基于凝聚函数的电力系统经济负荷分配

经济负荷分配(Economic Load Dispatch,ELD)是提高电力系统运行经济性的重要措施之一。基于ELD优化问题一般数学模型,针对传统数学方法难以处理不可微非线性问题,借助于最大熵理论,利用其推导出的凝聚函数来处理不可微的约束条件,构建了基于凝聚函数的负荷经济分配优化模型,并采用光滑化的方法将所建立的模型转化为一般非线性优化问题,采用原对偶内点法进行求解。仿真结果表明:该算法能有效地处理不可微的非线性规划问题,在算法的计算效率以及目标优化的结果中显示出了优越性,为解决电力系统经济负荷分配问题提供了有效手段。     

基于粒子群算法的核屏蔽感应电机多目标优化设计

屏蔽感应电机是核反应堆冷却回路的动力源,提高该电机的效率和降低电磁噪声具有重要的意义。将有限元法和磁路法相结合,设计了1台20 kW核屏蔽感应电机。利用有限元软件对其进行额定工况运行状态下噪声和损耗仿真分析,确定影响电机效率和电磁噪声的主要参数;选取影响电机效率和噪声的主要参数为优化变量,电机电磁噪声和效率为优化目标,输出功率为约束条件;采用正交试验表获得样本空间;通过响应面法建立优化目标及约束条件的优化模型,最后利用粒子群算法对优化模型进行求解。有限元仿真结果表明:优化后电机效率提高了2.6%,电磁噪声降低了5.2 dB。     

电力市场条件下无功发电成本研究

无功功率服务是电力市场辅助服务的一个重要组成部分，对发电厂的无功生产成本进行了探讨。以有功和无功功率生产总成本最小为目标函数，该目标函数是在已知发电厂总的负荷需求和满足各发电机组的有功、无功发电功率极限约束条件下，使发电总成本最低。求解采用最小二乘角的广义逆法、该方法能求解无约束条件下的优化问题。求解过程是先将目标函数和等式约束条件化为受等式约束的拉格朗日函数，再调用该算法和对不等式约束条件进行处理。方法简单可行，计算结果符合生产实际，研究结果发明发电厂的无功服务应得到一定的经济补偿，使其自觉地维持电力系统的安全和稳定运行。     

计及阀点效应负荷经济分配的SCE-UA算法

针对水火电能源丰枯、峰谷补偿特性,研究水火电力系统补偿调节机制,建立了基于SCE-UA算法解决水火电力系统短期联合优化调度模型,该模型以阀点效应下最小发电成本为目标函数,同时考虑了包括功率平衡、水量平衡、库容及发电机组功率限制等约束条件。本文用罚函数约束策略有效处理系统运行约束,实现对水火电联调系统运行区域的精确描述。为了说明SCE-UA算法的一致有效性,我们分别用SCE-UA和粒子群优化(PSO)两种算法对短期水火电优化调度问题进行求解。计算结果表明:粒子群算法(PSO)算法在求解过程中存在"早熟现象",无法寻找到全局最优解;而SCE-UA算法能在很少的迭代次数内收敛到较好的优化结果,同时满足水火电联调系统所有约束条件。因此,SCE-UA算法在求解以发电成本最小为目标函数的短期水火电优化调度问题上是非常有效的。     

电力系统负荷恢复问题的混合遗传算法求解

对电力恢复过程中最后一个阶段的负荷恢复问题进行了研究,把电力系统的负荷恢复问题建模为带众多约束条件的0?1背包问题,并设计了一种将贪心算法与改进遗传算法相结合的改进混合遗传算法来对问题进行求解.在遗传算法之前,先用贪心算法生成该问题的贪心解,然后让每一代中有着最差适应度的个体无条件的变为此贪心解,使最终结果至少不会比贪心法差.解决了系统在负荷恢复过程中的潮流计算问题,采用先求系统的频率变化,然后再计算潮流分布的方法,将约束条件和目标函数融合在一起,通过建立一种偏序关系,避免了罚函数选择参数的困难.利用贪心算法求解背包问题的快速性和多父体杂交的非凸组合技术,使算法具有求解的快速性和在解空间内搜索的遍历性.算例求解结果表明了该算法在负荷恢复问题中的有效性.     

