基于混合量子粒子群算法的电力系统无功优化

随着经济的发展和科技的进步,电力工业已逐渐成为我国的支柱性产业,如何保证电力系统的安全、经济、有效运行已经成为一个热点问题,电力系统的无功优化因为跟这一问题密切相关而备受关注。 电力系统无功优化可以实现无功潮流的合理分布,减小电力传输中的无功功率,从而提高有功功率的传输效率,降低电力系统的网络损耗,进而实现电力系统的经济运行。另外,电力系统无功优化可以有效提高电压水平,改善电能质量,并且可以增强电力系统的稳定性与可靠性。 在此背景下,本文以量子粒子群算法改进和应用为核心,开展了电力系统无功优化技术的研究,主要工作可概括如下： (1)本文对无功优化模型进行了分析,现阶段单一目标函数的模型已经不能同时满足电力系统经济性与良好电能质量的要求,针对此问题,本文建立了包含多目标函数的无功优化模型,该模型同时考虑了电力系统有功网损和电压偏差的影响。 (2)量子粒子群算法(QPSO)的运算速度快,但全局收敛性不强,易收敛的局部最优解；将局部最优位置引入QPSO形成改进的局部量子粒子群算法(SQPSO),该算法的全局搜索能力高,但是收敛速度慢。鉴于此问题,本文提出混合量子粒子群寻优策略(HQPSO),将粒子群分为主、辅两个搜索群,主搜索群采用QPSO,辅搜索群采用SQPSO,并通过一定的规则完成两个群体之间粒子的交换。该算法即利用了QPSO的快速收敛特性,又利用了SQPSO的良好全局搜索能力,因此该算法在具有较快的运算速度的基础上,保证了较高的全局搜索效率和精度。 (3)将混合量子粒子群算法应用到多目标函数无功优化模型的求解中,对IEEE-30标准节点系统进行了计算和分析。首先讨论了多目标函数中权重设置对无功优化结果的影响；其次通过分析三种算法收敛特性,验证混合量子粒子群算法具有较快的收敛速度以及较强的全局搜索能力；最后证明无功优化在降低系统网损、提高电能质量方面的有效性。 (4)对简化的山东电网算例进行了无功优化的计算与分析,验证了进行无功优化后,电力系统的经济性和电能质量均得到有效提高,该算例分析充分证实了无功优化对电力系统具有重要的实际应用意义。