基于遗传算法的无功电压控制分区研究

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1、YANJIUYUFENXI研究与分析基于遗传算法的无功电压控制分区研究王喜刚，翟智勇，杨海波(延安供电局，陕西延安716000)摘要：无功电压控制分区是一个非线性的大规模组合优化fg题，使用常规方法常难以得到理想的结果。首先根据电气节点间电气距离的关系，建立了电压控制分区的组合优化模型，并应用遗传算法求解该模型。算法采用基于节点编号的整数编码方式，结合电网的物理特性和十进制整数编码的特点，提出了部分映射交叉和邻近变异的操作算子；在遗传迭代结束后再引入邻域搜索技术，进一步挖掘全局最优解。最后在IEE

2、E39节点测试系统上对该方法进行了验证，结果表明该方法有效、可行。关键词：遗传算法；电力系统分区；邻近变异；邻域搜索；无功电压控制中图分类号：TM743文献标志码：A文章编号：1673-7598(2009)07—0037"04Tabu搜索法[91。本文从电压控制的角度出发，在所定0引言义的“电气距离”的基础上首次将遗传算法应用于电压控制分区，并用IEEE39节点系统验证了该方法的提高系统电压稳定水平，防止电压崩溃事故的正确性与合理性。发生是保证系统正常运作必须考虑的问题。现在欧洲电网普遍采用的分级

3、电压控制模式]，是保持电1电网划分的遗传算法设计压稳定性效果较好的手段，近年来对此方面的研究不断深入。应用遗传算法一次性将电网分成多个区域，不在电压分级控制方案中，二级电压控制是防止仅使搜索空间变大，分区数不易确定，还会造成解的电压崩溃事故的一种有效方法，能提高系统电压稳未成熟收敛。为此，本文采用二分法，先将电网分成定性和维持较好的无功储备。二级电压控制是一种两个子区域，再采用相同的方法对子区域做进一步分区控制，每一分区都有相应的二级电压控制器。划分，直到达到电网最大分区数为止，从中选出最佳二级电

4、压控制器通过监视主导节点的电压以及本分分区方案。根据聚类思想，对节点系统，系统的最区的其他信息，由主控计算机计算出每一受控机组大分区数㈣Ⅳ一取21nn，最小分区数N,~anlfY．2。应有的控制量，将该控制量直接送至各控制机组，1．1编码方式改变控制机组励磁系统的电压设定值，协调一个分设染色体P=(p，P，⋯，P，pi,P州，⋯，P)。其中区内所有控制机组的控制行为，恢复主导节点的电P．_=0，(1≤肘1且≠)为[1，】之间随机产生且不压，以改善这一分区的电压稳定性。因此，如何将系重复的整数。，P

5、，⋯，P)属于区域1，，P⋯，统分区成为二次电压控制的首要问题。P)属于区域2。目前，研究人员提出了多种电网分区方法：基于1．2染色体的交叉慢相关技术的分区，基于图论的分区l5l，利用雅克本文借鉴集成电路划分思想．提出部分映射交比矩阵结构规律的分区嘲，基于模糊聚类分析的分叉算子，即随机地选择一个交叉点。将两个父代问交区l7l。从数学优化的角度看。电力网络分区是一个组叉点后面对应各位定义为映射位，选择父代中适应合最优化问题。一些适合求解此类问题的现代启发度值较大的一个个体进行操作，将其映射位进行位式

6、方法被用在了电力网络分区上，如模拟退火法、置互换。部分映射交叉操作如图1所示。收稿日期：2009—05—02作者简介：王喜刚(198O一)，男，山西新绛人，硕士，从事继电保护方面的工作。研究与分析YANJIUYUFENXj／／<=况对初始染色体的数目、交叉概率、变异概率和循环I613752948次数等变量赋初值。lll3。2循环结束的判别l395418672判断循环是否结束，除根据循环次数外，也可以。、交叉位根据最优染色体在多少代之间保持不变来判断。在I913458672本算法中采用两者相结合的方

7、法。图1部分映射交叉示意图3．3算法流程1．3染色体的变异整个算法流程如图2所示结合电网划分的连通性约束及整数编码的特点，提出邻近变异操作算子：首先确定染色体中两区域间的相邻节点。然后从中任取一点。将其从所在区域1移至区域2。最后判断区域1的连通性，若不连通，可采用修复策略，即将与此相邻节点相连且属于区域1、使区域1不连通的点移至区域2。1．4染色体的选择鲁道夫通过马尔科夫(Markov)链方法证明．在遗传算法中保留每一代的最佳个体．则算法将收敛到最优解，故采用最优保存结合轮盘式选择策略。2遗传算

8、法的改进图2遗传算法流程图2．1遗传后邻域搜索在遗传操作迭代结束后，实施邻域搜索来进一4算例步挖掘最优解。即将两区域的相邻节点依次移至另一区域，若满足连通性且适应度减少则将其作为最根据上述思路采用Matlab语言编制程序。以优解。邻域搜索的计算次数不超过次，时间代价很IEEE39节点系统为例，验证所提的分区算法。随着小，但能进一步提高GA的局部搜索能力。待分区域节点数的变化，各遗传参数的取值也会发2。2在线分区生变化。以分区数c=2为例，群体规模为20，交叉概率在实际应用中，当负荷