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基于混沌模拟退火算法的油田电网区域节能无功优化技术研究
摘要
随着油田电网的发展，节能减排成为了当前电网建设的主题。传统的无功优化方法存在缺陷，如局限性强、效果有限等问题。因此，本文基于混沌模拟退火算法提出了一种油田电网区域节能无功优化技术，该方法可以克服传统方法的不足。通过分析实际案例的数据，结果表明本文所提出的方法具有较好的优化效果，可以为油田电网的无功优化提供理论和技术支持。
关键词：混沌模拟退火算法；节能；无功优化；油田电网。
Abstract
Withthedevelopmentofoilfieldpowergrid,energyconservationandemissionreductionhasbecomethethemeofcurrentgridconstruction.Traditionalreactivepoweroptimizationmethodshavedefectssuchasstronglimitationandlimitedeffect.Therefore,thispaperproposesaregionalenergy-savingreactivepoweroptimizationtechnologyforoilfieldpowergridbasedonchaossimulatedannealingalgorithm,whichcanovercometheshortcomingsoftraditionalmethods.Theanalysisofpracticalcases’datashowsthatthemethodproposedinthispaperhasagoodoptimizationeffectandcanprovidetheoreticalandtechnicalsupportforthereactivepoweroptimizationofoilfieldpowergrid.
Keywords：chaossimulatedannealingalgorithm;energyconservation;reactivepoweroptimization;oilfieldpowergrid.
引言
油田电网是石油生产、加工和输送过程中的重要组成部分，电能是石油生产设备的主要动力来源。油田电网的安全、优质、高效运行对油田的生产和发展具有重要意义。无功功率是运输电力过程中不可避免的电力损耗，与电力损耗相比，无功功率的损失比例更大，导致电网整体的效率和质量下降。因此，无功功率优化是油田电网优化的重要方向。
近年来，各国科学家和工程技术人员对油田电网的无功功率优化问题进行了系统的研究，提出了许多有效的优化方法，如遗传算法、粒子群算法、灰色模型及神经网络方法等。但这些方法在应用中仍然存在问题：局限性强，精度不高，结果不稳定等。因此，寻找更有效的优化技术成为当前的研究方向。
混沌模拟退火算法是一种全局寻优的优化方法，具有较高精度和稳定性。本文基于混沌模拟退火算法，提出了一种油田电网区域节能无功优化技术。
二、混沌模拟退火算法
混沌模拟退火算法是由混沌理论和模拟退火算法相结合而成的优化算法。在混沌理论中，一些具有混沌性质的系统可以在一个状态和另一个状态之间演化，而且对初始条件的微小变化非常敏感。在模拟退火算法中，根据一定的温度下，优化空间中非最优解也有一定的概率转移到最优解。结合两者，混沌模拟退火算法具有全局优化能力。
混沌模拟退火算法的基本过程如下：
1.初始化解空间，随机产生初始解。
2.根据设定的初始温度计算接受概率。
3.随机产生扰动解，计算扰动解和当前解之间的能量差。
4.如果扰动解的能量比当前解更好，则接受扰动解为当前解。
5.如果扰动解的能量比当前解更差，继续以一定的概率接受扰动解。
6.在一定温度下重复步骤3-5，直到温度下降到终止温度。
7.输出全局最优解。
三、油田电网区域节能无功优化技术
3.1问题描述
油田电网包含多个配电变压器，使得各变压器之间及各变压器与总电网之间的电压不稳、无功功率超标等问题逐渐突出。优化变压器的无功补偿，可以解决这一问题。
3.2概况
油田电网系统中，假设有N个变压器，负荷均值为P。将电网区域分为M个无功补偿区域，每个区域有N个补偿电容，和M个电抗器可以用来补偿其余部分的无功功率潮流。每个区域的电容均匀分布，电抗均匀分配。单个电容电抗的容量限制为0.6MVAr。补偿器的安装成本，维护成本和运营成本是相关的。因此，无功优化问题可以转化为“最小化目标函数”问题。
目标函数为：
其中，Vij表示变压器i连接点与变压器j连接点的电压；Ci表示区域i内连接的电容器个数；Li表示区域i内连接的电抗器个数；Vi表示变压器i接入电网的电压。
x表示向量，其元素包括Ci