專利名稱：基于改進(jìn)差分進(jìn)化算法的電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，尤其是提高電力系統(tǒng)輸電效率、降低網(wǎng)絡(luò)損耗配置實(shí)時(shí)性運(yùn)行方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，用電負(fù)荷也急劇增加，人們對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)安全性要求也越來(lái)越高。因此，提高電力系統(tǒng)輸電效率，降低網(wǎng)絡(luò)損耗，是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門一直以來(lái)面臨的實(shí)際問(wèn)題。電壓是衡量電能質(zhì)量高低的重要指標(biāo)，電壓質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響電網(wǎng)穩(wěn)定性及電力設(shè)備的安全運(yùn)行，而電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化是保障電壓質(zhì)量的基本條件。 通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功電源的合理配置、變壓器檔位的調(diào)節(jié)，以及對(duì)無(wú)功負(fù)荷的最佳補(bǔ)償，即可以維持電壓水平，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，又可以降低有功網(wǎng)損和無(wú)功網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，因此電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化顯得尤為必要。到目前為止，尚沒(méi)有一種快速而完善的無(wú)功優(yōu)化計(jì)算方法，主要有傳統(tǒng)意義上的非線性規(guī)劃法、線性規(guī)劃法、混合整數(shù)規(guī)劃法以及動(dòng)態(tài)規(guī)劃法，以及近來(lái)興起的一些智能算法如專家系統(tǒng)、遺傳算法、模擬退火算法、PSO算法、差分進(jìn)化算法等等。無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題是個(gè)極其復(fù)雜的非線性規(guī)劃問(wèn)題，其目標(biāo)函數(shù)一般都與約束條件的非線性、控制變量的連續(xù)性與離散型相混合，電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化面臨的關(guān)鍵問(wèn)題是對(duì)非線性函數(shù)的處理、算法的收斂性以及如何優(yōu)化問(wèn)題中的離散變量。而傳統(tǒng)的優(yōu)化方法較難處理非線性規(guī)劃問(wèn)題，且其對(duì)問(wèn)題求解的初值選擇要求較高，只有初始點(diǎn)離全局最優(yōu)點(diǎn)較為接近時(shí)，才有可能找到真正的最優(yōu)，否則產(chǎn)生的解很有可能只是次優(yōu)解，且一旦問(wèn)題的規(guī)模和維數(shù)變大時(shí)，其計(jì)算時(shí)間會(huì)急劇的增加。智能算法在電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題上顯示了強(qiáng)有效的能力，但也存在著容易陷入局部最優(yōu)的問(wèn)題。隨著電力自動(dòng)化水平的不斷提高，對(duì)無(wú)功優(yōu)化提出了很高的實(shí)時(shí)性要求，因此也需要算法能在更短的時(shí)間內(nèi)快速的求出最優(yōu)解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于改進(jìn)差分進(jìn)化算法的電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化算法，該種算法具有快速、高效、穩(wěn)定的特點(diǎn)。本發(fā)明的具體步驟為a、確定優(yōu)化目標(biāo)，建立電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化模型；b、輸入配電網(wǎng)原始數(shù)據(jù)，設(shè)定改進(jìn)差分進(jìn)化算法各控制參數(shù)，并隨機(jī)生成初始種群，計(jì)算初始種群所有個(gè)體適應(yīng)度；設(shè)初始群體為< (i = 1，2，. . .，Np)，Np為種群規(guī)模，每個(gè)個(gè)體按如下公式計(jì)算得到U0ij =U1I + rand()*(Uuj -Ulj)式中rand()為
之間均勻分布隨機(jī)數(shù)；<、<分別為第j個(gè)變量的上限和下限；j = 1，2，. . .，D，D為無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題中控制變量的個(gè)數(shù)；C、對(duì)種群個(gè)體按適應(yīng)度從大到小進(jìn)行排序，設(shè)定前Ns個(gè)個(gè)體為優(yōu)良群體；
