电网自动电压控制课件

1、项目六 电网自动电压控制12任务一 无功优化与电压控制任务二 自动电压控制介绍返回任务一 无功优化与电压控制6.1.1概述电力工业是国民经济的重要基础产业，近年来我国电力工业发展迅速，已进入大电网、大机组、西电东送、南北互济、全国连网的崭新发展阶段，供电量已经基本可以满足我国国民经济和社会发展的需求，而与此同时，电能质量成为日益突出的问题。电压是衡量电能质量的重要指标之一，电压过高会危及电气设备的安全，电压过低会影响设备的正常运行。6.1.2无功优化与电压控制电压和无功功率的分布有着密不可分的关系。在许多情况下，无功功率是造成电网线路与变压器上电压损失和有功损耗的主要原因。由此可见，合理地调节

2、无功，对于提高电压质量、降低系统电网损耗(简称网损)具有重要的意义。无功优化就是其中的一个重要方面。下一页返回任务一 无功优化与电压控制 1.电压控制与无功优化的重要性1)电压控制的重要性随着电力工业的飞速发展，电力系统的规模日益扩大，其安全、经济和优质运行显得越加重要。与此同时，随着电力体制改革的深入和电力市场的开放，用电管理逐步走向市场，促使电力部门越来越重视电力系统的安全性和经济性。作为衡量电能质量的一个重要指标，电压质量对电网稳定运行、降低线路损耗、保障工农业生产安全、提高产品质量、降低用电损耗等都有直接影响。电压过高、过低或偏离一定范围都会影响用电设备的寿命和效率，严重时甚至会引起电

3、压崩溃。国内外因此导致电力系统失去负荷甚至大面积停电的事故屡见不鲜，并造成厂巨大的经济损失。上一页下一页返回任务一 无功优化与电压控制 电压稳定问题的出现是与电力系统发展的趋势紧密相关的。近年来，随着科学技术的进步，为满足日益增长的电能需求，电力系统的发展出现了许多新变化。例如，电网电压等级的升高，电力系统的互连，大容量发电机组的普遍应用，远离负荷中心的水电厂、坑口电厂、核电厂的涌现，负荷容量的集中，直流输电和新型电力电子控制装置的应用等。这些新变化对合理利用能源、提高经济效益和保护环境都有重要意义。但受环境和建设成本的限制，电网结构相对薄弱，发电设备储备量较少，系统经常运行在重负荷条件下;国

4、家对部分电力工业解除管制、实行市场化以后，电网的运行状态和当初的设计有厂很大的差别，这些都给电力系统的安全运行带来厂隐患，其中包括电压不稳定或电压崩溃引起的局部失去负荷或大面积停电。上一页下一页返回任务一 无功优化与电压控制 2)无功优化的重要性在电力系统中，电源供给用户的功率可分为有功功率和无功功率，其中有功功率是用于转换成机械能、热能、光能等部分的能量;无功功率是指在交流电能的输送和使用过程中，用于电路内电场与磁场交换的那部分能量。在电力系统中，有功功率不足将引起频率下降，而无功功率不足将引起电压下降。系统中的无功电源主要是发电机和无功补偿装置。无功补偿装置有同步调相机、静止电容器和静止补

5、偿器。无功负荷主要是异步电动机、变压器和线路无功损耗。其中异步电动机所占比重很大，变压器损耗也占了相当比重，线路电抗所消耗无功与线路等级和运行状况有关。上一页下一页返回任务一 无功优化与电压控制 2.电压无功综合控制的重要性电力系统中，电压是衡量电能质量的一项重要指标，电压波动过大，不仅影响电气设备的利用效率和使用寿命，而且会危及系统的安全稳定运行，甚至会引起电压崩溃，并造成大面积停电的严重事故。因此，保证电压质量合格，是电力系统安全优质供电的重要条件。同时，无功功率也是影响电压质量的一个重要因素，实现无功的分层、分区就地平衡，是降低网损的重要手段，因此，各级变电站承担着电压和无功调节的重要任

