CN104331739B - 基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于遗传算法的太空发电地面接收站无功补偿控制方法，根据太空发电及输电的原理，建立太空发电地面接收站并网的无功优化模型；对太空发电地面接收站模型中的无功补偿容量、接收功率P、节点负荷功率及节点电压等进行染色体编码，形成初始种群。计算初始种群中满足约束检验的个体的适应度值；根据初始种群中的各个体适应度值进行选择、自适应地交叉和变异，产生新一代种群；若相邻两代种群个体的最大适应度值之差的绝对值小于设定值ε，则对新种群中适应度值最大的个体进行译码，得出无功补偿的最优值。本发明方法计算速度较快，通用性强，对于太空发电地面接收站的无功优化有较高的理论意义和应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及太空发电地面接收站的无功补偿建设领域，特别涉及一种基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制方法。
背景技术
无功功率是电力系统设计运行中的一个重要因素，与电力系统能否安全稳定运行及电力经济息息相关。首先，无功功率的增加会导致电流的增大，这不仅使设备及线路的损耗增加，而且还会威胁到设备的安全运行；另外，电流和视在功率的增大也会导致发电机、变压器及其他电气设备容量的增加，同时，电力用户的启动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大，这使电网的经济运行大打折扣。近几十年来，随着经济的发展，人们对电能质量的要求越来越高，而保持适量的无功裕度是电网安全、稳定、经济运行的重要保障。
太空发电地面接收站利用天线接收功率，逆变为交流商用电时，吸收无功功率，易引起并网点的电压降落。所以电压稳定是其并网运行中普遍存在的问题。随着太空发电的兴起，并网点电压稳定问题日益严重。目前对并网所引起的电压稳定问题，通常采用在逆变母线上安装电容器组以补偿风无功需求的方法。但当地面接收功率变化或系统运行方式变化时，逆变母线电压会出现较大的波动，简单地对固定电容器组的投切不能使电压维持在允许范围之内。采用快速投切电容器组则可较好地解决这个问题，但此时需要确定电容器组的总容量、分组容量以及投切规则。目前，对此问题的研究尚停留在逆变母线并网点处加装电容器组的阶段，并未给出具体的补偿容量计算方法和投切控制方案。
因此需要一种基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制方法。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制方法。
本发明的目的之一是提出一种基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制方法；本发明的目的之二是提出一种基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制系统。
本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供的基于遗传算法的太空发电地面接收站无功补偿控制方法，包括以下步骤：
步骤一，根据太空发电站到地面接收站间的传输路径及地面接收站到用户之间的逆变关系，建立以网损最小为目标的无功优化数学模型；
步骤二，对太空发电地面接收站模型中的补偿电容、地面接收站接收功率P、节点负荷功率及节点电压进行染色体编码，形成初始种群；
步骤三，计算初始种群中满足约束检验的个体的适应度值；根据初始种群中的各个体适应度值进行选择、自适应地交叉和变异，产生新一代种群；
步骤四，若新一代种群个体的最大适应度值与上代种群中个体的最大适应度值满足关系式之差的绝对值小于设定值ε，则对新一代种群中适应度值最大的个体进行染色体解码，得到接收站模型的无功优化结果并输出；
步骤五，否则返回执行步骤三。
进一步，第一步骤中建立无功优化数学模型时，根据太空发电站到地面之间的磁层、电离层、大气层不同介质对太空发电无线传输效率的影响，按以下公式来计算逆变时消耗的无功功率：
其中，
式中，Qdc为换流器无功消耗，Mvar；Udio为换流器理想空载直流电压，kV；P为地面接收器侧直流功率，MW；μ为换相角；γ逆变熄弧角；dx为相对感性压降；Id、IdN分别为直流运行电流和额定直流电流，kA；U1为换流变压器阀侧绕组线电压有效值，kV；UdioN表示换流器理想空载额定直流电压；
按照以下公式建立以网损最低的数学模型：
(1)目标函数
(2)潮流约束方程
其中，i∈[1,N]；
