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摘 要

电力系统实现无功功率的优化控制，可以改善输电系统的电压质量，减少电能传输损耗，从而降低运行成本和提高稳定运行水平。目前常用的控制手段为带负荷调压变压器、补偿电容和可调发电机。电力系统的无功优化问题是一个多变量、多约束的混合非线性规划问题，其操作变量既有连续变量也有离散变量，使得优化过程非常复杂和难以设计。本文将在现有无功优化理论和方法的基础上，运用具有全局优化能力的遗传算法实现对无功功率的优化。

关键词：遗传算法；电力系统；无功优化

Abstract

The optimization realizing idle work power controls electric system,can improve the transmission system voltage mass,cut down electric energy transmission spoilage,reduce working cost thereby and improve the operation stabilizing level.Control at present in common use is to take load to allocate the pressure transformer,to compensate capacitance and the adjustable generator.That the electric system idle work optimizes a problem is a multivariate,much constraint mixed nonlinear plan problem,the person handles a variable both have continuation variable and have the scattering variable,feasible optimization process very much,to complicated and be difficult to design that.The basis will optimize theory and method in now available idle work is listed in the main body of a book,is applies the inheritance algorithm having an overall situation optimizing an ability to realize the optimization to idle work power.

Key Words:genetic algorithm;electric power system;reactive power optimization

目 录

摘 要 II

第一章 引 言 1

1.1问题的提出 1

1.2 相关问题的研究内容现状 1

1.2.1 电力市场下无功优化规划模型的研究 1

1.2.2 无功优化算法的研究现状 1

1.3 本文所作的工作 1

第二章 无功优化概要 3

2.1 无功优化的概念 3

2.2 无功优化的特点 3

2.3 无功优化的数学模型 3

2.3.1 目标函数 3

2.3.2 功率平衡约束方程 4

2.3.3 变量约束方程 4

第三章 遗传算法 5

3.1 遗传算法的基本原理 5

3.1.1 遗传算法的术语解释 5

3.1.2 遗传算法的特点 5

3.1.3 基本遗传算法的流程 5

3.1.4 遗传算法的基本操作 6

3.2 常规遗传算法的电力系统无功优化 7

3.2.1 初始种群的产生 8

3.2.2 各参数的确定 8

3.2.3对约束条件的处理 8

3.3遗传算法的改进 9

3.3.1用GA提高无功优化的计算效率 9

第四章 遗传算法求解无功优化问题计算机实现 10

4.1 潮流计算概述 10

4.2 基本功能设计 10

4.3 潮流分析 10

4.3.1 潮流分析概述 10

4.3.2 电力系统原始数据 11

4.3.3 节点导纳矩阵的形成和修改 12

4.3.4 潮流计算的牛顿-拉夫逊法 13

4.3.5 算例 18

第五章 工作总结 22

5.1本文小结 22

5.2个人想法 22

谢 辞 23

参考文献 24

附 录1：IEEE-9节点系统接线图及相关参数 25

附 录2：程序运行成果 27

第一章 引 言

1.1问题的提出

无功优化是指系统在确保稳定运行的同时，用最少的无功功率输入电压，尽可能地改善电压质量，减少电网电压的损失。

我们通过调节发电机的端电压、变压器分接头的位置等无功补偿手段来实现对电力系统无功优化的控制。电力系统中的无功优化问题主要分为规划和运行优化两类。为了节省投资成本，通过计算无功功率补偿设备，以找到最合适的安装位置、类型和容量。我们认为无功补偿装置既然已经确定，就需要按照负荷的实际运行中的变化，来确定无功补偿装置的投切方案和变压器分接头位置等，使得电压质量能满足需要的条件，同时实现净亏损，能源消耗和运行成本最低。

所以，需要将电力系统无功优化做统一研究，本文以遗传算法对无功优化进行求解并将网损最小作为目标函数记入无功优化。

1.2 相关问题的研究内容现状

1.2.1 电力市场下无功优化规划模型的研究

随着时代的发展，我们研究无功优化数学模型并没有实质性的进展，其目标函数基本一致：扩建投资费用最小和有功网损最小（运行费用），当然也有部分考虑了以通过无功补偿后减少的有功网络损耗量最大作为目标，还有的将系统电压静态稳定性，电压越限惩罚费用考虑进去。伴随着电力市场的迅猛发展，也有把电力市场环境影响的因素考虑进无功优化中考，把无功网损也考虑为优化目标，通过减少有功功率损耗和无功功率损耗来实现整体效益最大化。

1.2.2 无功优化算法的研究现状

线性规划法、非线性规划法以及动态规划这三种是规划无功优化的主要方法。但是在实际使用和操作中也有着一定的困难，主要是因为在这些方法中需要比较复杂的理论知识和推倒能力，因此无功优化也是局限性的。随着人工智能理论的日益成熟和广泛应用，这些问题可以通过常规方法的智能化或采用常规和人工智能相结合的方法来解决。

1.3 本文所作的工作

讨论了在遗传算法方面求解无功优化问题时的一些关键问题，提出了一种比较完善的方案用来实现无功优化问题。利用Matlab进行计算机潮流程序编程实现遗传算法在无功优化问题上的应用。利用遗传算法对IEEE-9节点进行无功优化计算。

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