專利名稱：電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)無功優(yōu)化領(lǐng)域，特別涉及電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種基于密母(MemetiC)算法的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
無功優(yōu)化，就是當(dāng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)及負(fù)荷情況給定時(shí)，通過對(duì)某些控制變量的優(yōu)化，所能找到的在滿足所有指定約束條件的前提下，使系統(tǒng)的某一個(gè)或多個(gè)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)時(shí)的無功調(diào)節(jié)手段。無功優(yōu)化問題是從最優(yōu)潮流的發(fā)展中逐漸分化出的一個(gè)分支問題。在電力系統(tǒng)中對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行無功優(yōu)化可以控制電壓水平和降低有功損耗。常用的無功/ 電壓控制手段包括調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、調(diào)整有載調(diào)壓變壓器分接頭位置、調(diào)節(jié)并聯(lián)電容器和電抗器投切組數(shù)等。無功功率運(yùn)行規(guī)劃是利用無功補(bǔ)償設(shè)備來改善系統(tǒng)無功運(yùn)行狀況，即控制電壓水平和降低有功損耗。在數(shù)學(xué)上，無功優(yōu)化是典型的多目標(biāo)優(yōu)化問題，具有多目標(biāo)性、非線性、不連續(xù)、不確定因素較多等特點(diǎn)。多變量、多約束的混合非線性規(guī)劃問題，其控制變量，既有連續(xù)變量 (發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓)，又有離散變量(有載調(diào)壓器分接頭檔位，補(bǔ)償電容器、電抗器的投切組數(shù))，求解難度很大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)背景技術(shù)中提到的多目標(biāo)優(yōu)化問題的求解復(fù)雜度高以及Memetic算法在求解多目標(biāo)優(yōu)化問題中的優(yōu)勢，本發(fā)明提出了一種基于Memetic算法的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法。Memetic算法是求解多目標(biāo)無功優(yōu)化問題的最好方法之一，Memetic算法是一種在局部最優(yōu)子空間上進(jìn)行的特殊類型遺傳搜索算法，它在遺傳算法中加入了局部優(yōu)化方法。由于遺傳算法和局部優(yōu)化方法具有互補(bǔ)性，所以，Memetic算法的性能比單獨(dú)運(yùn)行遺傳算法或局部優(yōu)化方法優(yōu)良。本發(fā)明充分利用了 Memetic算法的已有優(yōu)勢，改進(jìn)算法使其適應(yīng)于多目標(biāo)優(yōu)化問題，并將其應(yīng)用于電力系統(tǒng)的多目標(biāo)無功優(yōu)化的實(shí)際問題。電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法包括以下步驟I)為原始電網(wǎng)參數(shù)變量賦值；2)構(gòu)造由系統(tǒng)無功優(yōu)化控制變量組成的個(gè)體向量，初始化種群；3)根據(jù)已經(jīng)進(jìn)行初始化的種群和電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行潮流計(jì)算，并計(jì)算所有目標(biāo)函數(shù)值；4)改進(jìn)Memetic算法用于多目標(biāo)無功優(yōu)化；5)優(yōu)化過程結(jié)束，輸出優(yōu)化結(jié)果。所述原始電網(wǎng)參數(shù)包括電網(wǎng)固有數(shù)據(jù)、可調(diào)電壓的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、變壓器變比、 無功補(bǔ)償設(shè)備的位置、無功補(bǔ)償設(shè)備的容量以及所有控制變量約束條件和狀態(tài)變量約束條件；
電網(wǎng)固有數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、支路數(shù)據(jù)、各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷和發(fā)電機(jī)有功出力。所述無功優(yōu)化控制變量包括發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、有載調(diào)壓變壓器分接頭位置以及并聯(lián)電容器和電抗器的投切組數(shù)。所述步驟2)包括以下步驟21)由系統(tǒng)無功優(yōu)化控制變量組成個(gè)體向量；22)對(duì)種群中的所有個(gè)體向量分別隨機(jī)生成符合約束條件的初始值。所述步驟3)具體包括以下步驟31)根據(jù)步驟2)中已經(jīng)進(jìn)行初始化的種群和電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行潮流計(jì)算；32)計(jì)算步驟2)中已經(jīng)進(jìn)行初始化的種群的所有個(gè)體的所有目標(biāo)函數(shù)值，目標(biāo)函數(shù)值包括有功網(wǎng)損、電壓偏移和懲罰項(xiàng)。所述步驟31)中潮流計(jì)算的計(jì)算公式為
權(quán)利要求
