基于改进蜘蛛算法的故障限流器配置多目标优化

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随着我国经济快速发展与工业化建设不断进步,企业和居民的负荷用电水平不断增长。这使电力系统故障电流也随之不断增长。电力系统故障电流的快速增长,极易导致超过开关设备的额定开断能力,甚至损毁设备,这严重威胁了电力系统运行的可靠性。引入故障限流器(fault current limiters,FCLs),来降低系统的短路电流水平,是解决这个问题的一种有效途径。但额外引入故障限流器会增大系统的成本。因此,开展故障限流器容量大小优化配置的研究具有重要的理论和应用意义。首先,提出了一种故障限流器容量大小的多目标优化配置模型。该模型以电力系统中故障限流器的容量、网损和节点电压偏差最小为目标,以功率平衡为等式约束,以分布式电源出力上下限、允许最大反向故障电流、线路最大传输功率、节点电压限值为不等式约束。在有效降低电网短路电流水平的条件下,实现故障限流器容量的最小化配置、降低系统的成本。其次,提出了一种基于法线约束的改进蜘蛛多目标优化算法。针对故障限流器的多目标优化配置模型,先引入法线约束方法,将多目标优化问题转化为单目标优化问题,再采用改进蜘蛛算法求解该单目标优化问题。通过法线约束法,实现多目标之间的均衡,使资源配置达到帕累托最优。引入霍顿初始化来生成均匀分布的初始解,使传统社会蜘蛛算法种群分布更均匀和收敛速度更快。采用具有记忆特性的分数阶微积分,来更新个体寻优轨迹,避免寻优落入局部最优解。最后,对故障限流器容量大小的多目标优化配置模型进行了仿真和分析。运用MATLAB语言编写调试了上述故障限流器容量大小的多目标优化配置模型的通用程序,并对含分布式电源的IEEE39电力系统进行了仿真计算和分析。仿真结果表明,与已有典型的故障限流器配置方法相比,本文提出的故障限流器容量大小的多目标优化配置方法能够在兼顾保障电压质量的同时更合理地降低系统成本。本文构建的故障限流器容量大小的多目标优化配置模型,通过将网损和节点电压偏差引入目标函数、将允许最大反向故障电流引入约束条件,能够在有效降低电网短路电流水平的同时,兼顾保障系统电压质量和合理降低系统成本。提出的基于法线约束的改进蜘蛛多目标优化算法,先引入法线约束法,将多目标问题转化为单目标优化问题,再融合霍顿初始化和分数阶微积分改进传统社会蜘蛛算法的基础上,快速实现寻优搜索。本文方法为保障电力系统在合理短路电流水平下运行提供了一种有效工具。
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