上面两式中；Ui、Uj为节点的电压幅值；M表示是与所有与节点i直接相连的节点集合；P、Q分别为地面接收站接收的有功功率和逆变吸收的无功功率；PLi、QLi分别为负荷节点i的有功负荷功率和无功负荷功率；QC为并网点的无功补偿容量；Gij、Bij、δij分别为节点i、j之间的电导、电纳和电压相角差；N为节点总数；
(3)变量约束
控制变量约束QC min≤QC≤QC max；
状态变量约束Vi min≤Vi≤Vi max。
进一步，步骤二中编码时根据磁暴自然因素对接收站接收功率P的扰动、节点负荷功率的变化及节点电压波动因素；按以下方式进行编码：
(1)以编码串方式存放无功功率的数值信息，表示为Q＝[Q1，Q2，Q3...]；
(2)假定[Umin，Umax]是某一个变量Qn的取值范围，其中用L来表示1或0的二进制编码串的长度，则二进制编码的编码精度为：
(3)种群数目N：种群数目N在20到60之间。
进一步，步骤三中交换概率Pc取0.25到0.75；变异概率Pm取0.01到0.2。
本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的：
本发明提供的基于遗传算法的太空发电地面接收站无功补偿控制系统，包括太空光伏阵列、微波功率变换装置、太空发送天线、地面接收天线、地面接收站、通信系统、DC-AC变换接口和控制系统；
所述太空光伏阵列用于接收太阳光和热并转化为电能，再经过微波功率变换装置将电能转换为微波或激光，通过太空发送天线传回地球；
所述地面接收站通过地面接收天线接收微波或激光并在控制系统的控制作用下转换为电能；
所述DC-AC变换接口与地面接收天线连接并将电能转化为交流电。
所述通信系统一端与微波功率变换装置连接，另一端与控制系统连接。
进一步，所述控制系统包括无功优化数学模型生成模块、初始种群生成模块、新一代种群生成模块和无功优化判断模块；
所述无功优化数学模型生成模块，用于根据太空发电站到地面接收站间的传输路径及地面接收站到用户之间的逆变关系，建立以网损最小为目标的无功优化数学模型；
所述初始种群生成模块，用于对太空发电地面接收站模型中的补偿电容、地面接收站接收功率P、节点负荷功率及节点电压进行染色体编码，形成初始种群；
所述新一代种群生成模块，用于计算初始种群中满足约束检验的个体的适应度值；根据初始种群中的各个体适应度值进行选择、自适应地交叉和变异，产生新一代种群；
所述无功优化判断模块，若新一代种群个体的最大适应度值与上代种群中个体的最大适应度值满足关系式之差的绝对值小于设定值ε，则对新一代种群中适应度值最大的个体进行染色体解码，得到接收站模型的无功优化结果并输出。
进一步，所述无功优化数学模型生成模块中建立无功优化数学模型时，根据太空发电站到地面之间的磁层、电离层、大气层不同介质对太空发电无线传输效率的影响，按以下公式来计算逆变时消耗的无功功率：
其中，
式中，Qdc为换流器无功消耗，Mvar；Udio为换流器理想空载直流电压，kV；P为地面接收器侧直流功率，MW；μ为换相角；γ逆变熄弧角；dx为相对感性压降；Id、IdN分别为直流运行电流和额定直流电流，kA；U1为换流变压器阀侧绕组线电压有效值，kV；UdioN表示换流器理想空载额定直流电压；
按照以下公式建立以网损最低的数学模型：
(1)目标函数
(2)潮流约束方程
其中，i∈[1,N]；
上面两式中；Ui、Uj为节点的电压幅值；M表示是与所有与节点i直接相连的节点集合；P、Q分别为地面接收站接收的有功功率和逆变吸收的无功功率；PLi、QLi分别为负荷节点i的有功负荷功率和无功负荷功率；QC为并网点的无功补偿容量；Gij、Bij、δij分别为节点i、j之间的电导、电纳和电压相角差；N为节点总数；
(3)变量约束
控制变量约束QC min≤QC≤QC max；
状态变量约束Vi min≤Vi≤Vi max。
进一步，所述初始种群生成模块中编码时根据磁暴自然因素对接收站接收功率P的扰动、节点负荷功率的变化及节点电压波动因素；按以下方式进行编码：
(1)以编码串方式存放无功功率的数值信息，表示为Q＝[Q1，Q2，Q3...]；
(2)假定[Umin，Umax]是某一个变量Qn的取值范围，其中用L来表示1或0的二进制编码串的长度，则二进制编码的编码精度为：
(3)种群数目N：种群数目N在20到60之间。
进一步，所述交换概率Pc取0.25到0.75；变异概率Pm取0.01到0.2。
本发明的有益效果在于：本发明根据太空发电及输电的原理，建立太空发电地面接收站并网的无功优化模型；对太空发电地面接收站模型中的补偿容量、地面接收站接收功率P、节点负荷功率及节点电压等进行染色体编码，形成初始种群。计算初始种群中满足约束检验的个体的适应度值；根据初始种群中的各个体适应度值进行选择、自适应地交叉和变异，产生新一代种群；若新一代种群个体的最大适应度值与上代种群中个体的最大适应度值满足关系式之差的绝对值小于设定值ε，则对新种群中适应度值最大的个体进行译码，得到接收站模型的无功优化结果并输出；否则返回执行步骤。由此计算得出无功补偿的最优值。根据输出结果对逆变侧母线分组投切电容器补偿无功。本发明方法计算速度较快，通用性强，对于太空发电地面接收站的无功优化有较高的理论意义和应用价值。
