開(kāi)題報(bào)告--基于改進(jìn) pso 的電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化分析

1、<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告</p><p>　姓名學(xué)號(hào)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化</p><p>　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目基于改進(jìn) PSO 的電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化分析</p><p>　一．課題來(lái)源及研究的目的和意義</p><p>　隨著科技的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，能源越來(lái)越受到人們的重視，且已經(jīng)達(dá)到國(guó)家戰(zhàn)略</p>

2、<p>　的地位。為了滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的需要，目前全國(guó)范圍內(nèi)電力聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)正在向大</p><p>　機(jī)組、大電網(wǎng)、超/特高壓以及遠(yuǎn)距離輸電發(fā)展。其中電壓的質(zhì)量是保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定</p><p>　運(yùn)行的重要決定因素之一，而電力系統(tǒng)的電壓水平取決于系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡，即系</p><p>　統(tǒng)中無(wú)功電源的無(wú)功輸出要等于在額定電壓下系統(tǒng)負(fù)荷還有系統(tǒng)無(wú)功損耗

3、的無(wú)功需</p><p>　求。</p><p>　無(wú)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(guò)對(duì)某些控制變量的優(yōu)化,</p><p>　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</p><p>　最優(yōu)時(shí)的無(wú)功調(diào)節(jié)手段。隨著時(shí)代的發(fā)展，電網(wǎng)電壓水平得到不斷改善,無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備</p>

4、<p>　的容量基本上與新增發(fā)電設(shè)備的容量相適應(yīng),但是仍然存在一些問(wèn)題,如一些電網(wǎng)在輕</p><p>　載時(shí)電壓過(guò)高的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,局部地區(qū)甚至超過(guò)設(shè)備的允許規(guī)定,嚴(yán)重影響了設(shè)備的</p><p>　安全運(yùn)行;重載時(shí)電壓較低,影響了用戶的正常生活。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展, 電網(wǎng)規(guī)模越</p><p>　來(lái)越大, 電壓?jiǎn)栴}越來(lái)越復(fù)雜, 出現(xiàn)電壓崩潰并發(fā)

5、展成全網(wǎng)性事故的可能性也正在逐</p><p>　漸增加。因此,為了保證電能質(zhì)量和提高電網(wǎng)的電壓合格率,就應(yīng)增強(qiáng)對(duì)電壓無(wú)功的調(diào)控</p><p>　能力。合理地運(yùn)用電壓無(wú)功的調(diào)節(jié)手段,使電力部門及用戶總體設(shè)備的運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到最</p><p>　佳狀態(tài)。而且隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高,無(wú)功優(yōu)化控制將越來(lái)越得到人們的</p><p>　重視

6、。系統(tǒng)無(wú)功分布的合理與否直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定, 并且和經(jīng)濟(jì)效益</p><p>　有著密切的聯(lián)系。一方面, 如果系統(tǒng)的無(wú)功不足, 將使電壓水平低下, 一些工廠和家庭</p><p>　的電器不能正常運(yùn)行, 而且系統(tǒng)一旦發(fā)生擾動(dòng), 就可能使電壓低于臨界電壓, 產(chǎn)生電</p><p>　壓崩潰, 從而導(dǎo)致系統(tǒng)因失去同步而瓦解的災(zāi)難性事故。<

7、/p><p>　因此，在電網(wǎng)合理規(guī)劃中，通過(guò)無(wú)功優(yōu)化，力求得到最為合理的無(wú)功功率分布方案，</p><p>　使系統(tǒng)某個(gè)或多個(gè)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的運(yùn)行方式。 在現(xiàn)代大電網(wǎng)中，所面臨的優(yōu)化難</p><p>　點(diǎn)是隨著日趨壯大的電網(wǎng)規(guī)模和復(fù)雜的運(yùn)行方式使輸電功率變化和高壓線路的投切都</p><p>　將引起很大的無(wú)功功率變化，系統(tǒng)對(duì)無(wú)功功率和電壓的

8、調(diào)節(jié)和控制能力的要求越來(lái)越</p><p>　高，調(diào)度難度為電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。無(wú)功潮流分布是否合理，將直</p><p>　接決定電壓質(zhì)量的好壞，一方面關(guān)系到電力系統(tǒng)向電力用戶提供電能質(zhì)量的優(yōu)劣，另</p><p>　一方面關(guān)系到電網(wǎng)自身運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此，如何能增加無(wú)功優(yōu)化的有效性</p><p>　保障電力系統(tǒng)的安

9、全性和經(jīng)濟(jì)性是目前電力系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)Ｗ⒌臒狳c(diǎn)問(wèn)題之一，其重要性</p><p>　已得到了全球的廣泛關(guān)注。</p><p>　二．國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析</p><p>　在配電系統(tǒng)中，無(wú)功補(bǔ)償?shù)氖侄屋^多，每種配置方法都有各自的適用場(chǎng)合。而變電</p><p>　站集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、桿上無(wú)功補(bǔ)償、用戶終端分散補(bǔ)償這四種方式是配電系&

