【正文】 定擾動(dòng)變量和控制變量，就可運(yùn)用功率方程式(24)解出狀態(tài)變量。只是對(duì)這種系統(tǒng)，變量數(shù)將增加為6個(gè)，其中擾動(dòng)變量、控制變量、狀態(tài)變量各為2個(gè)。狀態(tài)變量一般都以列向量x表示。其中，、主要受、的控制, 、主要受、的控制?？刂谱兞砍Ｒ员硎?。余下的八個(gè)變量中，電源發(fā)出的有功、無(wú)功功率是可以控制的自變量。它們稱為不可控變量或擾動(dòng)變量。因此，除非已知或給定其中的八個(gè)變量，否則將無(wú)法求解。電源發(fā)出的有功、無(wú)功功率、。將式(24)中的第一、二式相加，第三、四式相加，又可以得到這個(gè)系統(tǒng)的有功、無(wú)功功率平衡關(guān)系 (25)可見(jiàn)，這些都是關(guān)于母線電壓、和相位角、或相對(duì)相位角的非線性函數(shù)。于是 (22) (23)如果令 并帶入式(23)展開(kāi)，將有功、無(wú)功功率分別列出，可得 (24)這些都是這個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的功率方程。 功率方程。如果已知的是各節(jié)點(diǎn)電流，就可以直接解線性的節(jié)點(diǎn)電壓方程。 改變支路參數(shù)這種情況相當(dāng)于切除一條導(dǎo)納為的支路并增加一條導(dǎo)納為的支路，所以與節(jié)點(diǎn)、有關(guān)元素應(yīng)做如下修改：= ；= ；==5)原有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、之間的變壓器的變比由變?yōu)?。這時(shí)由于沒(méi)有增加節(jié)點(diǎn)數(shù)，節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的階數(shù)不變，但與節(jié)點(diǎn)、有關(guān)元素應(yīng)做如下修改： =；=；== 增加支路3)在原有網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)、之間去掉一條支路。增添對(duì)角元，由于在節(jié)點(diǎn)處只有一條支路，=，新增的非對(duì)角元==，原矩陣中的對(duì)角元將增加=。以下介紹幾種修改方法：1)原有網(wǎng)絡(luò)引出一條支路，同時(shí)增添一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改在電力系統(tǒng)計(jì)算中，往往要計(jì)算不同運(yùn)行狀況下的潮流，例如，某電力線路或變壓器投入前后的狀況，以及某原件參數(shù)改變前后的運(yùn)行狀況。而且，由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)所連接的支路數(shù)總有一定限度，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，非零元素相對(duì)越來(lái)越少，節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的稀疏度也會(huì)越來(lái)越高。 接入理想變壓器后的等值電路 Π形等值電路支路以導(dǎo)納表示 總之，節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的形成十分簡(jiǎn)捷，只要確定了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就可以通過(guò)其網(wǎng)絡(luò)的等值電路直觀的寫(xiě)出。(4)網(wǎng)絡(luò)中的變壓器，仍可按上述原則計(jì)算。(3)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的對(duì)角線元素等于各該節(jié)點(diǎn)所連接導(dǎo)納的總和。通常情況下取大地編號(hào)為零，作為參考節(jié)點(diǎn)。 形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣根據(jù)定義求取節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣時(shí)，僅需注意以下幾點(diǎn)：(1)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣是方陣，一般也是對(duì)稱矩陣。顯然，=。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣非對(duì)角線元素 (=1,2，…；=1,2，…；≠)為互導(dǎo)納。 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣對(duì)角線元素(=1,2，…)為自導(dǎo)納。網(wǎng)絡(luò)中有接地支路時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓通常就是指該節(jié)點(diǎn)的對(duì)地電壓；沒(méi)有接地支路時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓可指該節(jié)點(diǎn)與某一被指定為參考節(jié)點(diǎn)之間的電壓差。節(jié)點(diǎn)注入電流可認(rèn)為是各節(jié)點(diǎn)電源電流與負(fù)荷電流之和，并規(guī)定了電源流向網(wǎng)絡(luò)的注入電流為正。 注： 節(jié)點(diǎn)注入電流列向量； 節(jié)點(diǎn)電壓的列向量； 階節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。鑒于此，以下只介紹節(jié)點(diǎn)電壓方程。因電力系統(tǒng)的等值電路中有較多的接地支路，節(jié)點(diǎn)電壓方程數(shù)遠(yuǎn)小于獨(dú)立的回路方程數(shù)。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算不常采用割集電壓方程。