同时，本发明针对接收站天线接收有功功率后，逆变为商业交流电并网方面的无功补偿。以网损最小为目标函数；考虑接收站并网输出功率、电网节点负荷功率、电网节点电压等几方面的因素；采用遗传算法优化接收站的无功补偿。
另外，本发明提出了计及磁暴扰动和负荷变化对太空发电地面接收站输出有功功率和逆变所需无功功率影响的电容器总容量计算方法，应用遗传算法确定太空发电地面接收站并网点处电容器的分组容量及其控制规则。可实现全局寻优，且计算量减少，无功补偿的总容量和分组容量计算准确，可使太空发电地面接收站母线电压保持在允许范围内运行，并且电容器动作次数最少，保证了太空发电地面接收站并网运行电压稳定。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的太空发电及并网框图；
图2为本发明的遗传算法优化无功补偿的流程框图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例1
图1为，如图所示：本发明提供的一种基于遗传算法的太空发电地面接收站无功补偿控制方法，包括以下步骤：
步骤一，根据太空发电站到地面接收站间的传输路径及地面接收站到用户之间的逆变关系，建立以网损最小为目标的无功优化数学模型；
步骤二，对太空发电地面接收站模型中的补偿电容、地面接收站接收功率P、节点负荷功率及节点电压进行染色体编码，形成初始种群；
步骤三，计算初始种群中满足约束检验的个体的适应度值；根据初始种群中的各个体适应度值进行选择、自适应地交叉和变异，产生新一代种群；
步骤四，若新一代种群个体的最大适应度值与上代种群中个体的最大适应度值满足关系式之差的绝对值小于设定值ε，则对新一代种群中适应度值最大的个体进行染色体解码，得到接收站模型的无功优化结果并输出；
步骤五，否则返回执行步骤三。
第一步骤中建立无功优化数学模型时，根据太空发电站到地面之间的磁层、电离层、大气层不同介质对太空发电无线传输效率的影响，按以下公式来计算逆变时消耗的无功功率：
其中，
式中，Qdc为换流器无功消耗，Mvar；Udio为换流器理想空载直流电压，kV；P为地面接收器侧直流功率，MW；μ为换相角；γ逆变熄弧角；dx为相对感性压降；Id、IdN分别为直流运行电流和额定直流电流，kA；U1为换流变压器阀侧绕组线电压有效值，kV；UdioN表示换流器理想空载额定直流电压；
按照以下公式建立以网损最低的数学模型：
(1)目标函数
(2)潮流约束方程
其中，i∈[1,N]；
上面两式中；Ui、Uj为节点的电压幅值；M表示是与所有与节点i直接相连的节点集合；P、Q分别为地面接收站接收的有功功率和逆变吸收的无功功率；PLi、QLi分别为负荷节点i的有功负荷功率和无功负荷功率；QC为并网点的无功补偿容量；Gij、Bij、δij分别为节点i、j之间的电导、电纳和电压相角差；N为节点总数；
(3)变量约束
控制变量约束QC min≤QC≤QC max；
状态变量约束Vi min≤Vi≤Vi max。
步骤二中编码时根据磁暴自然因素对接收站接收功率P的扰动、节点负荷功率的变化及节点电压波动因素；按以下方式进行编码：
(1)以编码串方式存放无功功率的数值信息，表示为Q＝[Q1，Q2，Q3...]；
(2)假定[Umin，Umax]是某一个变量Qn的取值范围，其中用L来表示1或0的二进制编码串的长度，则二进制编码的编码精度为：
(3)种群数目N：种群数目N在20到60之间。
步骤三中交换概率Pc取0.25到0.75；变异概率Pm取0.01到0.2。
本实施例还提供了一种基于遗传算法的太空发电地面接收站无功补偿控制系统，包括太空光伏阵列、微波功率变换装置、太空发送天线、地面接收天线、地面接收站、通信系统、DC-AC变换接口和控制系统；
所述太空光伏阵列用于接收太阳光和热并转化为电能，再经过微波功率变换装置将电能转换为微波或激光，通过太空发送天线传回地球；
所述地面接收站通过地面接收天线接收微波或激光并在控制系统的控制作用下转换为电能；
所述DC-AC变换接口与地面接收天线连接并将电能转化为交流电。
所述通信系统一端与微波功率变换装置连接，另一端与控制系统连接。
所述控制系统包括无功优化数学模型生成模块、初始种群生成模块、新一代种群生成模块和无功优化判断模块；
无功优化数学模型生成模块，用于根据太空发电站到地面接收站间的传输路径及地面接收站到用户之间的逆变关系，建立以网损最小为目标的无功优化数学模型；
初始种群生成模块，用于对太空发电地面接收站模型中的补偿电容、地面接收站接收功率P、节点负荷功率及节点电压进行染色体编码，形成初始种群；
新一代种群生成模块，用于计算初始种群中满足约束检验的个体的适应度值；根据初始种群中的各个体适应度值进行选择、自适应地交叉和变异，产生新一代种群；