d、變異操作以優(yōu)良群體中隨機(jī)個(gè)體為基向量，引導(dǎo)變異向量的產(chǎn)生， Vf1 =<+廠叱-略&祐eP-，式中，Pelite為優(yōu)良群體。e、交叉操作根據(jù)優(yōu)良群體各維變量的分布區(qū)間，對(duì)優(yōu)良群體信息進(jìn)行提取，從而通過(guò)對(duì)當(dāng)前個(gè)體各維信息與群體信息的比較，來(lái)確定當(dāng)前個(gè)體該維變量與變異向量的交叉概率。優(yōu)良群體的分布區(qū)間信息提取如下
權(quán)利要求
1. 一種基于改進(jìn)差分進(jìn)化算法的電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化方法，在實(shí)時(shí)性運(yùn)行中提高電力系統(tǒng)輸電效率、降低網(wǎng)絡(luò)損耗配置，其步驟包含a、確定優(yōu)化目標(biāo)，建立電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化模型；b、輸入配電網(wǎng)原始數(shù)據(jù)，設(shè)定改進(jìn)差分進(jìn)化算法各控制參數(shù)，并隨機(jī)生成初始種群，計(jì)算初始種群所有個(gè)體適應(yīng)度；設(shè)初始群體為< (i = 1，2，. . .，Np)，Np為種群規(guī)模，每個(gè)個(gè)體按如下公式計(jì)算得到U^j -U1j + randQ*{u1^ -U1j)C、對(duì)種群個(gè)體按適應(yīng)度從大到小進(jìn)行排序，設(shè)定前Ns個(gè)個(gè)體為優(yōu)良群體；d、變異操作以優(yōu)良群體中隨機(jī)個(gè)體為基向量，引導(dǎo)變異向量的產(chǎn)生， Vf1 =<+汽<-略&祐，式中，Pelite為優(yōu)良群體；e、交叉操作根據(jù)優(yōu)良群體各維變量的分布區(qū)間，對(duì)優(yōu)良群體信息進(jìn)行提取，從而通過(guò)對(duì)當(dāng)前個(gè)體各維信息與群體信息的比較，來(lái)確定當(dāng)前個(gè)體該維變量與變異向量的交叉概率；優(yōu)良群體的分布區(qū)間信息提取如下 對(duì)于所有個(gè)體< (i e [Ns+1, N])的每一維變量叫，若取值范圍在[mjl，mJh]的個(gè)體數(shù)少于Ns/%則認(rèn)為該優(yōu)良群體信息是可靠的，“k”設(shè)為1，否則認(rèn)為不可靠，“k”設(shè)為0 ；對(duì)于目標(biāo)個(gè)體< 中的第j維變量％，當(dāng)其在群體信息的取值范圍[！Ily Π!」之外時(shí)，無(wú)論該維群體信息是否可靠，都以概率1與變異向量進(jìn)行交叉；若Hij在群體信息的取值范圍之內(nèi)，當(dāng)該維群體信息可靠時(shí)，僅以極其微小的概率進(jìn)行交叉，而當(dāng)該維群體信息不可靠時(shí)，則以0. 5的概率與變異向量進(jìn)行交叉；對(duì)于個(gè)體每一維元素IV交叉概率如下 f、計(jì)算交叉生成的試驗(yàn)向量的適應(yīng)度，并將其與目標(biāo)向量進(jìn)行比較，適應(yīng)度高者成為下一代個(gè)體， 1 "W,其他g、判定是否滿足收斂條件，若滿足，則退出循環(huán)，輸出無(wú)功優(yōu)化結(jié)果；否則，返回步驟
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于改進(jìn)差分進(jìn)化(IDE)算法的電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化方法。包括以下步驟建立電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化模型；輸入電網(wǎng)參數(shù)，形成初始種群，計(jì)算種群所有個(gè)體的適應(yīng)度；對(duì)種群個(gè)體按適應(yīng)度從大到小排序，設(shè)定前Ns個(gè)個(gè)體為優(yōu)良群體；以優(yōu)良群體為基向量，引導(dǎo)群體變異操作；提取優(yōu)良群體信息，以此確定個(gè)體各維變量的交叉概率，指導(dǎo)種群的交叉操作，生成試驗(yàn)向量；比較試驗(yàn)向量與目標(biāo)個(gè)體的適應(yīng)度，優(yōu)者成為下一代個(gè)體，從而生出新一代群體。本發(fā)明的方法收斂速度快、計(jì)算精度高、穩(wěn)定性好、能有效地求解電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題，可用于電力系統(tǒng)提高電力系統(tǒng)輸電效率、降低網(wǎng)絡(luò)損耗配置實(shí)時(shí)性運(yùn)行控制中。
文檔編號(hào)G06N3/00GK102222919SQ20111013006
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者劉志剛, 曾學(xué)強(qiáng) 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)