10、lt;/p><p>　統(tǒng)中使用較多的無(wú)功補(bǔ)償手段。而選取何種優(yōu)化算法是電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化所需直接面</p><p>　對(duì)的核心問(wèn)題。到目前為止，國(guó)內(nèi)外許多專家學(xué)者對(duì)電網(wǎng)的無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化問(wèn)題作了大</p><p>　量的研究分析，研究表明：選取合適的優(yōu)化算法更能有效的完成無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的要求。</p><p>　　由電網(wǎng)無(wú)功功率優(yōu)化問(wèn)題自身的特點(diǎn)可知，無(wú)

11、功功率優(yōu)化問(wèn)題的變量既涉及到非連 續(xù)的變量，也涉及到連續(xù)變量，是一種含有多個(gè)約束條件、多個(gè)參數(shù)變量混合型非線 性組合優(yōu)化求解問(wèn)題，因此無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化求解過(guò)程很復(fù)雜，但究其關(guān)鍵可知，此類問(wèn) 題的關(guān)鍵在非線性函數(shù)如何處理、離散變量如何解決以及算法收斂性上。很多研究者 自上世紀(jì)六十年代起，開(kāi)始在電網(wǎng)的無(wú)功功率補(bǔ)償優(yōu)化中運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)和它的一些延伸 學(xué)科，隨著研究的深入，一些傳統(tǒng)數(shù)學(xué)優(yōu)化算法逐漸形成建立，這些算法中比較典型 的算法有數(shù)學(xué)規(guī)劃法，其中動(dòng)

12、態(tài)規(guī)劃方法、非線性和線性規(guī)劃法，還有混合性規(guī)劃法 等是數(shù)學(xué)規(guī)劃法中比較成熟和應(yīng)用比較廣泛的幾種方法，目前學(xué)術(shù)界的研究重點(diǎn)是如 何去改進(jìn)這些算法，使其更準(zhǔn)確，更貼近研究問(wèn)題實(shí)際，更好地服務(wù)于實(shí)際。但是， 此類算法是有致命點(diǎn)存在的，那就是結(jié)果的獲得依賴于數(shù)學(xué)模型的精確的建立、初始 值的良好選取、參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)性選擇，但在實(shí)際計(jì)算中這些要求做到的難度較大，再加 上這類算法對(duì)離散型變量和不等式約束的處理上存在困難，專家學(xué)者又開(kāi)始尋求探索 新的算法。

13、近些年，一些科學(xué)家通過(guò)對(duì)自然社會(huì)的一些自適應(yīng)現(xiàn)象進(jìn)行觀察研究，得 到了一些啟示，</p><p>　　到目前為止，針對(duì)電力系統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題還無(wú)法找到既理想又實(shí)用的解決方式， 因此如何在已有研究成果的基礎(chǔ)上繼續(xù)完善、改進(jìn)和探索新的求解方法，是電力系統(tǒng) 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所面臨的一個(gè)函待解決的問(wèn)題。</p><p>　　三．主要研究?jī)?nèi)容與預(yù)期目標(biāo) 本課題將針對(duì)電力系統(tǒng)中的無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題，改進(jìn)了粒子群算法

14、并將其應(yīng)用到實(shí)際問(wèn)</p><p>　　題中去。將系統(tǒng)的有功損耗作為目標(biāo)函數(shù)，以最小的消耗作為優(yōu)化目標(biāo)，建立配電網(wǎng) 的無(wú)功規(guī)劃優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型?？紤]到系統(tǒng)仿真過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)電壓越限和發(fā) 電機(jī)無(wú)功出力越限，對(duì)其以罰函數(shù)的方式進(jìn)行處理。 針對(duì)非線性程度較高復(fù)雜程度較 大的無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題，設(shè)計(jì)了引入平均極值的復(fù)合速度模型以及利用調(diào)節(jié)因子來(lái)控制個(gè) 體極值與平均極值的作用。通過(guò)這種方式，能有效的控制粒子間信息的傳播速度

15、，增 加粒子群內(nèi)個(gè)體的信息共享，從而避免了由于粒子間信息傳播過(guò)快而陷入局部最優(yōu)。。 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)算例的仿真，對(duì)該算法進(jìn)行驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明這種算法在技術(shù)上均可行 且效果較好。</p><p>　　四．研究方法與進(jìn)度安排 研究方法</p><p>　?。?）.通過(guò)校園網(wǎng)、知網(wǎng)等官方網(wǎng)站查閱下載電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化分析的相關(guān)論文期刊，學(xué) 習(xí)粒子群算法的思想與算例，圖書(shū)館借讀有關(guān) Matlab 電力系統(tǒng)分