无功优化判断模块，若新一代种群个体的最大适应度值与上代种群中个体的最大适应度值满足关系式之差的绝对值小于设定值ε，则对新一代种群中适应度值最大的个体进行染色体解码，得到接收站模型的无功优化结果并输出。
所述无功优化数学模型生成模块中建立无功优化数学模型时，根据太空发电站到地面之间的磁层、电离层、大气层不同介质对太空发电无线传输效率的影响，按以下公式来计算逆变时消耗的无功功率：
其中，
式中，Qdc为换流器无功消耗，Mvar；Udio为换流器理想空载直流电压，kV；P为地面接收器侧直流功率，MW；μ为换相角；γ逆变熄弧角；dx为相对感性压降；Id、IdN分别为直流运行电流和额定直流电流，kA；U1为换流变压器阀侧绕组线电压有效值，kV；UdioN表示换流器理想空载额定直流电压；
按照以下公式建立以网损最低的数学模型：
(1)目标函数
(2)潮流约束方程
其中，i∈[1,N]；
上面两式中；Ui、Uj为节点的电压幅值；M表示是与所有与节点i直接相连的节点集合；P、Q分别为地面接收站接收的有功功率和逆变吸收的无功功率；PLi、QLi分别为负荷节点i的有功负荷功率和无功负荷功率；QC为并网点的无功补偿容量；Gij、Bij、δij分别为节点i、j之间的电导、电纳和电压相角差；N为节点总数；
(3)变量约束
控制变量约束QC min≤QC≤QC max；
状态变量约束Vi min≤Vi≤Vi max。
所述初始种群生成模块中编码时根据磁暴自然因素对接收站接收功率P的扰动、节点负荷功率的变化及节点电压波动因素；按以下方式进行编码：
(1)以编码串方式存放无功功率的数值信息，表示为Q＝[Q1，Q2，Q3...]；
(2)假定[Umin，Umax]是某一个变量Qn的取值范围，其中用L来表示1或0的二进制编码串的长度，则二进制编码的编码精度为：
(3)种群数目N：种群数目N在20到60之间。
所述交换概率Pc取0.25到0.75；变异概率Pm取0.01到0.2。
实施例2
参见图1，太空发电站根据接收的太阳光和热转化为电能，再经过微波激光等方式传回地球，地面接收站将接收的电能转化为商用的交流电。由于太空传输回地面时会受到磁暴等空间自然灾害的影响，地面接收的功率不是恒定值，逆变交流时消耗的无功：
其中，
式中，Qdc为换流器无功消耗，Mvar；Udio为换流器理想空载直流电压，kV；P为地面接收器侧直流功率，MW；μ为换相角；γ逆变熄弧角；dx为相对感性压降；Id、IdN分别为直流运行电流和额定直流电流，kA；U1为换流变压器阀侧绕组线电压有效值，kV；UdioN表示换流器理想空载额定直流电压；
建立以网损最低的数学模型如下：
(1)目标函数
(2)潮流约束方程
上面两式中；Ui、Uj为节点的电压幅值；M表示是与所有与节点i直接相连的节点集合；P、Q分别为地面接收站接收的有功功率和逆变吸收的无功功率；PLi、QLi分别为负荷节点i的有功负荷功率和无功负荷功率；QC为并网点的无功补偿容量；Gij、Bij、δij分别为节点i、j之间的电导、电纳和电压相角差；N为节点总数；
(3)变量约束
控制变量约束QC min≤QC≤QC max；
状态变量约束Vi min≤Vi≤Vi max；
建模后，对种群初始化及编码。编码时综合了磁暴等自然因素对接收站接收功率P的扰动、节点负荷功率的变化及节点电压波动等因素。
(1)以编码串方式存放无功功率的数值信息，表示为：Q＝[Q1，Q2，Q3...]。
(2)假定[Umin，Umax]是某一个变量Qn的取值范围，其中用L来表示1或0的二进制编码串的长度，则二进制编码的编码精度为：
(3)种群数目N：一般种群数目N在20到160之间比较合适，此处取120。
编码完成后，设定交换、变异等概率值。交换概率Pc控制着交换操作的频率，一般Pc取0.25到0.75，此处取0.5。变异概率Pm是为了增大种群的多样性，一般Pm取0.01到0.2，此处取0.15。
参见图2，建好模型，设置好参数之后；采用遗传算法计算最优无功补偿值。计算中，若相邻两代种群的适应度差的绝对值小于设定值即停止计算，输出最优解。根据输出结果对逆变侧母线分组投切电容器补偿无功。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明所限定的精神和范围。
Claims (7)
1.基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，根据太空发电站到地面接收站间的传输路径及地面接收站到用户之间的逆变关系，建立以网损最小为目标的无功优化数学模型；
步骤二，对太空发电地面接收站模型中的补偿电容、地面接收站接收功率P、节点负荷功率及节点电压进行染色体编码，形成初始种群；
步骤三，计算初始种群中满足约束检验的个体的适应度值；设置种群个体的交换概率Pc和变异概率Pm，结合初始种群中的各个体适应度值进行选择、自适应地交叉和变异，产生新一代种群；