6、务。在变电站中利用有载调压变压器和并联补偿电容器进行局部的电压及无功补偿的自动调节，以保证负荷侧母线电压在规定范围内及进线功率因数尽可能接近1。上一页下一页返回任务一 无功优化与电压控制6.1.3无功优化基本概念1.无功优化的定义电力系统无功优化，是指当系统有功负荷、电源、潮流及网络结构给定的情况下，通过优化计算确定系统中某些控制变量的值，以找到在满足所有约束条件的前提下，使系统的某一个或多个性能指标达到最优时的运行方式。需要研究的就是在满足系统负荷需求及运行约束要求的条件下，使电网的某一个或多个指标达到最优的无功功率分布方案。上一页下一页返回任务一 无功优化与电压控制 根据所研究问题的时间跨

7、度长短，无功优化可以分为无功规划优化和无功运行优化。其中，电力系统无功规划优化主要以今后5一10年的电网规划为依据，在保证满足各种典型方式安全约束的前提下，确定最优无功补偿地点、类型和容量，从而达到经济效益最好的目的。电力系统无功运行优化主要是以当前电网运行状况为依据，在满足各种安全约束的前提下，确定最优无功补偿地点、类型和容量，保证电网电压质量，减少线路功率损耗，从而达到经济效益最大的目的。 2.无功优化的特点电力系统无功优化是一个多变量、多约束的混合非线性规划问题，其控制变量既有连续变量又有离散变量。上一页下一页返回任务一 无功优化与电压控制同时无功优化可能是一个多峰多极值问题，而不能保证

8、其是一个单峰函数，初值选取不当可能会导致问题收敛不到局部最优点，并且现代电网包含众多的节点和出线，越是电压等级低的网络，其节点数往往越多，网络越复杂。无功优化问题的突出点有:多目标性，约束条件数量多、类型多，目标函数及约束条件的非线性，控制变量的离散性，负荷及运行方式的不确定性，非凸性和多极值性，大规模，目标函数难以由控制变量表示描述等。6.1.4国内外无功优化研究现状上一页下一页返回任务一 无功优化与电压控制 1.国内外无功优化算法研究现状1962年，法国学者CarpenLie:首先提出厂建立在严格数学基础上的经济调度模式，其中包括厂电压和其他运行约束条件，这一模式后来被称为最优电力潮流(O

9、PF)问题。与经典的潮流计算、状态估计一样，可以利用电网的物理特性对OPF问题进行解锅处理，使之分解为两个子问题，即有功优化问题和无功优化问题，而无功优化问题是OPF中一个重要的组成部分。几十年来，国内外很多专家学者对此展开了大量的研究工作，提出厂大量的算法，这些算法归纳起来可分为无功优化经典算法和人工智能算法两大类)上一页下一页返回任务一 无功优化与电压控制 2.国内无功优化软件研究现状中国电力科学院研制的PSASP7. 0版OPF软件包的主要功能是在电力潮流计算的基础上进行电力系统的有功、无功优化计算，主要针对离线计算。优化的目标函数包括:电力系统网损最小、煤耗或发电费用最小、无功补偿经济

10、效益大等。提供的控制变量包括发电机的有功功率、无功功率、机端电压、负荷的无功补偿，可调压变压器的电压比等。OPF软件包目前采用的计算方法有梯度法、牛顿法及内点法)上一页返回任务二 自动电压控制介绍6. 2. 1现代电网对AVC的需求电力系统电压/无功优化与控制是提高电压合格率、降低网损、提高系统运行安全性的有效手段和重要措施。随着我国电网规模的不断扩大和用户对电能质量要求的不断提高，研究开发适合我国电网实际情况的全网电压/无功控制系统十分迫切和必要。电网自动电压控制(Avc)是目前电压/无功控制中追求的最高级形式。它集安全性和经济性于一体，可实现安全约束下的经济闭环控制，被公认为是电力系统调度

