(zhì)量和安全可靠性。 （4）配電網(wǎng)運行管理自動化信息化。 （3）配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷完善。 （2）配電設(shè)備容量不斷提高。早期的高壓配電電線路采用6kV及以下的電壓等級，低壓配電線路等級為380/220V，有的城市地區(qū)還采用190/110V配電電壓，、23kV或35kV的電壓等級。在城市電網(wǎng)系統(tǒng)中,主網(wǎng)是指110kV及其以上電壓等級的電網(wǎng)，主要起連接區(qū)域高壓（220kV及以上）電網(wǎng)的作用配電網(wǎng)是指35kV及其以下電壓等級的電網(wǎng)，作用是給城市里各個配電站和各類用電負荷供給電源。在電力網(wǎng)中起重要分配電能作用的網(wǎng)絡(luò)就稱為配電網(wǎng)；配電網(wǎng)按電壓等級來分類，可分為高壓配電網(wǎng)（35—110kV），中壓配電網(wǎng)（6—10kV，蘇州有20kV的），低壓配電網(wǎng)（220/380V）；在負載率較大的特大型城市，220kV電網(wǎng)也有配電功能。相對于區(qū)域電力網(wǎng)來說，它的電壓等級和供電范圍均要小一些，但它在結(jié)構(gòu)上最大的特點是作為電力網(wǎng)的末端而直接和用戶相連，敏銳地反映著用戶在安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟等方面的要求。關(guān)鍵詞 配電網(wǎng)系統(tǒng)，遺傳算法，無功優(yōu)化，無功補償Abstract Reasonable reactive power pensation methods in distribution networks can keep the system39。 目前無功補償算法非常多，有傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃法，如線性規(guī)劃法、非線性規(guī)劃法、混合整法、動態(tài)規(guī)劃法等及圍繞這些算法的一些改進，也有近幾年剛興起的人工智能方法，如遺傳算法，模擬退火法，模糊集合理論、功率矩法、粒子群優(yōu)化算法等，其中遺傳算法可以通過多路徑進行全局搜索，以避免收斂于局部最優(yōu)點。畢業(yè)設(shè)計說明書基于遺傳算法的配電網(wǎng)無功補償優(yōu)化 學(xué)生姓名： 班級學(xué)號： 院、系、部： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 合作指導(dǎo)教師： Undergraduate ThesisReactive Power Optimization of Distribution Network Based on genetic algorithm 摘要 配電網(wǎng)進行合理的無功補償,能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平,降低有功網(wǎng)損, 提高網(wǎng)絡(luò)輸送容量,節(jié)約發(fā)電成本。而且由于我國配電網(wǎng)長期以來無功匱乏,尤其造成的網(wǎng)損較大,因此無功功率補償是投資少回報高的方案。本文用遺傳算法解決配電網(wǎng)無功補償優(yōu)化問題，將年運行費用最小為目標(biāo)函數(shù)，無功補償源節(jié)點注入無功為控制變量，以節(jié)點電壓為狀態(tài)變量，建立無功優(yōu)化模型，在各種負荷下找出電容的補償位置和容量。s voltage profile,reduce the active power losses of networks,increase the feeding capabilities of networks,and cut down the generating scarcity reactive of distribution network for a long time in our country,especially caused by network loss reactive power pensation is the scheme which investment less and return higher. At present,the algorithms of reactive power pensation have so many,such as traditional mathematical programming method,linear programming method,nonlinear programming method,mixed whole method,dynamic programming method and some methods based on the improvement of these years,the artificial intelligence methods recently sprong up,for example,genetic algorithm,simulated annealing,fuzzy set theory,power moment,particle