步骤四，若新一代种群个体的最大适应度值与上代种群中个体的最大适应度值满足关系式之差的绝对值小于设定值ε，则对新一代种群中适应度值最大的个体进行染色体解码，得到接收站模型的无功优化结果并输出；
步骤五，否则返回执行步骤三；
第一步骤中建立无功优化数学模型时，根据太空发电站到地面之间的磁层、电离层、大气层不同介质对太空发电无线传输效率的影响，按以下公式来计算逆变时消耗的无功功率：
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其中，
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<mo>&CenterDot;</mo>
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<mi>o</mi>
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</mrow>
式中，Qdc为换流器无功消耗，Mvar；Udio为换流器理想空载直流电压，kV；P为地面接收器侧直流功率，MW；μ为换相角；γ逆变熄弧角；dx为相对感性压降；Id、IdN分别为直流运行电流和额定直流电流，kA；U1为换流变压器阀侧绕组线电压有效值，kV；UdioN表示换流器理想空载额定直流电压；
按照以下公式建立以网损最低的数学模型：
(1)目标函数
<mrow>
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(2)潮流约束方程
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</mrow>
其中，i∈[1,N]；
上面两式中；Ui、Uj为节点的电压幅值；M表示是与所有与节点i直接相连的节点集合；P、Q分别为地面接收站接收的有功功率和逆变吸收的无功功率；PLi、QLi分别为负荷节点i的有功负荷功率和无功负荷功率；QC为并网点的无功补偿容量；Gij、Bij、δij分别为节点i、j之间的电导、电纳和电压相角差；N为节点总数；
Ploss表示网损功率；Vi表示节点i的电压；Vj表示节点j的电压；
(3)变量约束
控制变量约束QCmin≤QC≤QCmax；
状态变量约束Vimin≤Vi≤Vimax。
2.根据权利要求1所述的基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制方法，其特征在于：步骤二中编码时根据磁暴自然因素对接收站接收功率P的扰动、节点负荷功率的变化及节点电压波动因素；按以下方式进行编码：
(1)以编码串方式存放无功功率的数值信息，表示为Q＝[Q1，Q2，Q3...]；
(2)假定[Umin，Umax]是某一个变量Qn的取值范围，其中用L来表示1或0的二进制编码串的长度，则二进制编码的编码精度为：
式中，Umax表示变量Qn的最大取值；Umin表示变量Qn的最小取值；
(3)种群数目N：种群数目N在20到60之间。
3.根据权利要求1所述的基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制方法，其特征在于：步骤三中交换概率Pc取0.25到0.75；变异概率Pm取0.01到0.2。
4.基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制系统，其特征在于：包括太空光伏阵列、微波功率变换装置、太空发送天线、地面接收天线、地面接收站、通信系统、DC-AC变换接口和控制系统；
所述太空光伏阵列用于接收太阳光和热并转化为电能，再经过微波功率变换装置将电能转换为微波或激光，通过太空发送天线传回地球；
所述地面接收站通过地面接收天线接收微波或激光并在控制系统的控制作用下转换为电能；
所述DC-AC变换接口与地面接收天线连接并将电能转化为交流电；
所述通信系统一端与微波功率变换装置连接，另一端与控制系统连接；
所述无功优化数学模型生成模块中建立无功优化数学模型时，根据太空发电站到地面之间的磁层、电离层、大气层不同介质对太空发电无线传输效率的影响，按以下公式来计算逆变时消耗的无功功率：
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其中，
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</mrow>
式中，Qdc为换流器无功消耗，Mvar；Udio为换流器理想空载直流电压，kV；P为地面接收器侧直流功率，MW；μ为换相角；γ逆变熄弧角；dx为相对感性压降；Id、IdN分别为直流运行电流和额定直流电流，kA；U1为换流变压器阀侧绕组线电压有效值，kV；UdioN表示换流器理想空载额定直流电压；
