news 2026/1/20 4:08:45

用禁忌搜索算法解决配电网无功优化问题

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张小明

前端开发工程师

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用禁忌搜索算法解决配电网无功优化问题

禁忌搜索算法解决配电网无功优化问题对应的MATLAB源码,有对应的参考资料。 电力系统配电网的无功优化规划是保证配电网安全、经济运行的一项有效手段,是降低网损、提高电压质量的重要措施。 因此,电力系统配电网无功优化规划问题的研究,既具有理论意义,又具有工程实际应用价值。 配电系统最优规划问题是一个复杂的非线性组合优化问题,至今未得到很好的解决。 Tabu搜索(TS—Tabu search)算法是近年来出现的用于求解组合优化问题的一种高效的启发式搜索技术。 本文采用固定并联电容器作为研究对象对系统进行无功补偿,并利用智能优化方法得到使配电网损耗降低最大对应的最优节点解。 并在补偿容量的邻域搜索方面做了改进,采用扩大邻域搜索范围以达到全局最优的效果。 用IEEE的两个算例得出的计算结果证明了这种方法的可行性。

在电力系统中,配电网的无功优化规划可是个关键事儿。它就像是给配电网安上了一个智能管家,能保证配电网安全、经济地运行,不仅能降低网损,还能提升电压质量。所以研究这个问题,既有理论上的深度探索意义,又在实际工程应用里大有用武之地。

不过,配电系统最优规划问题可不是个省油的灯,它是复杂的非线性组合优化问题,一直以来都没被轻松拿下。好在,Tabu搜索(TS - Tabu search)算法这几年横空出世,作为求解组合优化问题的高效启发式搜索技术,给这个难题的解决带来了曙光。

咱们这次研究,把固定并联电容器当作对象,对系统进行无功补偿。通过智能优化方法,找到那个能让配电网损耗降低到最大程度的最优节点解。而且在补偿容量的邻域搜索这块,还做了改进,扩大邻域搜索范围,就是为了达到全局最优的效果。最后,用IEEE的两个算例验证了这种方法的可行性。下面就结合MATLAB源码,咱一起深入看看。

先来看关键的禁忌搜索部分代码(以下代码仅为示意关键部分,非完整可运行代码):

% 初始化禁忌表 tabu_list = zeros(tabu_length, num_variables); for iter = 1:max_iterations % 当前解 current_solution = get_current_solution(); % 计算当前解的目标函数值 current_obj_value = calculate_objective(current_solution); best_obj_value = current_obj_value; best_solution = current_solution; % 邻域搜索 for neighbor_index = 1:num_neighbors neighbor_solution = generate_neighbor(current_solution); neighbor_obj_value = calculate_objective(neighbor_solution); % 如果邻域解不在禁忌表且更好 if ~is_in_tabu(tabu_list, neighbor_solution) && neighbor_obj_value < best_obj_value best_obj_value = neighbor_obj_value; best_solution = neighbor_solution; end end % 更新禁忌表 tabu_list = update_tabu_list(tabu_list, best_solution); % 判断是否接受新解 if best_obj_value < current_obj_value current_solution = best_solution; end end

代码分析:首先初始化禁忌表,这个禁忌表记录了近期访问过的解,避免算法在局部最优解附近反复徘徊。每次迭代时,先获取当前解并计算其目标函数值,这里目标函数值可能就是配电网损耗相关的计算结果。然后在邻域内生成邻居解并计算邻居解的目标函数值,如果邻居解不在禁忌表且比当前最优解还好,那就更新最优解。完成邻域搜索后,更新禁忌表,把新的最优解加入其中。最后判断是否接受新解,如果新解更好,就更新当前解。

在无功补偿这块,比如确定并联电容器安装位置和容量的代码可能类似这样:

% 确定并联电容器安装位置和容量 for bus = 1:num_buses if is_eligible(bus) % 判断该节点是否适合安装电容器 % 计算不同容量下的效果 for cap_size = min_cap:step_size:max_cap trial_solution = update_solution(current_solution, bus, cap_size); trial_obj_value = calculate_objective(trial_solution); % 记录最优容量等信息 if trial_obj_value < best_obj_value_for_bus(bus) best_obj_value_for_bus(bus) = trial_obj_value; best_cap_size(bus) = cap_size; end end end end

分析:这段代码遍历各个节点,判断节点是否适合安装电容器。对于适合的节点,尝试不同的电容容量,计算每种情况下的目标函数值,记录能让该节点目标函数值最优的电容容量。通过这样的方式逐步确定整个配电网中每个合适节点的最优补偿容量。

通过IEEE的两个算例,我们可以清晰看到,利用禁忌搜索算法,结合上述无功补偿相关的策略和代码实现,能够有效地找到配电网无功优化的较好方案,证明了这种方法在实际应用中的可行性。希望通过这些分享,能让大家对禁忌搜索算法解决配电网无功优化问题有更清晰的认识,也欢迎大家一起探讨交流呀。

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