论文总字数：28765字

摘 要

配电网的无功优化是一个多目标优化问题，其优化目标可以包括调节电压偏移､降低网络有功损耗､降低馈线节点负序电流和零序电流等。与此同时，系统的安全运行过程必须受到不同条件的约束。为了改善这种情况，各种优化算法起到了至关重要的作用。随着现代计算机技术､数学领域的飞速发展，各种无功优化方法层出不穷，两种方法各有优点和缺点。本文提出了PSO-ACO混合算法的大致思路和步骤，并总结分析了混合算法的相对优势。将电力系统无功优化调整后，可发现系统的有功功率损耗有显著减少，除此之外还能提高电网的电压质量，这些改善对系统的稳定运行和经济效益具有重大影响。

PSO粒子群算法比较轻易落进落入部分的最优质的解，并且还有在后期收敛的进展缓慢的问题，而ACO蚁群算法由于需要在路途中收集信息素从而使得找寻时间过长，本文提出混合算法(PSO-ACO)即使用粒子群算法结构简单且参数设定较少的长处，以及蚁群算法的强大全局搜索能力，来结合惩罚函数构建相关的配电网无功优化模型。

在综合考虑系统安全和经济运行后，本文构筑了相关无功优化的数学模型，该数学模型是以电力系统运行成本来搭建。通过减少有功的网络损耗及其他损耗，可以使电力系统实现在以电压越界及发电机越界等的约束条件下的经济运行。本论文将IEEE33节点测试系统进行试验，使用PSO-ACO混合算法来分析系统的无功化是否得到改善提高。实验结果表明，混合算法在收敛速度以及稳定性上均有良好效果，可以有效解决配电网的无功优化问题。

关键词 ：配电网，无功优化，粒子群算法，蚁群算法

Abstract

Reactive power optimization of distribution network is a multi-objective optimization problem. Its optimization objectives can include adjusting voltage offset， reducing network active loss， reducing feeder node negative sequence current and zero sequence current. Meanwhile， the safe operation must be restrained by diverse conditions. In order to improve this condition，various optimization algorithms play a crucial role. With the rapid improvement of contemporary computer technology and mathematics， various reactive power optimization methods emerge one after another， each with its own merits and defects. This article elaborates the general train of thoughts of PSO-ACO hybrid algorithm and analyzes the merits of it， comparing with other methods. The reactive power optimization of the power system could efficiently cut down the active power wastage of the system, it could also increase the voltage quality of the power grid， which means extremely significant for the steady of operation and the economic benefit of the whole system.

Particle swarm optimization is not hard to fall into the problem of local optimal solution and it has slow pace of process as well. The time is too long for ant colony algorithm to seek out and collect the most rational solution due to the need to accumulate pheromone. This article elaborates that a hybrid algorithm (PSO- ACO) uses the particle swarm algorithm to have a more simple structure and fewer parameters， and the powerful global search ability of the ant colony algorithm， combined with the penalty function to construct the relevant reactive power optimization model of the distribution network.

After taking into account the system safety and economic operation comprehensively， this paper builds a mathematical model of related reactive power optimization， which is built by the operating cost of the power system. Via reducing active network losses and other losses， the power system could be operated economically under restrains like voltage crossing and generator crossing. In this article， the IEEE33 node test system is selected as the optimization object， and the PSO-ACO hybrid algorithm is used to analyze the system for reactive power. The last results illustrate the hybrid algorithm has benefit effects on convergence speed and stability， which can effectively solve the reactive power optimization problem of distribution network

Key Words： Distribution network，Reactive power optimization，Particle swarm optimization ，Ant Colony Algorithm.

目录

摘要 III

Abstract IV

第一章 绪论 1

1.1论文研究背景 1

1.2国内现状分析 1

1.3现存问题 2

1.4本文主要工作 2

第二章 配电网无功优化的具体分析 3

2.1无功优化的基本思路 3

2.2无功优化的特点 3

2.3 实现无功优化的传统方法 3

2.3.1非线性规划法（NLP） 3

2.3.2线性规划方法 3

2.3.3混合整数规划方法 4

2.3.4动态规划法 4

2.4人工智能优化算法 4

2.4.1模拟火退算法（SA）（Simulate Anneal) 4

2.4.2遗传算法（GA） 4

2.4.3 PSO粒子群优化算法 4

2.4.4 ACO蚁群优化算法 5

2.5配电系统的前推回代法 5

第三章 优化模型及方案 7

3.1电力市场下的无功优化模型 7

3.2从网路损耗及电压品质角度的无功优化模型 7

3.3无功功率的常见控制方法 8

3.3.1改变发电机端的电压 8

3.3.2改变无功功率的分布 8

3.3.3改变可调变压器的变比 8

3.3.4加装无功补偿设备 9

3.4无功优化数学模型 9

3.5本文适用的数学目标函数 9

第四章 PSO-ACO混合算法研究 11

4.1 PSO算法 11

4.1.1 PSO算法概述 11

4.1.2 PSO算法原理 11

4.1.3 PSO算法步骤 12

4.2 ACO算法 13

4.2.1 ACO算法概述 13

4.2.2 ACO算法原理 13

4.2.3 ACO算法步骤 13

4.3 PSO-ACO混合算法 15

4.3.1 PSO-ACO混合算法原理 15

4.3.2前期PSO粒子群算法进行快速搜索 15

4.3.3后期ACO蚁群算法搜索全局 15

4.3.4 PSO-ACO混合算法基本步骤 16

第五章 仿真与结果分析 18

5.1系统仿真的基本参数 18

5.2仿真结果分析 21

5.3总结 24

致谢 25

参考文献 26

附录 28

第一章 绪论

1.1论文研究背景

一直以来电能都是科学技术进步、经济总量增加的重要原动力，因此被应用在了机械、化学、卫星等数个领域。在人们的日常中，电能更是被具体运用在了通讯工具、家用电器、交通工具等方面，将人们的生活变得更加便利，有着无比重要的地位。从一定程度来讲，电能的品质决定了人们生活的品质，若未来想要提高生活水平，保障电能的质量是必要条件，而影响电能的重要因素就是电压和无功。具体来讲，当电力系统无功过剩时，系统运行的电压会被增大，导致用电设备正常工作时的电压超出额定值；而当电力系统无功缺少时，系统运行的电压会被降低，导致电能传输时运行成本增大甚至途中的损耗也增大。无论是过剩还是缺少，都对设备的正常使用有着不利影响。

从结构来说，配电网位于整个电网的尾部，直接和广大用电客户联系，大部分有负荷分散且振荡不平稳的问题，而且配电网的供电半径很长，功率因素也较低，所以每年的城市线路电能电压的浪费损耗大是一个紧要事件。根据与电力系统相关的调查资料表明，一个地区的配电网电能损耗约占该地区线损的百分之三十左右。因此，若将配电网进行无功功率优化，则可以在满足用电顾客对电能的需求，在保证供电质量，维持电力系统电压稳定的同时，还能减少输送时的线损、提高地区电网运行的经济性。

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