含分布式电源的改进免疫算法配电网无功优化

科技风2019年1月水利电力
D O I：10.19392/ki.1671-7341.201903155
含分布式电源的改进免疫算法配电网无功优化
孙振1吴慧慧2
%安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232000;2.国网安徽省宿州市城郊供电公司安徽宿州234000
摘要：考虑含分布式电源配电网的特点，为实现无功优化的目标，在免疫算法的基础上，提出一种改进免疫算法。

该算法结 合免疫克隆原理，将待求问题作为抗原，把其解作为抗体。

在抗体的优化过程中，基于中心个体的划分聚类算法对抗体进行聚类，再对聚类后的抗体竞争克隆，构建小局域中优秀抗体聚类群，引入自适应算子对抗体群进行动态调整，以便能生成全局最优解。

关键词：分布式电源；配电网；无功优化；改进免疫算法
分布式电源（Distributed Generation，D G*具有投资小、清洁 环保、供电可靠和发电方式灵活等优点，[1]它作为利用可再生 能源的理想形式受到各国的重视，近几年来发展迅速。

在全球 能源供应紧张、智能电网发展的背景下，分布式电源实现了可 在生能源与传统电网的有机结合，可有效缓解能源紧张问题，同时其接入配电网也是智能电网的重要组成部分。

随着D G的渗透率在电网中不断提高，原配电网将面临新的技术问题和挑 战，在配电网的规划、运行和保护等方面都需要考虑D G接入对 整个系统的影响。

在电力系统众多经典问题中，无功优化是其 中之一，配电网无功优化的目标是利用数学方法，通过科学、合 理地调配无功调节手段，从而实现满足电网运行的各项安全、经济指标。

分布式电源接入配电网后，其系统无功优化是一个复杂的 多约束、多变量、非线性的规划问题。

在现有的免疫算法基础 上，提出一种改进免疫算法，结合分布式电源特点，考虑其接入 配电系统后的影响，利用所提改进的算法对含分布式电源的配 电网系统进行无功优化。

1无功优化数学模型
含分布式电源的配电网无功优化问题在目标函数、约束条 件等方面，从数学角度来说和传统无功优化方法是相似的，还 是一个含约束条件的优化问题，它的数学模型仍然由目标函 数、等式约束条件、不等式约束条件等构成。

[2]
目标函数:无功优化目标函数选取与传统的原理是相似 的，含分布式电源的配电网，还是以系统运行的安全性和经济 性为基础，建立有功损耗的目标函数。

其表达式如下：
min 3 = 7 = " K+ - 2//.C L&)
)-nl
其中：7为有功功率的损耗，/、/分别为节点i和y的电 压，K)为节点；和y之间的电导，&为节点；和y之间的电压相 位差，N为配电网系统支路的集合。

考虑D G的无功出力，并将其作为控制变量。

2基于改进免疫算法的配电网无功优化方法
免疫算法（Immune Algorithm，I)是以动物的免疫系统理 论为基础，建立相应的数学模型，从而设计出解决实际问题的 算法。

该算法将需要解决的问题以及约束条件作为抗原，把待 求的问题作为抗体，用抗体与抗原的亲和度来评价两者之间的 匹配度，也可利用亲和度来分析抗体与其他抗体的相似度，通 过不断地进行免疫操作，使抗体在解空间中不断地搜索和进 化，直到产生最优解。

在免疫算法的基础上，结合聚类算法，提出一种改进免疫 算法，基于免疫克隆选择原理，将待求问题作为抗原，把其解作 为抗体。

在抗体的优化过程中，基于中心个体的聚类算法对抗 体进行划分聚类，在小区域中构建优秀抗体的聚类群，再利用竞争克隆机制，使得抗体群中亲和度高且浓度低的抗体能够迅 速进行克隆选择以及扩充。

引入自适应算子对抗体群进行动 态调整，使得亲和度高的抗体变异率小而能更好地保留下来，从而使算法最后输出的结果是全局最优解。

3算例分析
本节以16节点配电网络为例。

[3]系统的基准功率为10M h，该配电网络包括16个节点，其中在节点10和节点16 各接入一个250=h的分布式电源，分布式电源的无功出力范 围为60kvar。

在该配电网络中，节点1为平衡节点，剩余的15 个节点均为P Q节点。

上图为优化前后的各节点电压相对于基准电压值的大小，对比图中两条曲线，可以清楚的看到优化后的节点电压得到提 升，其优化后的值高于优化前各节点电压值，也更加接近标准 值。

含分布式电源配电网系统的有功网损由初始值为0.416M h降低到0.411M h。

采用改进免疫算法对含分布式电 源的配电网进行无功优化，结果表明改进免疫算法能够降低网 损，并且在电压稳定方面产生积极的影响。

4结论
在免疫算法原理的基础上，提出一种改进免疫算法，以有 功损耗为目标函数，以潮流方程为约束条件，以分布式电源的 无功容量作为控制变量，利用改进型免疫算法进行求解。

通过 仿真分析，结果表明该算法具有较强的收敛性，在含分布式电 源的配电网系统中，可以降低系统有功网损，并对提高电压质 量有一定的作用。

参考文献：
$1]谢夏慧，汪讽，卢鸣凯，等.大停电后初期基于分布式电 源的配电网局部自我恢复方案[J].电网技术，2013,37 (7): 1834-1840.
[2 ]蔡尧星，粟时平，刘桂英，等.考虑多目标优化模型的含 分布式电源的无功优化[J].电测与仪表，2015，52(8 ):70-75&
[3]李晶，王素华，谷采莲.基于遗传算法的含分布式发电 的配电网无功优化控制研究[J].电力系统保护与控制，2010, 38(6) (60-63.
作者简介:孙振，男，汉族，电气工程专业在读硕士研究生。

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