基于扰动KKT条件的原始-对偶内点法和分支定界法的最优潮流研究

针对严格最优潮流模型的精确求解提出了一种新算法。新算法将基于扰动KKT(Karush-kuhn-Tucker)条件的原始-对偶内点法和分支定界法巧妙结合。运用分支定界法的分支处理对离散变量进行整数逼近．同时采用基于扰动KKT条件的原始-对偶内点法求解系列松驰问题,然后通过剪支处理和逐层定界达到收敛．实现了精确求解严格最优潮流的目的。此外。新算法将原问题的可行域进行逐步细分实现了全局寻优性。通过对IEEE14-118节点测试系统的数值仿真和不同算法的比较分析．证明了该算法是行之有效的。     

A primal-dual interior point method for optimal power flow dispatching

In this paper, the solution of the optimal power flow dispatching (OPFD) problem by a primal-dual interior point method is considered. Several primal-dual methods for optimal power flow (OPF) have been suggested, all of which are essentially direct extensions of primal-dual methods for linear programming. The aim of the present work is to enhance convergence through two modifications: a filter technique to guide the choice of the step length and an altered search direction in order to avoid convergence to a nonminimizing stationary point. A reduction in computational time is also gained through solving a positive definite matrix for the search direction. Numerical tests on standard IEEE systems and on a realistic network are very encouraging and show that the new algorithm converges where other algorithms fail.     

一种确定电力系统最优安全运行点的新方法

针对当前电力系统运行点趋于稳定边缘的现象,提出了一种确定电力系统最优安全运行点的新方法.文中考虑电压安全裕度的改进的多目标最优潮流模型在确保系统运行于理想负荷裕度的同时优化系统的综合运行成本.该方法采用连续潮流法与传统最优潮流模型确定多目标最优潮流模型的初始权重系数,然后用预测-校正原对偶内点法求解改进模型.仿真结果表明,文中提出的改进模型与基于目标规划的多目标最优潮流模型相比,不仅能有效确定系统的最优安全运行点,而且在系统运行偏离理想负荷裕度时具有二次惩罚策略,其优化目标将最终迫使系统运行点向理想负荷点靠近.     

考虑电压稳定性约束的输电能力综合计算

在分析原-对偶内点法和连续性潮流方法计算系统输电能力各自优缺点的基础上．将两者结合,提出了一种系统输电能力的综合计算方法。该方法用原-对偶内点法优化得到的发电机出力值为连续性潮流方法提供最优的发电机出力方向。并用连续性潮流追踪系统从初始运行点到电压崩溃点的过程中各离散事件的变化过程,控制其向最优值靠近,从而提高系统的输电能力。对IEEE-14,30,118节点的算例做了测试,试验证明,该算法既能获得更大的输电能力,又能模拟系统实际运行状况,是常规的连续性潮流方法的完善。     

基于动态最优潮流的UPFC控制模式转换策略

摘要：南京西环网统一潮流控制器（unified power flow controller,UPFC）是我国首个UPFC工程,实现了南京西环网潮流的灵活、精准控制。目前,国内外对于UPFC控制模式的研究多停留在工程投运前的控制站层面,针对工程投运后且具有全局优化能力的控制模式研究相对较少。因此,文章基于优化思想针对UPFC工程投运后的多时段、全局优化控制模式展开研究。首先,基于BPA和MATLAB联合调用对华东地区电网数据进行等值,得出南京西环网某典型日的多时间断面数据;然后,建立考虑负荷变化的含UPFC的动态最优潮流模型,并采用原对偶内点法进行求解;最后,提出针对不同负荷情况下UPFC控制模式转换策略,进一步提高了UPFC的经济性。     

Optimal reactive dispatch through interior point methods

An implementation of an interior point method to the optimal reactive dispatch problem is described. The interior point method used is based on the primal-dual algorithm and the numerical results in large scale networks (1832 and 3467 bus systems) have shown that this technique can be very effective to some optimal power flow applications     

考虑电压稳定约束含风电场的电网动态最优潮流研究

电压稳定性是风电场的并网运行后所需考虑的一个重要问题.在传统优化潮流的基础上,将改进后的电压稳定性指标引入到优化算法之中,研究了多时段不同穿透功率下的动态优化潮流.根据风力异步电动机的特性方程,将其模型与原始一对偶内点算法算法相结合,推导得出了考虑电压稳定约束含风电场的电力系统动态最优潮流计算的内点算法.该算法可有效保持内点法的收敛快、鲁棒性等优点,实现对系统的优化.最后,考虑不同穿透功率,对算例系统进行了优化计算,分析了风电场对系统的经济性和电压稳定性方面的影响.通过算例分析,得出了一些相关的结论.     

基于最优潮流的实时电价及其算法的研究

实时电价是电力市场中的重要概念。为了研究实时电价所包含的丰富的经济信息以及适合实时电价在线快速计算的算法,基于最优潮流(OPF)实时电价模型采用原对偶内点算法求解,并讨论了向心参数的取值对该算法收敛性的影响。在此基础上引入预测校正环节,该方法能很好地协调解的最优性和可行性之间的关系,改善了算法的收敛性;采用IEEE14节点标准测试系统进行实时电价计算,对仿真结果的分析表明了相应不等式约束的Lagrangian乘子的值代表系统运行安全费用,预测校正法迭代次数少,收敛性好。     

含广义统一潮流控制器(GUPFC)的最优潮流模型和算法研究

广义统一潮流控制器(GUPFC)作为比统一潮流控制器(UPFC)控制能力更强大的FACTS装置，其对最优潮流(Optimal Power Flow)的影响需要深入地研究。根据GUPFC的控制原理，基于功率注入法建立了含GUPFC的OPF数学模型，并采用基于信赖域内点法的最优潮流算法予以求解。该算法采用多步中心校正原一对偶内点法连续求解线性规划子问题，通过信赖域决定线性化步长的选取。对IEEE30和118节点系统作了数值计算，结果表明，GUPFC不仅可控制节点电压而且可控制多条线路潮流，显示出强大的控制能力，同时也说明了含GUPFC的OPF数学模型和算法的可行性和有效性。     

一种求解多目标最优潮流的模糊优化算法

将模糊集理论和非线性原－对偶路径跟踪内点法应用于求解具有可伸缩约束的多目标最优潮流问题,选择合适的加速因子以改善算法的收敛性,并与单目标非线性最优潮流问题的计算结果进行了比较。对几个试验系统的计算表明,该算法具有稳定收敛性能,优化结果精确,灵活方便,处理变量不等工约束和函数不等式约束的能力很强,适合于求解大规模电力系统的多目标优化问题。     

基于非线性预报-校正内点法的电力系统无功优化研究

在非线性原-对偶内点法的基础上引入了预报-校正技术,使改进后的非线性预报-校正内点法获得了较纯原-对偶内点法更大的迭代步长,从而加速了算法的收敛.应用该方法求解电力系统无功优化问题时能有效处理目标函数中的大量不等式约束.IEEE 14节点、IEEE 30节点、IEEE 57节点和IEEE 118节点系统的仿真结果表明,该算法收敛快、鲁棒性好.     

基于两种不同内点法的最优潮流建模与仿真

用预测-校正内点法(predictor-corrector interior point method,PCIPM)最优潮流算法对原-对偶内点法(primal-dual interior point method,PDIPM)最优潮流算法进行改进。该方法在进行泰勒展开时保留了高阶项,首先通过修正方程计算仿射方向,在计算得到仿射扰动因子后回代入修正方程得到校正方向,进而得到修正量。最后用MATLAB语言编程实现了利用原-对偶内点法和预测-校正内点法进行潮流优化计算,并用不同算例进行了仿真验证。仿真结果表明预测-校正法具有比原-对偶法更好的收敛性。     

基于滤波器-信赖域方法的最优潮流算法

在电力市场环境下，求解诸多问题都需要最优潮流作为理想的工具。该文基于滤波器和信赖域的思想提出了求解最优潮流的新算法：由信赖域决定线性化步长，线性规划子问题由多步中心校正原一对偶内点法进行求解，并采用了考虑电网拓扑的物理策略和动态调整线性规划子问题的收敛判据策略来改善最优潮流算法的稳定性和收敛性。该算法通过逐次求解线性规划子问题，在滤波器中利用多目标规划的优超(Domin Rllce)概念决定是否接受新的点，算法本身具有非单调的性质。通过与预测一校正方法的比较，进一步验证了多步中心校正方法的求解效率。对系统规模从14节点到662节点的7个电力系统作了全面的数值计算，计算结果表明，该算法具有较高的稳定性和快速收敛性，具有实用意义。     

基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法

交流最优潮流因需要处理大量非线性约束,求解效率不高,且在求解含有小阻抗支路和重负荷特征的病态电力系统时,容易出现不收敛的情况;而直流最优潮流计算速度快,可以处理病态电力系统,但是计算精度较低。基于此,文中提出了基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法。该算法首先采用网损等值负荷等效替代线路网损,有效地提高了原有直流模型的计算精度;然后使用简化原—对偶内点法进行求解,提高了算法的计算效率。通过对IEEE 30节点、IEEE 300节点、Polish 2736节点和Polish 3120节点系统的测试,证明了所提算法不仅有着较高的计算精度和效率,而且在不依赖于交流潮流解的基础上对于病态电力系统具有较强的处理能力。     

基于混沌优化与线性内点法的最优潮流算法

求解最优潮流是一项基本而重要的工作，文中将混沌优化与线性内点法相结合，提出了一种新的混合优化算法，并应用该方法进行电力系统最优潮流的计算。混沌优化方法利用混沌运动特定的内在遍历性、随机性和规律性等特点跳出局部最优点，接近最优点；同时，利用预测-校正原-对偶内点法在最优点的邻域内局部寻优，提高了收敛速度和求解精度。通过对IEEE 14、30和57节点试验电力系统的数值计算，验证了算法的有效性。     

风电并网系统中无功电源优化配置方案分析

分析了风电场无功电源的优化配置,针对实际运行状况,给出一种基于无功优化理论的静止同步补偿器(STATCOM)控制策略。利用风电场并网系统的无功优化数学模型和非线性原对偶内点法解决非线性规划问题的方法,实现了无功电源STATCOM的优化控制,并通过有功网损/灵敏度分析法确定并网系统的无功补偿点。在电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中对某地区部分风电场并网系统进行无功电源配置。仿真结果表明,STATCOM配置方案对提高并网系统电压稳定性、有功网损和电压偏差有更好的改善作用,控制策略有效、可行。     

潮流约束和机组爬坡速度的调度问题求解

采用原对偶内点算法对动态安全经济调度问题进行求解。IEEE30节点算例测试，对有无支路潮流约束进行了比较分析，表明本文模型的有效性和内点算法的灵活性。     

基于非线性原-对偶内点法的OPF算法及其校正策略

给出了电力系统最优潮流（OPF）的数学模型以及求解该模型的非线性原-对偶内点法，在阐述OPF数学模型的基础上，对基于非线性原-对偶内点法的OPF算法进行了详细的数学描述.并就改善内点法的2种高阶校正策略进行了论述，通过对3个不同规模电力系统的数值计算，验证了2种策略对于不同规模系统均优于原-对偶内点法，同时指出2种策略对不同规模系统有着不同的适应性.     

基于三步隐式Adams法的暂态稳定约束最优潮流模型

基于时域仿真的暂态稳定约束最优潮流问题存在方程规模庞大、计算时间长、内存消耗大等问题。为此,提出了多步积分格式的差分转子运动方程,建立了基于三步隐式Adams法的暂态稳定约束最优潮流模型。采用的Adams法具有四阶精度,可采用大步长进行数值积分,且结构简单、易于实现。为保证算法的鲁棒性,提高计算效率、降低内存消耗,采用了原始—对偶内点法与减空间法相结合的减空间内点法。对9至300节点等5个系统的计算结果表明,所提出的方法在相同精度的情况下,与隐式梯形减空间法相比,可提高计算速度5倍以上,已接近在线应用的水平。     

电力系统无功优化线性规划问题中线性步长的动态调整策略

提出了一种电力系统无功优化线性规划问题中线性步长的动态调整策略。利用潮流雅可比矩阵直接变换求取灵敏度系数矩阵,并引入信赖域思想,建立了基于信赖域的无功优化新模型,采用原?对偶内点法直接求解。IEEE14节点、30节点、57节点系统的计算结果表明,该算法能有效解决无功优化线性步长的选择问题,同时在初始点的选择上不要求从内点启动,迭代收敛次数稳定,可用于电力系统无功优化的实用化计算。