基于自适应网格及响应面模型的永磁电机多目标优化

针对优化方法中,传统有限元方法迭代计算时网格重构耗时的问题,提出了针对电机多目标优化问题的基于自适应网格的有限元方法。该方法采用双层网格对设计区域进行划分,改进了传统有限元方法的网格重构方法,即在结构几何变化较大的情况下,不需要对整体网格进行重构。针对两种永磁电机,为满足电机设计中控制温升及提高性能的要求,以转矩和温升为目标函数,对目标函数使用基于移动最小二乘法的改进响应面模型进行建模,采用多目标遗传算法对不同类型的电机结构进行优化,优化结果均表明,与原设计相比,使用该算法能明显降低电机温升,提高转矩密度,且能较大地降低优化过程计算量及计算时间。     

配电网动态无功补偿的整体优化算法

提出了考虑开关动作次数约束和一天中系统能损最小为目标的混合整数配电网无功补偿动态优化模型.采用模拟植物生长算法同时从时间和空间两个角度对目标函数进行整体优化,避免了将其分解成动作时间和投入容量两层优化问题进行求解.通过对约束条件的巧妙处理,加快了算法的寻优速度.给出了满足动作次数限制约束的IEEE 69节点系统全天电容器投切的整体优化方案,分析了最大动作次数取值的变化对动态无功优化结果的影响,并且与不计动作次数限制的优化结果进行了比较.算例结果显示了所提方法的正确性和有效性.     

粒子群算法在电网无功优化中的应用研究

为解决目前电网系统无功优化潮流计算中存在的计算量大,计算结果中的各节点电压值可能导致无功电源出力接近极限值,并可能与系统电压安全发生冲突,发电机出力越限等问题。本文采用带罚函数、学习因子和惯性权重的改进粒子群算法,通过模拟编程,求解了在给定约束条件情况下,两个典型系统(5节点典型系统和39节点典型系统)的无功优化潮流计算问题。通过计算结果分析比较,总结出了在无功优化计算中,如何对电网中的约束条件进行处理,以及如何设置粒子群算法中的相关参数和范围。并讨论了电网的约束条件对无功优化结果的影响,给出了粒子群算法中罚函数、惯性权重及学习因子等参数的设置原则以及对算法收敛性的影响,并对算法的改进进行了展望。     

负荷数据不完全的配电网降损优化方法

为减小配电网网损,本文对不完全配电网负荷数据情况下的多种类型分布式电源出力优化方法进行了研究。首先,依据配电网拓扑结构、支路参数和部分有监测装置节点的负荷数据,计算出其他节点的负荷功率;其次,以多种类型分布式电源的出力为决策变量,以网络节点电压和支路电流不越限为约束条件,以配电网线路总体损耗最小为目标建立优化模型,采用罚函数方法处理约束条件,结合优化目标函数确定适应度函数;最后,采用粒子群优化算法进行优化模型求解。通过某10 kV馈线中的仿真算例验证了所提出方法的正确性和有效性。     

一种求解电网多目标模糊优化运行的 自适应进化规划算法

从随机优化技术及生物进化机制角度出发,设计出一种新颖的自适应进化规划算法。该算法包含了2个重要部分①采用倒指数形式来描述均方差与适合度之间的关系;②在寻优过程中,变异量自适应发生改变,并结合模糊集理论应用于求解具有可伸缩约束的电网多目标模糊优化运行问题,求解时对优化模型、遗传操作等方面进行了探讨。试验系统的计算结果表明,该算法具有很强的自适应性及通用性,在全局收敛特性、约束项的处理、算法复杂度及运算效率等方面显示了一定的优势,体现了求解电网多目标优化运行的良好前景。     

Feedback enlargement of stability radius by nondifferentiable optimization

In controller design of dynamical systems, it is desirable that the controllers guarantee the stability for not only nominal plants but also perturbed ones, because the plant models may have some uncertainties in their parameters. By this motivation, several studies for the robust controller design have been conducted. In this paper, a feedback controller design method is considered, which achieves enlarging the degree of robust stability for the linear SISO closed‐loop systems. Choosing stability radius for the plant parameters as the degree of robust stability, and regarding this as an object function, we formulated this maximization as an optimization problem with constraints coming from prescribed pole placement. The difficulty of this formulation is that while pole placements give linear constraints, the object function is not a smooth one, which calls for an optimization technique for nondifferentiable functions. To cope with this, we successfully used the bundle method. We show some numerical examples to illustrate our proposed design method. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(3): 55–61, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20623     

轨迹灵敏度分析下的TCSC参数优化设计

提出了一种基于时域仿真的可控串联电容补偿(TCSC)及其附加阻尼控制器的参数优化方案。该方案以表征系统振荡相对动能的发电机角速度的平方最小为目标函数,通过轨迹灵敏度仿真得到目标函数的梯度信息,再应用共轭梯度法优化TCSC阻尼控制器参数。数字仿真表明,在发电机振荡模式和区域间振荡模式下,可有效提高大区域系统的动态稳定性。     

