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配电网无功优化是保证系统安全、经济运行的重要手段,它可以有效地改善电压质量、降低电网损耗、提高功率因数和增强系统的稳定性。近年来由于农村大负荷用电、非线性负荷迅猛增长,加重了农电网无功配置的负担,所以通过装设大量的电容器进行无功补偿来降低农电网损耗。由于非线性设备的广泛应用,谐波污染日益严重。在谐波的作用下,农电网容易产生系统与电容器之间的谐波谐振或谐波放大,使系统的谐波畸变率变大,破坏电网的安全运行。基于此,研究谐波畸变状况下的农电网无功优化,既发挥了对基波无功的优化补偿以达到最佳降损效果,又避免了因发生谐波放大或谐振而破坏系统的运行,因而具有特别重要的意义。
针对农电网中日益严重的谐波污染问题,建立了考虑谐波因素的农电网无功优化规划数学模型,该模型在约束条件中加入了谐波潮流约束和总谐波畸变率约束。利用支路和节点分层的支路电流法计算农电网的基波潮流,逐层并行计算各层次的支路电流和节点电压,有效地提高了潮流计算的效率;建立了农电网的谐波源模型,采用一种适用于辐射状配电网的谐波潮流算法,快速、有效地计算配电网的谐波畸变指标,且所需计算时间不随网络规模的增大而显著增加;针对无功优化问题的特点,采用将免疫算法与遗传算法相结合的新搜索算法——免疫遗传算法,其借鉴生物免疫系统原理在改进交叉、变异、选择等算子的基础上,传承了遗传算法的多点搜索、处理离散变量、适用范围广等优点。同时,针对遗传算法在收敛计算后期,出于种群趋向单一化,出现早熟现象而陷入局部最优解的缺点,引入了抗体间的亲和度计算和抗体浓度的调节更新机制,保证了抗体的多样性和提高了遗传算法的全局寻优能力;改进了自适应遗传算法以提高寻优过程中优秀个体的交叉率和变异率,使优秀个体不致停滞不变;对农电网无功优化规划模型的求解,根据谐波电压与补偿电容器之问的灵敏度关系,得出了用于指导遗传算法进行寻优的灵敏度矩阵,加快了寻优速度、提高了搜索精度:最后利用Visual C++6.0研制了农电网无功优化规划软件,并对实际算例进行计算和结果分析,结果表明了所建立无功优化规七模型的合理性和免疫遗传算法的有效性。