电力系统稳定器的混合差分进化算法设计研究

3.0 闻远设计 2025-03-16 70 4 13.92KB 2 页 5光币

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　　随着用电量不断快速增长，电力系统稳定度下降，为改善稳定性加装稳定器[1]。设计稳定

器的关键是如伺调整参数以获得最佳动态特性。过去用过的方法有模糊控制法、分散模态控制

法、多目标基因法等，而混合差分进化法才是解决线性与非线性最小化问题的最好方法[2-4]。

　　本文使用混合差分进化算法，设计单机与无限汇流排系统中的稳定器[5-7]，然后再将稳定器

扩展使用于多机和复杂网络结构的系统中去。

　　系统模型

　　图1为单发电机与无限汇流排系统，包括发电机及动态励磁系统，发电机使用交、直双轴

模型，其参数如

　　图2为静态励磁系统的方框图，参数如表 2所示[8]。励磁系统及发电机方程式在某工作点

线性化，表示如下：

　　用混合差分进化算法设计稳定器时，应在一些限制条件下求目标函数最优化，即：

　　稳定器以发电机速度偏差为输入信号见图 3，其传递函数如下：

　　稳定器设计

　　 2.1 稳定器设计原理

　　为增加系统阻尼，在发电机输出有效功率为 P，无效功率为 Q，输电线路电抗 Xe 变化的条

件下，将系统机电模式于指定的复平面内，定义三种目标函数如下：

　　 2.2 混合差分进化法稳定器设计流程

　　混合差分进化法稳定器设计流程见图 4。用随机方式取得差异向量产生一次进化中的突

变，扩大搜寻范围，通过交配产生进化中的下一代，父子两代经选择环节择其性能优者继续向

前进化，直到目标函数获得最优。这就是差分进化法[10-12]。

　　单纯差分进化法有缺点。遇到多代子不如其父，目标函数收敛将很慢：又有时会错误地收

敛到局部最小解；所以，图 4中增加了迁移及加速环节。为此更名为混合差分进化法，其详见

后[13-15]。

　　（1）初始化：以随机方式产生 Np个族群，在每一个解中有 D个变数，此变数均匀分布在整个求解空间内，表示如下：

　　（2）突变：利用随机方式得到差异向量以产生一个扰动向量，扩大搜索范围，在突变过

程中，第 G+l 代突变向量为：机产生的两个向量。

　　（3）交配：交配过程是第 G代向量与第 G+1 代突变向量交换、混合成为

　　将以上步骤反复进行，直到有合适结果为止。针对差分进化法缺点，采用混合差分进化法

进行改善，并将演算步骤代入迁移及加速过程，提高收敛速度及克服局部最小解[13-15]。

　　（5）必要时迁移

　　（6）必要时加速程序：在差分进化求解中，当下一代目标函数比上一代差时，可能需要

经过多代才能达到最佳，此时需要进入加速程序，加速程序可表示为：

　　 2.3 不同目标函数的电力系统稳定器

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摘要：

电力系统稳定器的混合差分进化算法设计研究　　随着用电量不断快速增长，电力系统稳定度下降，为改善稳定性加装稳定器[1]。设计稳定器的关键是如伺调整参数以获得最佳动态特性。过去用过的方法有模糊控制法、分散模态控制法、多目标基因法等，而混合差分进化法才是解决线性与非线性最小化问题的最好方法[2-4]。　　本文使用混合差分进化算法，设计单机与无限汇流排系统中的稳定器[5-7]，然后再将稳定器扩展使用于多机和复杂网络结构的系统中去。　　系统模型　　图1为单发电机与无限汇流排系统，包括发电机及动态励磁系统，发电机使用交、直双轴模型，其参数如　　图2为静态励磁系统的方框图，参数如表2所示[8]。励磁系统及发...

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