swarm optimization and so can search the global by multipath and avoid local optimal this paper,a method of GA to solve optimal reactive power pensation of distribution mathematic models for reactive power optimization,in which annual operation expenses is taken as the objective function,the node reactive power injection of reactive power pensation is taken as the control variable,node voltage is used as state this mathematic models,the position of pensating capacitor and principles of pensating capacitor were fund at various load.Key words distribution network system,genetic algorithm, reactive power optimization,Reactive Power Compensation1 緒論 配電網(wǎng)的基本概念與分類配電網(wǎng)絡(luò)主要供給一個地區(qū)的用電，因而又稱地方電力網(wǎng)。配電網(wǎng)是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關(guān)、無功補償電容以及一些附屬設(shè)施等組成的。按供電區(qū)的功能來分類，可分為城市配電網(wǎng)，農(nóng)村配電網(wǎng)和工廠配電網(wǎng)等。 我國配電網(wǎng)的發(fā)展及現(xiàn)狀回顧配電系統(tǒng)發(fā)展歷程，呈現(xiàn)如下幾個主要特征： （1）配電網(wǎng)的電壓等級隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而不斷提高。隨著發(fā)電、傳輸、配送電力容量的增加，電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，輸電線路電壓等級不斷提高，中壓配電電壓也不斷規(guī)范并提高，我國中壓配電網(wǎng)電壓普遍采用10kV電壓等級，高壓配電線路電壓等級則上升到110kV（或63kV），在負荷密度特別大的城市里，220kV電壓被列為高壓配電電壓。高壓配電變壓器早期容量約數(shù)千千伏安，現(xiàn)在達到數(shù)萬千伏安，中壓配電變壓器早期容量數(shù)十千伏安，現(xiàn)在達到數(shù)百千伏安，甚至數(shù)千千伏安，高中壓配電線路主干導(dǎo)線截面又十幾平方毫米增加到240400平方毫米，并且廣泛采用節(jié)能性能好、低損耗的設(shè)備，從而適應(yīng)了用電負荷不斷增長的需求。早期配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)以放射形式為主，隨著對供電可靠性與靈活性的提高，逐步發(fā)展為今天的環(huán)形接線和多分段多聯(lián)絡(luò)結(jié)構(gòu)為主，以最大程度的減少故障引起停電。隨著計算機、通信技術(shù)的發(fā)展，配電網(wǎng)的運行管理發(fā)生了深刻的變化。 配網(wǎng)無功優(yōu)化的必要性過去由于不重視無功電力規(guī)劃和無功電力建設(shè)，以至使無功電力的發(fā)展不能適應(yīng)電網(wǎng)的要求，出現(xiàn)了有功電力和無功電力的比例失調(diào)。隨著科技的發(fā)展，人民生活水平的提高，對電能質(zhì)量的要求也越來越高。做好無功補償和優(yōu)化，它不僅對用戶的用電設(shè)備、用戶的電壓質(zhì)量提高、供電部門自身的經(jīng)濟利益、供電部門的形象的改善和服務(wù)質(zhì)量的提高大有好處，而且對節(jié)約能源、保護自然環(huán)境也有好處。由于進行無功補償，可使補償之前的配電線路中通過的無功電流減少，從而使線路的供電能力增加；由于進行無功補償，使通過變壓器的無功電流減少，從而使變壓器的功率損耗降低，其供電能力提高；由于進行無功補償，使發(fā)電機輸出的無功電流減少，從而增加了發(fā)電機的有功出力。由于裝設(shè)了無功補償設(shè)備，就可以提高線路和變配電設(shè)備的功率因數(shù)，從而有效的減少了功率損耗和電能損耗。由于裝設(shè)了電容器，變電站和用戶的電壓質(zhì)量得到了相應(yīng)的提高。我國現(xiàn)在裝機容量已超過了2億kW，如果降底線損1%，就相當(dāng)于國家少投資一個200萬kW的巨型發(fā)電廠。配電網(wǎng)網(wǎng)損占其中的70%，所以做好配電網(wǎng)無功優(yōu)化規(guī)劃的意義是顯然的。因目標(biāo)函數(shù)與約束條件的非線性、控制變量的離散性與連續(xù)性相混合等特點，其問題的關(guān)鍵集中