在電力系統(tǒng)研究中，遺傳算法具有隨機(jī)搜索、靈活高效、穩(wěn)定、多目標(biāo)處理和對(duì)復(fù)雜因素進(jìn)行處理等優(yōu)點(diǎn)[27]。在電力系統(tǒng)技術(shù)中,這一應(yīng)用已經(jīng)覆蓋了負(fù)荷預(yù)測(cè),電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與規(guī)劃,電力系統(tǒng)的進(jìn)度安排與調(diào)度,單位投入和其它電力系統(tǒng)控制問(wèn)題[2324]。在許多情況下，遺傳算法表現(xiàn)得優(yōu)于傳統(tǒng)的優(yōu)化算法[2122]。它是利用目標(biāo)函數(shù)本身的信息建立尋優(yōu)方向，因此不要求函數(shù)的連續(xù)性和可導(dǎo)性，有能力在一個(gè)復(fù)雜的、多極值點(diǎn)、具有不確定性的空間中尋找全局最優(yōu)解[20]。他不但建立并完善了整個(gè)GA體系，而且將其應(yīng)用到優(yōu)化、搜索及機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域，為GA的發(fā)展拓展了天地[19]。1975年左右美國(guó)密執(zhí)安大學(xué)教授John H. Holland等研究出了具有開(kāi)創(chuàng)意義的遺傳算法理論和方法?；旌险麛?shù)規(guī)劃可以較好地處理離散性整數(shù)問(wèn)題，但在實(shí)際中由于操作復(fù)雜而得不到推廣應(yīng)用[1618]。非線性規(guī)劃能直接處理非線性的目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)，但非線性規(guī)劃還沒(méi)有一個(gè)成熟的算法，現(xiàn)有算法存在計(jì)算量大、收斂性差、穩(wěn)定性不好等問(wèn)題。這些方法都有各自的優(yōu)越性，也有一定程度的局限性[15]。因此研究無(wú)功優(yōu)化與控制問(wèn)題具有重要意義。電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化與控制是保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、提高電壓質(zhì)量的重要措施，對(duì)指導(dǎo)調(diào)度人員安全運(yùn)行和計(jì)劃部門(mén)進(jìn)行電網(wǎng)規(guī)劃具有重要意義。無(wú)功功率的流動(dòng)將在電網(wǎng)中產(chǎn)生壓降，造成電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓偏移。無(wú)功功率的最優(yōu)分布包括無(wú)功功率電源的最優(yōu)分布和無(wú)功功率負(fù)荷的最優(yōu)補(bǔ)償兩個(gè)方面[10]。電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化控制是指在滿足各種電力系統(tǒng)運(yùn)行條件的約束下，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行盡量少的無(wú)功補(bǔ)償，使電力系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓得到最大限度的改善，系統(tǒng)的有功網(wǎng)損降低，達(dá)到提高電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性的目的[6]。最優(yōu)潮流是指當(dāng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和負(fù)荷情況都已給定時(shí)，調(diào)節(jié)可利用的控制變量(如發(fā)電機(jī)輸出功率、可調(diào)變壓器抽頭等)來(lái)找到能滿足所有運(yùn)行約束的，并使系統(tǒng)的某一性能指標(biāo)(如發(fā)電成本或網(wǎng)絡(luò)損耗)達(dá)到最優(yōu)值下的潮流分布[24]。提供安全、可靠、穩(wěn)定、環(huán)保的電能是現(xiàn)今電力系統(tǒng)發(fā)展的首要目標(biāo)。 genetic algorithm目 錄1 緒論 1 背景與意義 1 現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 12 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算問(wèn)題及其方程求解方法 3 電力網(wǎng)絡(luò)方程 3 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 4 形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 4 節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的修改 5 功率方程及其迭代解法 7 功率方程 7 變量的分類 8 節(jié)點(diǎn)的分類 10 牛頓拉夫遜法潮流計(jì)算方法 11 牛頓拉夫遜法 11 牛頓拉夫遜法潮流計(jì)算過(guò)程 12 潮流計(jì)算的基本流程 15 牛頓拉夫遜法潮流計(jì)算程序源代碼 163 電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題及其遺傳算法優(yōu)化求解 17 無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題描述及其模型 17 遺傳算法的理論基礎(chǔ) 18 遺傳算法基本原理及操作過(guò)程 18 適應(yīng)度函數(shù)定標(biāo) 18 初始解的形成 19 遺傳操作 20 基于遺傳算法的無(wú)功優(yōu)化與電壓控制實(shí)現(xiàn)的步驟 214 算例分析 26 IEEE30節(jié)點(diǎn)系統(tǒng) 26 潮流計(jì)算結(jié)果 26 算例分析 265 結(jié)論與展望 29參考文獻(xiàn) 30附錄A 牛頓拉夫遜法程序流程圖 33附錄B 牛頓拉夫遜法潮流計(jì)算程序源代碼 34附錄C 遺傳算法無(wú)功優(yōu)化matlab程序 401 緒論 背景與意義電能是現(xiàn)今社會(huì)最主要的能源，人們工作生活中都離不開(kāi)電能。