基于禁忌遗传算法的油田配电网无功优化方案研究

论文摘要

近年来节能降耗越来越多地受到政府和企业的重视。由于油田采油厂配电网负荷的特殊性,普遍存在无功补偿不合理,功率因数偏低,进而导致有功损耗严重,电能质量不高,从而造成能源的浪费。配电网无功优化是保证配电网安全、经济运行的有效手段,是提高电压质量、降低网损的重要措施之一,因此研究高效、实用的配电网无功优化方法具有重要的意义。通过实地调研,本文首先确定了采油厂配电网的无功配置方法。在对常用的配电网潮流计算方法比较的基础上,选用了基于支路电流法的前推回代法,并对其进行了改进。将基本遗传算法用于配电网无功优化,通过实际算例研究找出了该算法存在的问题。在上述研究的基础上,对基本遗传算法进行了如下改进:改进适应度函数,增加个体之间适应度的差异;改进初始种群与终止判据;引入染色体查询机制,节省计算时间;引入代沟及最优插入机制,保证算法的收敛;改进交叉、变异操作,使得交叉率、变异率与进化过程相配合。将改进遗传算法与禁忌算法相结合,提出了一种禁忌遗传算法。最后将基本遗传算法、改进遗传算法、禁忌遗传算法三种方法用于胜利油田现河采油厂配电网的无功优化,结果证明禁忌遗传算法不仅在运算效率上有很大提高,而且保证了运算的精确度。因此,该算法是合理、有效的。最后,利用Matlab提供的GUI平台设计了配电网无功优化分析系统,方便了电力系统自动化专业的研究人员对各种算法进行研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 采油厂配电网存在的问题
• 1.1.2 配电网无功优化的研究意义
• 1.2 配电网无功优化概述
• 1.2.1 配电网拓扑结构
• 1.2.2 无功优化建模原则
• 1.2.3 无功优化方法综述
• 1.2.4 人工智能方法比较
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 配电网无功配置与优化模型研究
• 2.1 采油厂配电网无功配置研究
• 2.1.1 配电网无功补偿方式研究
• 2.1.2 采油厂配电网无功补偿现状
• 2.1.3 无功补偿原则与补偿方式的确定
• 2.2 配电网无功优化数学模型研究
• 2.2.1 目标函数的选取与建立
• 2.2.2 约束条件
• 第三章 配电网潮流计算方法研究
• 3.1 传统的潮流计算方法及其局限性
• 3.2 配电网潮流算法分析与比较
• 3.2.1 节点功率型算法
• 3.2.2 节点电流型算法
• 3.2.3 支路功率型算法
• 3.2.4 支路电流型算法
• 3.2.5 潮流算法比较
• 3.3 改进前推回代法
• 3.3.1 计算步骤
• 3.3.2 改进前推回代法的计算机流程
• 3.4 算法算例分析
• 第四章 基于禁忌遗传算法的配电网无功优化
• 4.1 基本遗传算法用于配电网无功优化
• 4.1.1 遗传算法简介
• 4.1.2 基本遗传算法无功优化的研究
• 4.1.3 基本遗传算法无功优化的结果分析
• 4.2 基本遗传算法的改进
• 4.2.1 目标函数及适应度的改进
• 4.2.2 改进的初始种群与终止判据
• 4.2.3 染色体查询机制
• 4.2.4 代沟与最优插入机制
• 4.2.5 改进交叉、变异操作
• 4.3 禁忌遗传算法在无功优化中的应用
• 4.3.1 禁忌算法简介
• 4.3.2 TS 与GA 相结合的实现方法
• 4.3.3 后期禁忌搜索的效果分析
• 4.4 禁忌遗传算法操作流程
• 第五章 采油厂配电网无功优化算例分析
• 5.1 采油厂配电网参数信息
• 5.2 无功优化参数选取
• 5.2.1 确定补偿信息
• 5.2.2 确定运行参数
• 5.3 计算结果比较与分析
• 第六章 无功优化图形用户界面设计
• 6.1 Matlab 用户图形界面GUI 简介
• 6.2 图形用户界面的设计
• 6.2.1 GUI 事件驱动的实现
• 6.2.2 登录界面的设计
• 6.2.3 主界面的设计
• 6.2.4 潮流计算结果显示窗口
• 6.2.5 无功优化运行界面
• 结论
• 参考文献
• 致谢