36500字硕士毕业论文基于免疫机制蚁群算法理论的电力系统无功优化研究
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：36500字
论点：无功,优化,算法
论文概述：
本文首先介绍了无功优化领域研究的内容及其研究现状，分析了电力系统潮流计算的方法，建立了以有功网损最小为目标函数的无功优化数学模型，然后主要对引入免疫机制的蚁群算法在无功优
论文正文：
第一章引言
1.1课题的研究背景和意义
近年来，随着国民经济的快速发展，面向企业和居民生活的电视大学数量大幅增加，中国电力工业发展迅速，全国装机发电能力和电力设施以前所未有的速度增长，国家对电网建设的投资也在不断增加。电力工业是国民经济的重要基础产业。它与社会生产和生活密切相关。因此，其安全性和经济性越来越受到重视。无功优化是保证电力系统安全、提高经济运行的重要手段之一。电压是电能质量的主要指标。确保电压质量是电力系统规划、设计和运行管理的重要任务。目前，我国城市电网供电能力不足，电网结构薄弱，可靠性差，不适应当前经济发展，电网电压指标不尽人意。城市电网普遍存在低电压或高电压问题。除了不合理的电网结构外，主要原因是再供电不足或过多。因此，必须采取有效的电压调节措施来提高电压水平。
无功功率优化旨在通过调整无功功率流的分布，减少网络中有功功率的损失，并保持最佳电压水平。无功潮流分布是否合理不仅关系到。电力系统为电力用户提供电能质量，也直接影响电网运行的安全性和经济性。然而，目前无功补偿的起点往往在用户方，这远远不够。相反，应进行合理的无功优化规划，以便无功负载可以在本地或附近得到补偿，从而实现本地平衡。在计划的第一年和“十二五”期间，我国的工业化和城市化进程将进一步推进。国民经济的平稳快速发展必将带动电力需求的持续增长。全国装机容量预计将增加近5亿千瓦，全社会用电量将增加约2万亿千瓦。随着电网容量的不断增加，电网对无功容量的要求也会相应提高。因此，合理分配无功潮流对解决我国电网无功补偿问题、保证电网运行的安全性与高质量元件的可靠性相比、降低损耗和节能等具有重要意义。
1.2无功优化问题的研究现状
电力系统无功优化问题是一个多变量、多约束的混合非线性问题，其运行变量包括连续变量和离散变量。例如，发电机、电容器和静止无功补偿器的无功功率是连续变量，而变压器的抽头位置、补偿电抗器和电容器的切换是离散变量。现代电网包含大量节点和出线，规模相对较大。电力系统无功优化的这些特点使得优化过程非常复杂。电力系统无功优化属于最优潮流的一个分支。自20世纪60年代初以来，随着电力系统规模的不断扩大和一些重大事故的发生，电力系统无功优化受到了国内外电力研究者的广泛关注。目前，主要有两种优化方法:常规优化算法和智能优化算法。
1.2.1常规优化算法解决
电力系统无功优化的常规方法主要包括线性规划、非线性规划、混合整数规划和动态规划。这种优化方法从一定的初始点开始，按照一定的轨迹不断改进当前解，最终收敛到最优解。
(1)线性规划方法
一般的线性规划方法在理论上比较完备。经过多年的发展，该方法已经成熟，并已广泛应用于电力系统无功优化。单纯形法是求解电力系统无功优化线性规划模型最常用的方法。它是丹齐格在1947年提出的，并已被多次改进。单纯形法本质上是一个迭代过程，即从可行解集中的一个极点移动到另一个相邻极点，直到确定某个极点是最优解。然而，在求解大规模线性规划问题时，单纯形法往往需要多次迭代才能收敛。K~arkar在1984年提出了一种求解线性规划的新方法——内点法(interior point method)，它是指每个迭代点都是可行域内的内点的算法。该方法具有良好的理论性质，即多项式时间算法，在实际应用中比单纯形法具有更明显的优势，已广泛应用于电力系统无功优化等地方。当线性规划问题的规模较大，优化问题的约束和变量增加时，内点法在迭代次数、收敛性和计算速度上比单纯形法有更大的优势。
第二章电力系统无功优化及其数学模型
2.1电力系统运行的特点和要求
电力系统是由发电、输电、配电和用电各个环节组成的整体。与其他工业系统相比，电力系统的运行具有以下特点:
(1)电力是最方便的能源，被各行各业使用。因此，电力供应的中断也将影响国民经济的所有部门，而由于初级电力供应不足而给国民经济造成的损失远远大于初级电力的电费。
(2)瞬态过程非常短。电力系统中的某处故障会将光波传播到整个系统，从一种运行模式到另一种运行模式的转换过程也非常短。
(3)一般来说，电能的生产、传输、分配和消耗不能大量储存。目前，大量电能无法储存。也就是说，发电厂在任何时候产生的功率必须等于当时电气设备消耗的功率和网络损失的功率之和。
第3章电力系统的潮流计算................................28-36
3.1概述..............................28
3.2潮流计算的数学模型..............................28-31[/溴/] 3.2.1节点功率方程..............................28-29
3.2.2电力系统的节点类型..............................29-30
3.2.3潮流计算的约束..............................30-31
3.3牛顿-拉夫森法..............................31-33
3.4 P-Q分解法..............................33-36
第四章蚁群算法和免疫算法的理论基础..............................36-49 [/BR/] 4.1蚁群算法..............................36-42[/溴/] 4.1.1蚁群行为描述..............................36-38
4.1.2基本蚁群算法的机理原理..............................38
4.1.3蚁群算法的特点..............................38-40
4.1.4蚁群算法的数学模型..............................40-42
4.2免疫算法..............................42-49
第五章结合免疫机制蚁群算法..............................49-58
5.1免疫蚁群算法设计思想..............................49
5.2无功优化免疫蚁群算法设计..............................49-51
5.2.1抗体代码..............................49-51
5.2.2免疫算子设计..............................基于免疫蚁群算法的51 [/BR/] 5.3无功优化..............................51-54
5.4 IEEE 30总线示例分析..............................54-58
结论
电力系统无功优化是保证电网安全、经济运行和优质供电的重要有效手段。无功优化问题是一个多变量多约束混合非线性规划问题，使得蚁群算法更适合无功优化问题的研究。首先介绍了无功优化领域的研究内容和研究现状，分析了电力系统潮流计算方法，建立了以最小有功损耗为目标函数的无功优化数学模型，然后重点研究了免疫蚁群算法在无功优化中的应用。经过研究，我们得到以下结论:
(1)将免疫机制引入蚁群算法，形成免疫蚁群算法，可以充分利用蚁群算法的并行性、正反馈性、快速性、随机性和全局收敛性，最终提高求解效率，找到更好的可行解。
(2)混合算法的抗体基因采用整数编码，直接采用十进制整数和实数编码，可以避免编解码过程，减少占用内存量，提高计算速度。
(3)潮流计算采用P-Q分解法，可以节省计算时间。
参考
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