按照以下公式建立以网损最低的数学模型：
(1)目标函数
<mrow>
<mi>F</mi>
<mo>=</mo>
<mi>min</mi>
<mi> </mi>
<msub>
<mi>P</mi>
<mrow>
<mi>l</mi>
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(2)潮流约束方程
<mrow>
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</mtable>
</mfenced>
<mo>;</mo>
</mrow>
其中，i∈[1,N]；
上面两式中；Ui、Uj为节点的电压幅值；M表示是与所有与节点i直接相连的节点集合；P、Q分别为地面接收站接收的有功功率和逆变吸收的无功功率；PLi、QLi分别为负荷节点i的有功负荷功率和无功负荷功率；QC为并网点的无功补偿容量；Gij、Bij、δij分别为节点i、j之间的电导、电纳和电压相角差；N为节点总数；
Ploss表示网损功率；Vi表示节点i的电压；Vj表示节点j的电压；
(3)变量约束
控制变量约束QCmin≤QC≤QCmax；
状态变量约束Vimin≤Vi≤Vimax。
5.根据权利要求4所述的基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制系统，其特征在于：所述控制系统包括无功优化数学模型生成模块、初始种群生成模块、新一代种群生成模块和无功优化判断模块；
所述无功优化数学模型生成模块，用于根据太空发电站到地面接收站间的传输路径及地面接收站到用户之间的逆变关系，建立以网损最小为目标的无功优化数学模型；
所述初始种群生成模块，用于对太空发电地面接收站模型中的补偿电容、地面接收站接收功率P、节点负荷功率及节点电压进行染色体编码，形成初始种群；
所述新一代种群生成模块，用于计算初始种群中满足约束检验的个体的适应度值；设置种群个体的交换概率Pc和变异概率Pm，根据初始种群中的各个体适应度值进行选择、自适应地交叉和变异，产生新一代种群；
所述无功优化判断模块，若新一代种群个体的最大适应度值与上代种群中个体的最大适应度值满足关系式之差的绝对值小于设定值ε，则对新一代种群中适应度值最大的个体进行染色体解码，得到接收站模型的无功优化结果并输出。
6.根据权利要求5所述的基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制系统，其特征在于：所述初始种群生成模块中编码时根据磁暴自然因素对接收站接收功率P的扰动、节点负荷功率的变化及节点电压波动因素；按以下方式进行编码：
(1)以编码串方式存放无功功率的数值信息，表示为Q＝[Q1，Q2，Q3...]；
(2)假定[Umin，Umax]是某一个变量Qn的取值范围，其中用L来表示1或0的二进制编码串的长度，则二进制编码的编码精度为：
<mrow>
<mi>&delta;</mi>
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(3)种群数目N：种群数目N在20到60之间。
7.根据权利要求5所述的基于遗传算法的太空发电接收站无功补偿控制系统，其特征在于：所述交换概率Pc取0.25到0.75；变异概率Pm取0.01到0.2。
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|---|---|---|---|---|
| US6578176B1 (en) * | 2000-05-12 | 2003-06-10 | Synopsys, Inc. | Method and system for genetic algorithm based power optimization for integrated circuit designs |
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2014
- 2014-10-31 CN CN201410614053.2A patent/CN104331739B/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
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|---|
| 郑州地区电网电压无功优化的研究;李晓斌;《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》;20091115(第11期);第3章 * |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |