粒子群算法无功优化python

以下是Python实现的无功优化粒子群算法：

import numpy as np

# 电网参数
Vr = 1.0  # 额定电压
Sb = 1.0  # 额定容量
P = np.array([0.8, 0.6, 0.3]) * Sb  # 有功负载
Q = np.array([0.6, 0.4, 0.2]) * Sb  # 无功负载
Qc = np.array([0.3, 0.2, 0.1]) * Sb  # 电容器容量
Qmax = np.array([0.6, 0.4, 0.2]) * Sb  # 无功容量限制

# 粒子群算法参数
Np = 20  # 粒子数
Nd = 3  # 维数
Vmax = 0.5  # 最大速度
w = 0.8  # 惯性权重
c1 = 2.0  # 个体学习因子
c2 = 2.0  # 群体学习因子
T = 100  # 迭代次数

# 初始化粒子群
X = np.zeros((Np, Nd))  # 粒子位置
V = np.zeros((Np, Nd))  # 粒子速度
pbest = np.zeros((Np, Nd))  # 个体最优位置
gbest = np.zeros(Nd)  # 全局最优位置
gbest_fitness = np.inf  # 全局最优适应度

# 随机初始化粒子位置和速度
for i in range(Np):
    X[i] = np.random.uniform(0, Qc)
    V[i] = np.random.uniform(-Vmax, Vmax)

# 粒子群迭代
for t in range(T):
    # 计算每个粒子的适应度
    fitness = np.zeros(Np)
    for i in range(Np):
        Qc_i = X[i]
        Qg_i = Qc_i - Q[i]
        Qc_max_i = Qmax[i]
        # 计算总电流
        I = np.sqrt((P ** 2 + Qg_i ** 2) / Vr ** 2)
        # 计算电容器电流
        Ic_i = Qc_i / (Vr * np.sqrt(3))
        # 判断电容器容量限制是否满足
        if Ic_i > I[0] or Ic_i > I[1] or Ic_i > I[2]:
            fitness[i] = np.inf
        else:
            # 计算无功功率损失
            Qloss_i = np.sum(Qg_i ** 2)
            # 计算适应度
            fitness[i] = Qloss_i
            # 更新个体最优位置
            if fitness[i] < np.sum(Qloss_i):
                pbest[i] = X[i]
                if fitness[i] < gbest_fitness:
                    gbest = X[i]
                    gbest_fitness = fitness[i]

    # 更新粒子速度和位置
    for i in range(Np):
        V[i] = w * V[i] + c1 * np.random.uniform() * (pbest[i] - X[i]) + c2 * np.random.uniform() * (gbest - X[i])
        V[i] = np.clip(V[i], -Vmax, Vmax)
        X[i] = X[i] + V[i]
        X[i] = np.clip(X[i], 0, Qc)

    # 输出当前迭代结果
    print("Iteration {}: gbest_fitness={:.4f}".format(t, gbest_fitness))

在上述代码中，首先定义了电网的参数，包括额定电压、额定容量、有功负载、无功负载、电容器容量和无功容量限制。然后定义了粒子群算法的参数，包括粒子数、维数、最大速度、惯性权重、个体学习因子、群体学习因子和迭代次数。接着，随机初始化了粒子的位置和速度。在每次迭代中，计算了每个粒子的适应度，并更新了个体最优位置和全局最优位置。最后，更新了粒子的速度和位置，并输出了当前迭代的结果。

需要注意的是，在计算每个粒子的适应度时，需要判断电容器容量限制是否满足，如果电容器电流超过了负载电流，则将适应度设为正无穷。此外，为了方便计算，假设电网是三相平衡的，负载功率和电容器功率都是三相相等的。如果电网不是三相平衡的，需要相应地修改计算方法。