11、控制发展的最高阶段。在AVC实现过程中，全网无功优化是核心和基础，因而AVC中的无功优化对计算速度和鲁棒性有着更高要求。尽管已有许多学者对无功优化进行过深入的研究，但由于该问题本身的复杂性、控制手段的多样性和电网规模的不断扩大，找到一种合适、实用的无功优化方法仍是电力系统研究的热点之一。下一页返回任务二 自动电压控制介绍6. 2. 2电网AVC的基本原理和功能1.电网点Avc基本原理与控制结构Avc是指在正常运行情况下，通过实时监视电网电压/无功情况，进行在线优化计算，分层调节控制电网无功电源及变压器分接头，自动化调度主站对接入同一电压等级电网的各节点的无功补偿可控设留实施实时的最优闭环控制，

12、满足全网安全电压约束条件下的优化无功潮流运行，达到电压优质和网损最小。从本质上说，自动电压控制的目标就是通过对电网无功分布的重新调整，保证电网运行在一个更安全、更经济的状态。从整体上看，自动电压控制的研究工作主要集中在以下几个方面。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 (1)空间上，怎样利用电压/无功控制的区域特性将电网划分成为祸合较为松散的区域;怎样选取合适的中枢母线和控制发电机。本质上是研究如何将控制目标空间降维，使不可控问题转化为可控问题。(2)时间上，怎样设计不同控制器的时间常数;怎样将静态时间断面下的控制策略计算与随时间变化的电力系统状态结合。本质上即是研究电压控制的动态特性。(

13、3)目标上，怎样提高电网安全性和经济性;怎样在电网的安全性和经济性目标之间进行协调。这是一个研究如何合理求解控制策略的过程。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 2. AVC的原理为避免无功长距离输送或多级变压器输送，传统的电压/无功控制一般采用分散控制。在这种控制方式下，各电压控制设备(发电机、有载调压变压器、电容电抗器组)仅能获取本地信息，独立地控制本地的电压。这样的分散控制虽然响应速度快，不依赖于控制中心，但由于控制器之间无法协调，仅保证就地将电压/无功控制在一定范围内，可能会对主网的无功分布、电压水平产生不利影响。因此，不能保证就地控制对于全网来说是最好的控制方式。甚至可以肯定地说

14、，系统必然还有更好的控制方式。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 3. AVC的基本模块AVC系统是一个集散控制系统，即所谓的集中决策分层控制，具体来说，主要由一个中心控制子系统和三个分散控制子系统组成。包括省调度中心的电压/无功综合优化控制系统、地区调度中心的电压/无功综合优化控制系统、发电厂的AVC系统和变电站(主要为500 kV变电站)的AVC系统。通过调度省网上站侧以网损最小为目标函数、电压合格为约束进行优化计算，得出各个调节手段的调整目标，包括发电厂高压侧的母线电压定值、并联补偿设备的最优投切状态、主变压器的分接头最优位置，再进行调整，达到网络运行的最优状态，实现无功潮流的最优

15、分布和电压的合格，最终实现省网电压调度的自动化)上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 下面介绍省级AVC的三层控制结构。1)一级控制由控制速度快(小于30*)的发电厂组成，它们根据高压母线电压设定值进行闭环控制。电厂AVC主要有两种方式:一种是电厂监控系统具有全厂AVC功能;另一种是在电厂内增加AVQC装置，实现全厂机组的电压/无功综合自动控制。电厂AVC功能可根据调度中心下发的定值进行控制，也可自动精确跟踪根据逆调压原则制订的母线电压计划。由于发电机的电压/无功控制是连续、快速、最安全的，且具有较大的调整范围，因此主要用来控制全网的电压水平和实现电压的快速校正控制。一级控制的周期一般为1

16、0一60 s,高压母线电压控制死区不小于0. 5 kV上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 2)二级控制由地区AVC系统组成。地区AVC系统根据省调度中心下发的功率因数考核指标和低压母线电压考核指标自动控制地区范围内的220 kV , 1 101 kV变电站内主变压器分接头和并联补偿设备，保证地区电压质量和降低网损，同时协调省级AVC系统进行全网的无功电压控制。根据功率因数的考核进行并联补偿设备的控制，保证省级主力电厂有足够的无功备用来控制全网的电压水平和提高电压的稳定性，对功率因数的控制由原来的宽带控制变为窄带控制。二级控制的周期一般为1 5 min，功率因数的控制死区不小于0. 005

17、(对负荷为800 M1V的地区系统，功率因数为0. 95一0. 99时，相应的无功功率控制死区为15一34 Mvar)上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 3)三级控制由省调中心的AVC系统构成，其先通过对全网的优化计算得到电厂高压母线电压、500 kV变电站变压器分接头和并联补偿设备的投切状态，以及地区功率因数考核指标，然后通过通信网络将优化控制指标下发到电厂AVQC,500 kV变电站AVC系统、地区系统去执行. 4)三层控制的协调关系由电厂组成的一级控制利用快速和安全的控制来保证全网的优化电压水平，使高压输电系统近似在优化状态下运行。地区作为二级控制不但要提高地区电压水平和降低网损，

18、同时还要通过控制功率因数保证一级控制有足够的备用容量保证全网的电压优化控制和电压稳定。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍三级控制通过全网的优化进行总体的协调控制，通过控制500 kV主变压器分接头保证220 kV和500 kV网的总体电压水平，通过投切35 kV并联电容器和电抗器来保证220 kV和500 kV无功的分层平衡，通过对二级控制下发功率因数指标保证一级控制的顺利实施。 4. AVC的调压手段控制系统电压使其运行在安全稳定的水平是AVC追求的目标。由于电压与无功的强祸合关系，调压实际上就是调整系统的无功分布。能够影响系统无功分布的手段有调整发电机机端电压、调节有载调压变压器分接

19、头、调节并联电容器和调节电抗器投入/切除的容量。)上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 1)调节发电机机端电压发电机既能给系统提供有功功率，又能提供无功功率，是电力系统中唯一能同时提供两种功率的电源。除了能够提供有功，发电机在必要时还能够进相运行，以吸收电网中多余的无功功率。发电机具有连续可调、响应速度快的特点，而且不像无功补偿装置那样需要增加额外的投资。所有这些特点使发电机成为电压/无功控制的主要手段，是保证电压质量和无功平衡、提高电网可靠性和经济性必不可少的措施之一。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 发电机的机端电压与发电机的无功功率输出密切相关。当增加发电机的机端电压时，同时

20、也增加了发电机的无功功率输出;反之，降低发电机的机端电压，也就减少了发电机的无功功率输出甚至进相运行。因此，发电机机端电压的调节受发电机无功功率极限的限制。当发电机输出的无功功率达到其上限或者下限时，发电机就不能继续进行调压。发电机的无功输出极限与发电机的有功出力有关，有功出力较小时，无功功率调节的范围会更大，调压的能力会更强。多台机组同时进相运行还会影响系统的稳定性，因此必须做大量稳定计算确定系统安全稳定条件下安排机组进相运行。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 2)调节有载调压变压器分接头在变电站中，为了调压，目前普遍采用有载调压变压器。它通过改变高压绕组(对于三绕组变压器，还有中压

21、绕组)的分接头进行调压。当低压侧母线电压偏高时，调节分接头使得主变压器电压比增大，降低低压侧母线电压;当低压侧母线电压偏低时，调节分接头使得主变压器电压比减小，提高低压侧母线电压。这种调压方式灵活、可靠、投资较小。需要注意的是，变压器本身不产生无功功率，只是通过其分接头的调节来改变系统无功的分布。 3)应用无功补偿装置调节电压上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 在电网适当的地点接入并联无功补偿装置，能够减小线路和变压器输送的无功功率，因而可减小线路和变压器的电压损失，提高电网的电压水平，减小电网的功率损耗，提高经济效益。当系统负荷变化时，通过调节无功补偿装置输出的无功功率，就能控制电网的

22、电压。常用的无功补偿装置是并联电容器和并联电抗器，在高峰负荷时，投入并联电容器能够提高电网的电压水平，在负荷较低时，可以切除部分电容器，甚至全部切除而投入并联电抗器，防止电压水平过高。6. 2. 3国外AVC系统发展现状1968年，日本Kyushu电力公司首先在自动发电控制(A(C)系统上增加了系统AVC功能，这可以看作是从全局出发进行电压无功控制的第一步。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍在1972年国际大电网会议上，BerLitny等人提出r在系统范围内实现协调性电压控制的必要性，详细介绍厂EDF(法国电力集no)以“先导节点”“控制区域”为基础的电压分级控制方案的结构。另外，EDF