16、析與設(shè)計(jì)等關(guān)于軟 件使用的書(shū)籍。</p><p>　?。?）借鑒國(guó)內(nèi)外對(duì)于粒子群算法的修正與優(yōu)化措施，加以比較學(xué)習(xí)原理并在仿真平臺(tái) 上予以實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　研究步驟</b></p><p>　　（1）掌握電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化的基本原理，認(rèn)真閱讀相關(guān)文獻(xiàn)了解國(guó)內(nèi)外目前對(duì)電力系 統(tǒng)無(wú)功分析研究的情況，掌握影響無(wú)功補(bǔ)償方式的原因及相應(yīng)措

17、施。</p><p>　?。?）學(xué)習(xí)粒子群算法的相關(guān)知識(shí)，掌握粒子群算法的基本原理，在此基礎(chǔ)上了解粒子 群算法的各種優(yōu)化算法，并加以比較、改進(jìn)。</p><p>　?。?）通過(guò)學(xué)習(xí) MATLAB 相關(guān)書(shū)籍，掌握 MATLAB 仿真軟件中的使用方法，通過(guò)學(xué) 習(xí)相關(guān)算法案例加深理解。</p><p>　?。?）通過(guò)仿真結(jié)果來(lái)驗(yàn)證改進(jìn)算法的適用性。</p>

18、<p><b>　　進(jìn)度安排</b></p><p>　　（1）第一～三周：了解目前電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化的研究背景、研究現(xiàn)狀、意義以及存在 的問(wèn)題；</p><p>　　（2）第四～五周：比較傳統(tǒng)的無(wú)功優(yōu)化算法如遺傳算法、Tabu 算法、模擬退火算法、 禁忌搜索法、粒子群算法等的優(yōu)缺點(diǎn)，并進(jìn)行分析比較；</p><p>　?。?）第六～七

19、周：建立了地區(qū)電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化的改進(jìn)粒子群算法數(shù)學(xué)模型；</p><p>　?。?）第八～十一周：結(jié)合具體算例，對(duì)算法模型進(jìn)行驗(yàn)證。</p><p>　?。?）第十一～十三周： 整理論文、準(zhǔn)備答辯。</p><p>　　五．為完成課題已具備和所需的條件</p><p>　　（1）知網(wǎng)、同方等網(wǎng)站上有眾多國(guó)內(nèi)外對(duì)該課題研究的文獻(xiàn)，資源豐富，可供參考

20、。</p><p>　　（2）所需的仿真軟件（Matlab2016b）已下載安裝好，對(duì)軟件的使用，有書(shū)籍可以參 考。</p><p>　　六．預(yù)計(jì)研究過(guò)程中可能遇到的困難和問(wèn)題，以及解決的措施</p><p>　　困難與問(wèn)題：在 MATLAB 軟件上采用改進(jìn)粒子群算法對(duì)某系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化的仿 真。</p><p>　　解決措施：查閱 MATL

21、AB 軟件使用的相關(guān)書(shū)籍和運(yùn)用 MATLAB 仿真無(wú)功優(yōu)化的算法 案例，請(qǐng)教老師或者研究生學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐。</p><p><b>　　七．主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] Venkatesh B,Sadasivam G, Khan M A ． A new optimal reactive power scheduling method for loss m

22、inimization and voltage stability margin maximization using successive multi-objective fuzzy LP technique[J]．IEEE Transactions on Power Systems, 2000, 15(2)：</p><p><b>　　844-851.</b></p>&

23、lt;p>　　[2] 陳宏偉. 電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化的研究現(xiàn)狀和展望 [J]. 電氣應(yīng)用，25(12):1-7.</p><p>　　[3] 復(fù)合最優(yōu)模型微粒群優(yōu)化算法研究及應(yīng)用 [J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，28(7):1-3.</p><p>　　[4] 劉桂龍，王維慶 ，張新燕等。 無(wú)功優(yōu)化綜述 [J]. 電力學(xué)報(bào)，2010,25(5):372-376. [5] 盛四清，遠(yuǎn)樹(shù)

24、平. 基于粒子群算法的電力系統(tǒng)無(wú)功規(guī)劃 [J]. 電網(wǎng)技術(shù),</p><p>　　2009, 25(6): 16-20.</p><p>　　[6] 江岳文，陳沖，溫步瀛. 隨機(jī)模擬粒子群算法在風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償中的應(yīng)用 [J].</p><p>　　電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2008, 28(13): 47-52.</p><p>　　[7] 陳

25、衍. 電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 [M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2007.</p><p>　　[8] 劉麗軍,李捷,蔡金錠. 基于強(qiáng)引導(dǎo)粒子群與混沌優(yōu)化的電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化 [J]. 電 力自動(dòng)化設(shè)備, 2010, 30(4): 1-5.</p><p>　　[9] 杜歡，趙波. 鄰域拓?fù)淞Ｗ尤簝?yōu)化算法在電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化中的應(yīng)用 [J].</p><p>