1.電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟1)為原始電網(wǎng)參數(shù)變量賦值；2)構(gòu)造由系統(tǒng)無功優(yōu)化控制變量組成的個(gè)體向量，初始化種群；3)根據(jù)已經(jīng)進(jìn)行初始化的種群和電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行潮流計(jì)算，并計(jì)算所有目標(biāo)函數(shù)值；4)改進(jìn)Memetic算法用于多目標(biāo)無功優(yōu)化；5)優(yōu)化過程結(jié)束，輸出優(yōu)化結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法，其特征在于，所述原始電網(wǎng)參數(shù)包括電網(wǎng)固有數(shù)據(jù)、可調(diào)電壓的發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、變壓器變比、無功補(bǔ)償設(shè)備的位置、 無功補(bǔ)償設(shè)備的容量以及所有控制變量約束條件和狀態(tài)變量約束條件；電網(wǎng)固有數(shù)據(jù)包括電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、支路數(shù)據(jù)、各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷和發(fā)電機(jī)有功出力。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法，其特征在于，所述無功優(yōu)化控制變量包括發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓、有載調(diào)壓變壓器分接頭位置以及并聯(lián)電容器和電抗器的投切組數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟2)包括以下步驟21)由系統(tǒng)無功優(yōu)化控制變量組成個(gè)體向量；22)對(duì)種群中的所有個(gè)體向量分別隨機(jī)生成符合約束條件的初始值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟3)具體包括以下步驟31)根據(jù)步驟2)中已經(jīng)進(jìn)行初始化的種群和電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行潮流計(jì)算；32)計(jì)算步驟2)中已經(jīng)進(jìn)行初始化的種群的所有個(gè)體的所有目標(biāo)函數(shù)值，目標(biāo)函數(shù)值包括有功網(wǎng)損、電壓偏移和懲罰項(xiàng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟31)中潮流計(jì)算的計(jì)算公式為
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟4)具體包括以下步驟41)根據(jù)Pareto支配概念，比較個(gè)體向量的優(yōu)劣，并按照快速排序法構(gòu)造種群的非支配解集，尋找每次迭代中出現(xiàn)的Pareto最優(yōu)解；42)計(jì)算非支配解集中個(gè)體擁擠度距離；43)按照Pareto支配關(guān)系中的比較關(guān)系更新精英集，同時(shí)結(jié)合個(gè)體擁擠度距離控制精英集的大??；44)按Memetic算法進(jìn)行個(gè)體進(jìn)化，即更新各控制變量的值，重新構(gòu)造優(yōu)化方案；45)判斷種群優(yōu)化終止條件是否滿足，若收斂條件滿足，轉(zhuǎn)入步驟5)，否則，返回步驟41)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法，其特征在于，所述個(gè)體擁擠度是指種群中給定個(gè)體周圍的個(gè)體密度；個(gè)體擁擠度距離是指在h維目標(biāo)空間中，取個(gè)體 C沿著每個(gè)目標(biāo)的兩邊相鄰個(gè)體之間的水平距離，并將C個(gè)這樣的水平距離相加作為個(gè)體C 的擁擠距離dco
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法，其特征在于，所述Pareto支配概念包括以下概念1)Pareto支配關(guān)系S指所有可行解組成的集合，對(duì)于第一決策變量u和第二決策變量 V,且u e S, V e S,若滿足
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于電力系統(tǒng)無功優(yōu)化領(lǐng)域的電力系統(tǒng)多目標(biāo)無功優(yōu)化方法。本發(fā)明通過改進(jìn)Memetic算法以適應(yīng)多目標(biāo)優(yōu)化，并應(yīng)用于電力系統(tǒng)的多目標(biāo)無功優(yōu)化問題，最終求解多目標(biāo)問題的Pareto最優(yōu)解集；判斷算法收斂條件是否滿足，若滿足則優(yōu)化結(jié)束并輸出優(yōu)化結(jié)果。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提出了解決多目標(biāo)無功優(yōu)化問題的一種算法，在發(fā)揮Memetic算法融合了局部搜索和進(jìn)化計(jì)算、具有較高的全局搜索能力等已有優(yōu)勢的同時(shí)，更適于解決多目標(biāo)問題，提高了搜索效率并改善了算法的魯棒性。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102611119SQ20121006726
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者李元誠, 李彬 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)