23、对原有电压分级控制方案进行了一定的改进，以适应法国电网联系日趋紧密的情况。目前在国外(主要是欧洲)，分级电压控制模式得到了普遍的应用。在这种分级电压控制方案中，电网被划分成彼此解锅的区域，一般都按空间和时间将电压控制分为几个等级，每个区域选择一到多个中枢母线和多台控制发电机。 1.法国1987年，Paul总结厂EDF在法国电网实施的二级电压控制系统的结构和实施情况。于1974年首次对二级电压控制方式进行试验，1977年决定在全国范围内推广，1979年二级电压控制器在第一个控制区域内运行，到1985年法国几乎所有的电网都装设厂二级电压控制器。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 2.意大利意

24、大利实施的是三级电压调整策略。在意大利，三级电压控制并不是直接通过实时在线计算的最优潮流实现的，而是首先通过离线的基于负荷预测的(提前一天或几小时)最优潮流，给出全天中枢母线和区域无功水平的最优预测值，在三级电压调整中求解一个加权最小偏差的二次规划问题，保证下发给二级电压控制的设定值与最优预测值之间的偏差最小。6. 2. 4国内AVC系统发展现状国内在省级电网实施Avc的任务始于湖南省，该项目于2000年开始至2003年4月完成，主要成果是建立厂湖南电网AVC的主体枢架，即建成了 省调中心AVC主控别系统和四个AVC子站(包括两个发电厂子站和两个变电所子站)。上一页下一页返回任务二 自动电压控

25、制介绍该系统采用了省调决策层与厂站执行层两层体系结构;运用了实时网络灵敏度分析技术;提出了以电压为核心的七区控制图。湖南电网AVC实施中选择从电压控制难度最大的地区入手，AVC投运后在提高电压质量方面取得了很好的效果。以地处湘西的阳塘变电站为例，2003年上半年的电压不合格点数从前一年同期的249个减少到6个，电压合格率大大提高。6. 2. 5不同电网的AVC算法比较就无功优化算法而言，目前主要可分为常规的数学规划类数值优化算法和人工智能的启发式优化算法。此外，为了充分发挥各种方法的优点，扬长避短，一些学者对混合策略也进行了研究1.常规算法上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 电力系统无功

26、优化的常规算法主要有线性规划、非线性规划、简化梯度法、二次规划法、混合整数规划法、内点法、牛顿法(光滑牛顿法、半光滑牛顿法)、动态规划法、分支定界法等，这类算法通常是从某个初始点出发，然后按照一定的轨迹不断改进当前解，最终收敛于最优解。1)线性规划法线性规划法的理论成熟、模型简单、计算速度快、收敛性好、算法稳定，可以处理大量的约束，因而被广泛地应用到电力系统无功优化中。虽然无功优化是一个非线性规划问题，但是可以采用逐次线性规划法求解非线性问题的思路，引入线性规划法。动态规划法、内点法和混合整数规划法都属于线性规划法。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 2)非线性规划法由于电力系统自身的非

27、线性，所以直接采用非线性规划法来求解无功优化问题的方法很多，其本质思想是将有约束优化问题转化为序列无约束优化问题来求解。其中最具代表性的是简化梯度法和牛顿法。3)简化梯度法简化梯度法是以极坐标形式的牛顿潮流解计算为基础，对等式约束用拉格朗日乘数法处理，对不等式约束用处理，沿着控制变量的负梯度进行寻优，具有一阶收敛性。优化仅在控制变量的子空间进行，缩小了问题的规模，这种算法原理和程序设计都比较简便，缺点是迭代点在向最优点接近的过程中会出现锯齿现象。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 4)牛顿法牛顿法是具有二阶收敛性的算法。它是基于非线性规划的拉格朗日乘数法，利用目标函数二阶导数组成的海森矩

