應用量子基因演算法求解輸電系統最佳化無效功率調度

Application of Quantum Genetic Algorithm for Optimal Reactive Power Dispatch of Transmission Systems

林意祥(Yi-Hsiang Lin)

指導教授 ： 曹大鵬

國立臺北科技大學/電資學院/電機工程系研究所/碩士(2013年)

摘要

由於實際的電力系統中，會有許多的無效功率產生，而產生系統中電壓、電流相角差異，造成線路電壓降低、線路損失增加，因此無效功率調度對於電力系統之運轉與規劃而言，是相當重要的議題。
本論文以量子基因演算法(Quantum Genetic Algorithm, QGA)，並使用電力潮流分析，對輸電系統進行無效功率調度最佳化，讓輸電系統中各個負載匯流排電壓趨於合理的範圍，並且最小化輸電線有效功率損失，以避免因負載改變時或者偶發事故而造成電壓崩潰的現象。
量子基因演算法是一種新興的優化技術，該演算法採用量子機率向量的編碼方式，同時使用量子位元、量子疊加態的思想，其中量子疊加態的特性能使排列更多元化，而機率表達的特性，是將求解的狀態以一定的機率表達出來，能有效提高整體最佳解的搜索能力。
本論文使用IEEE 30-bus系統與IEEE 57-bus系統做測試，並且將調度結果與基因演算法做比較。且經由驗證與測試可知，本論文所提出之方法可有效降低輸電線有效功率損失，以及使負載匯流排電壓在合理範圍內，期望能夠協助調度人員作更安全、快速與經濟的調度。

關鍵字

無效功率調度 ； 基因演算法 ； 量子基因演算法

並列摘要

Reactive loads in a power system can cause phase shifts for voltages and currents, leading to voltages drop and power loss in power system. Therefore, reactive power dispatch for power system operation and planning purposes is a very important issue.
This thesis proposes a new method which applies Quantum Genetic Algorithm (QGA), and uses power flow to reactive power optimization dispatch for the transmission system. Keeping each of the power system load bus voltage in a reasonable range, and minimizing loss of effective power transmission line are the major tasks for the power system stability.
The Quantum Genetic Algorithm is a new optimization technique which uses the coding method of quantum probability vector, and also uses the quantum bit and quantum superposition at the same time. The superposition can let it express more states. The probability expression characteristic can express the solution state by certain probability. It can enforce the ability of reaching optimal solution.
This thesis simulates the proposed method on IEEE 30-bus system and IEEE 57-bus system. The dispatch solutions are then compared with their counterparts obtained by Genetic Algorithm (GA). Results show that the proposed method obtains the best solution in reducing real power loss and securing voltage stability. The proposed method can therefore be expected to render the dispatch under a safer, faster, and cheaper environment.

並列關鍵字

Reactive Power Dispatch ； Genetic Algorithm ； Quantum Genetic Algorithm

參考文獻

[40] 夏倬彥，應用免疫演算法於輸電系統最佳化無效功率調度，碩士論文，國立台北科技大學電機工程研究所，台北市，2008。

[37] 劉律伸，應用量子基因演算法求解最佳化短期火力機組排程，碩士論文，國立台北科技大學，2012。

[30] 王鵬翔，應用量子基因演算法求解火力機組排程，碩士論文，國立台北科技大學電機工程研究所，台北市，2011。

[21] 李亨聲，應用基因法則與類神經網路於輸電系統無效功率調度，碩士論文，國立台北科技大學，台北，2005。

[36] 邱士齊，混合量子基因演算法與類神經網路做短期負載預測，碩士論文，國立台北科技大學，2012。