關(guān)鍵詞：牛頓拉夫遜法，無(wú)功優(yōu)化，遺傳算法REACTIVE POWER OPTIMIZATION BASED ON GENETIC ALGORITHMABSTRACT Reactive power with reasonable optimization and control of Power system can not only improve the stability of power system, but also effectively reduce network losses and save energy. It ensures the safety and economic operation of power systems and improve the voltage quality. It is important for planning departments on grid reactive power scheduling. Reactive power optimization focuses on mathematical models and optimization algorithms. The mathematical model is selected depending on the focus of problemsolving. Optimization algorithm is concentrated in improving the calculation speed and improve the convergence performance. This paper selects the active power loss minimum objective function as a mathematical model, the constraints of mathematical model are each node of the injected active and reactive power equality constraint and the node voltage and reactive power of generator output, adjustable transformer ratio, parallel capacitance pensation, the generator terminal voltage within the respective upper and lower limits of the inequality constraints, optimization method using genetic algorithms. Design Cartesian coordinate Newton Raphson power flow calculation method and genetic algorithm matlab calculate the reactive power optimization procedures. Through a numerical example of the IEEE 14 node system, we can draw reactive power optimization based on genetic algorithm can effectively reduce system loss and improve voltage level and verify the algorithm have unique advantages to solve multivariable, nonlinear, discontinuous, multiconstraint problem.Key words: Newton Raphson method。設(shè)計(jì)和編制了牛頓拉夫遜直角坐標(biāo)matlab潮流計(jì)算程序以及遺傳算法無(wú)功優(yōu)化的matlab潮流計(jì)算程序。無(wú)功優(yōu)化的核心問(wèn)題主要集中在數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化算法兩方面，其中數(shù)學(xué)模型問(wèn)題是根據(jù)解決問(wèn)題的重點(diǎn)不同來(lái)選取不同的目標(biāo)函數(shù)；而優(yōu)化算法的研究則大量集中在提高計(jì)算速度、改善收斂性能上。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 基于遺傳算法的無(wú)功優(yōu)化與控制 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于遺傳算法的無(wú)功優(yōu)化與控制畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 基于遺傳算法的無(wú)功優(yōu)化與控制摘 要電力系統(tǒng)無(wú)功功率的有效優(yōu)化與合理控制既能提高電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的電壓質(zhì)量，也能有效減少網(wǎng)損，節(jié)約能源，是保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施,對(duì)電網(wǎng)調(diào)度和規(guī)劃具有重要的指導(dǎo)意義。本文選取有功網(wǎng)損最小作為數(shù)學(xué)模型的目標(biāo)函數(shù)，數(shù)學(xué)模型的約束條件有各節(jié)點(diǎn)的注入有功、無(wú)功功率的等式約束和各節(jié)點(diǎn)電壓、發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功功率、可調(diào)變壓器變比、并