28、阵与网络潮流方程一阶导数组成的雅可比矩阵来求解。将牛顿法与电力系统的稀疏性结合起来，大大减少了计算量。其缺点是数值的不稳定性和对函数不等式约束预估计处理的困难，而且对应控制变量的海森矩阵对角元素容易出现小值或零值，造成矩阵奇异。5)二次规划法上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 二次规划法是非线性规划法中较为成熟的一种方法，将目标函数作为二阶泰勒展开，将非线性约束转化为一系列的线性约束，从而构成二次规划优化模型，用一系列的二次规划来逼近最优解。二次规划法是处理有约束的非线性规划问题的最有效方法之一，其最大的特点是可以高效地处理不等式约束。二次规划不需要选取、调整惩罚因子，也不需要确定最佳步

29、长，比一般非线性规划方法简单、容易求解，且收敛速度快。其目标函数可以较好地适应无功优化目标函数的非线性特征，因此在无功优化中得到了广泛的应用。6)混合整数规划法上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 混合整数规划法是研究多阶段决策过程最优解的一种有效方法。其对目标函数和约束条件没有严格限制，所得的最优解往往是全局最优解。但是该方法计算量大，计算时间属于非多项式类型，随着维数的增加，计算时间会急剧增加，有时甚至是爆炸性的，不适合大规模系统的无功优化计算，通常要结合分解法来降低计算量。7)内点法内点法从初始内点出发，沿着最速下降方向，从可行域内部直接走向最优解。由于是在可行域内部寻优，故对大规模

30、线性规划问题，当约束条件和变量数目增加时，内点法的迭代次数变化较少，收敛性和计算速度均优于单纯形法。近年来许多学者对内点法进行了广泛深入的研究，新的变形算法相继出现。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍内点法按照搜索路径不同可以分为投影尺度法、仿射尺度法、降势法、路径跟踪法。其中路径跟踪法就是现在广泛使用的原一对偶路径跟踪法，也称跟踪中心轨迹法。这种方法正发展成为一般非线性规划的内点算法，是目前最有潜力的一种内点算法。8)动态规划法动态规划法是用来解决多阶段决策过程最优化问题的一种有效方法)它对目标函数和约束条件没有严格的限制，而且也可以在一定的条件下解决一些与时间无关的静态规划中的最优化

31、问题。只要人为地引入时段因素，即可将其转化为一个多阶段决策问题。动态规划法随着状态变量数目的增加会出现“维数灾”，而且实际中很难确定一个问题的动态数学规划模型，这些都限制了它的应用。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 2.人工智能算法传统的数学优化方法依赖于精确的数学模型，但精确的数学模型较为复杂，难以适应实时控制要求;而粗略的数学模型又存在较大的误差。近年来，基于对自然界和人类本身的有效类比而获得的智能方法受到了研究人员的关注。这类方法主要有人工神经网络、专家系统、模糊理论、模拟退火算法、遗传算法、禁忌算法、粒子群算法、进化规划法、多智能体算法、蚁群算法、混沌优化算法等。1)人工神经网

32、络上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 利用人工神经网络方法来解决无功优化问题时，首先利用一个求域函数将总负荷模糊化，然后将模糊化的负荷输人神经网络，得到各控制变量的隶属度，通过隶属函数解出控制变量的实际值，最后用专家系统结合灵敏度分析法来处理各边界越界的情况。该方法速度很快，只要在离线情况下训练好神经网络，就能适应于实时无功优化。但其应用效果依赖于隶属度函数的选取和神经网络训练的好坏，并且难以随运行方式或网络结构的改变而变化，且算法的学习速度一般比较慢，训练时间较长，不容易收敛或可能收敛到局部极小点等。2)专家系统上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 专家系统方法，在结合其他方法的基

33、础上，根据专家经验设置初始值，并不断调整控制参数的大小，直到取得一个比较好的解。已开发的系统大都是基于专家经验和数值计算程序的混合。将专家系统应用于无功优化的主要优点在于:以常规算法为基础，与运行人员的知识相结合后增强厂算法功能。然而，不同的专家可能有不同的经验，有时候甚至是矛盾的，这将给推理带来困难。对于规模较大、规则较多的系统，完成推理的时间就比较长，推理的速度受到限制。此外，建造和维护大型专家系统也存在困难。3)模糊理论模糊算法源于模糊集理论，利用模糊集将多目标函数和负荷电压模糊化，给出各目标函数的分段隶属函数，将问题转化为标准的线性规划和非线性规划处理。上一页下一页返回任务二 自动电压

34、控制介绍 4)模拟退火法 模拟退火法是一种基于热力学退火原理建立的启发式随机搜索算法。它使用基于概率的双向随机搜索技术，能有效地解决离散变量的组合优化问题和连续变量函数的极小化问题，能以概率1收敛到全局最优解。 5)遗传算法遗传算法本身对控制模式变量没有连续性的要求，因此可以有效地处理无功优化问题的大量离散变量。其编码方式灵活，可以有效解决无功优化的混合整数变量问题。用目标函数本身建立最优方向，无需求导求逆等复导数数学运算，可以方便地引入各种约束条件，有利于得到最优解，适合于处理混合非线性规划和多目标优化。但它需要计算大量的适应值，而且算法容易产生早熟收敛。上一页下一页返回任务二 自动电压控制

35、介绍 6)禁忌算法 禁忌算法是近年来伴随计算机技术的发展而产生的“现代启发式”优化技术。其基本思想是利用一种灵活的“记录技术”，对已经进行的优化过程进行记录和选择，指导下一步搜索方向，为避免落入局部最优，当达到局部最优解时，禁忌算法将搜索方向后退到目标退化最小的一个方向上，以此作为新的初始方向。其三个基本要素为移动、TABU表、期望水平。在配电网无功优化过程中，禁忌算法得到了广泛应用。7)粒子群算法上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 8)进化规划法大量的研究表明传统的进化规划具有与遗传算法相似的优缺点。其优点是具有通用性、鲁棒性和并行性，易于解决复杂的非线性的，尤其是难以有效建立形式化模

36、型的问题。其主要不足是计算时间较长，易早熟收敛。9)多智能体算法多智能体技术在无功优化中的应用刚刚起步，近年来被广泛应用。目前，多智能体技术主要用于提高无功控制设备之间的协调能力。Agent(智能体)是一种具有感知能力、问题求解能力，能够和系统中其他Agent通信交互来完成一个或多个功能目标的软件实体。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍它在一定环境下能独立运行，通过与环境的相互作用不断地从环境中获取知识，提高自己的处理能力。多智能体系统(MA幻是由多个松散祸合、粗粒度的Agent组成的网络结构，具备自行解决问题的能力，不存在全局的控制机构，数据是分布的，计算过程不一定同步，但可以极大地克

37、服单个Agent知识不全面、处理不准确的缺点。 10)其他算法除了上述算法以外，近年来应用比较多的还有人工鱼群算法、BOX算法、蚁群算法、混沌优化法、粒子群优化法、免疫优化算法、差异进化算法等(1)人工鱼群算法是一种基于模拟鱼群行为的随机搜索算法，通过鱼群中个体的局部寻优达到全局寻优的目的。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍 (2) Box算法源于非线性规划中的单纯形法，通过单纯形的反射与收缩来寻求最优解，属于直接搜索法。该算法不要求目标函数和控制变量具有显式函数关系，可以实现整个可行域内的寻优(3)蚁群算法通过模拟蚁群搜索食物的过程，达到求解比较困难的组合优化目的(4)混沌优化法充分利

38、用混沌变量的便利性、随机性和规律性等特点进行全局优化搜索，更易跳出局部最优解，收敛速度快，但是计算精度不高，因此，产生了一系列诸如变尺度混沌优化法的改进算法。上一页下一页返回任务二 自动电压控制介绍(5)粒子群优化法通过模拟鸟类的捕食行为，达到求解的目的，是一种基于群体优化的全局搜索算法，收敛速度快，但由于微粒种群的快速趋同效应，容易陷入局部最优。(6)免疫优化算法是基于细胞理论和网络学说所提出的。近年来，人工免疫被引入到许多工程项目中，受到了越来越多研究人员的重视。 (7)差异进化算法是最好的现代启发式算法之一，是遗传算法的一个分支，也是一种直接随机搜索方法。 3.无功优化混合算法经典的数学规划方法在求解无功优化问题时遇到的困难之一就是离散变量的规整问题。上一页下一页返回任务二