关于冲击接地电阻测量的探讨

工频接地阻抗测量的常用方法是IEEE推荐使用的电位降法,基于此,国内的实际操作中,测量方法大致采用远离法和补偿法。但冲击接地阻抗的测量国内外还没有比较成熟的理论。为此,通过数学模型建立目标函数,利用最优化方法—变度量法较精确地求出双指数函数中的参数;借助于傅氏级数把双指数函数转化为很多正弦函数的和。转化结果表明,冲击电流与工频电流类似,冲击接地电阻可按类似工频接地阻抗测量的方法测量;冲击电流下电压和电流引线间的互感比工频电流下大很多,冲击电阻测量时不能忽略引线间的互感。     

基于Box算法的无功优化配置

Box算法是工程优化设计中一种重要的直接搜索算法,适用于无法给出目标函数显式 数学表达式的优化问题求解。针对无功优化配置问题非线性、非连续性及目标函数与控制变量的隐式关系等特点,提出了基于Box算法的无功优化配置模型及相应求解步骤,利用罚函数处理函数约束、重复迭代及采用贝斯-德拉姆洗牌与组合方法产生随机数均能改善收敛性。对IEEE 6,14和30节点以及实际大规模系统的数字仿 真结果表明,所提出的模型及算法用于实际电力系统的无功优化配置是可行的。     

普通圆柱蜗杆传动的方案对比优化设计法

本文以蜗轮传动设计为例提出了一种新的优化设计法——方案对比优化设计法。这种设计方法适用于设计参数取标准值或系列值的各种机械传动设计。设计者通过充分研究设计参数与目标函数的关系,在计算时使设计参数取标准值或系列值,并只需对比少数几组方案的目标函数值,便可得到实用的最优结果。因此,比用普通数学优化方法提高了效率。     

考虑区域安全评估指标的配电网无功优化

目前电力系统的无功优化大多注重经济性问题,较少考虑电网的安全性。为解决配电网络安全性较为突出的问题,提出了将安全性目标函数加入配电网无功优化中的算法,即将配电网络分区,采用安全评估指标对各个区域进行评估,得出表征该区域安全程度的安全性指标,将其加入各自的安全性优化目标函数中,使得整个配电网络网损达到最小的同时安全性得以提高,有利于系统更好地安全、经济运行。分析某地区电网的算例证明了该算法的有效性和实用性。     

一种改进的遗传多目标优化算法及其应用研究

为解决含多个目标和多约束的优化问题,本文结合了非支配排序思想、精英保留策略,小生境技术,并对传统的小生境技术中基于个体适应度的淘汰技术进行改进,提出了一种向量模适应度函数来作为淘汰准则,得到一种改进的Pareto遗传多目标优化算法。通过最小化两个多元目标函数,验证了该算法能够获得更加均匀分布的Pareto前沿,避免了局部收敛的问题。在此基础上,将改进多目标优化算法用于PID控制器参数整定,以锅炉过热汽温串级控制系统为例进行了仿真研究。结果表明改进的遗传多目标优化算法可以获得多组对应不同性能指标的控制器参数,为决策者提供了更多的选择余地,具有很好的应用价值。     

含VSC-HVDC交直流系统精确化离散最优潮流的研究

原对偶内点法在求解含电压源换流器的高压输电(Voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统最优潮流(Optimal power flow,OPF)问题时,有较高的效率与准确性,但是无法很好地解决含离散变量的OPF(如无功优化),而智能算法在解决此类问题时易于陷入局部最优解,同时计算时间过长。因此提出一种含离散惩罚函数的混合内点法算法。算法的主要思想是以内点法为框架,对连续变量进行优化,在当对偶间隙小于一定值时,对离散量的计算中引入罚函数,同时随着迭代量差值的变化随时调整罚函数的罚因子的大小。通过算例表明,该算法稳定性高,寻优能力强,能够很好地解决含VSC-HVDC交直流系统的离散变量的优化问题。     

变工况下航空逆变器健康评估方法研究

工况的变化会引起功率变换器电路健康表征参数随之变化,导致无法判断健康表征参数是因电路性能的退化还是因工况的变化引起的。针对该关键问题,以航空逆变器为研究对象,首先采用多评价指标优选模型优选出相关敏感的健康表征参数;然后基于极限学习机建立工况-无故障情况下健康表征参数映射模型;最后基于当前健康表征参数与映射模型输出的健康表征参数之间的相对变化量构建考虑工况条件的电路健康指标,实现不同工况下航空逆变器的健康评估。实验结果表明,该评估方法可以有效减小工况变化对健康指标的影响。在变工况情况下,相比于直接基于欧氏距离构建健康指标的评估方法,平均绝对误差（Mean Absolute Error,MAE）和均方根误差（Root-Mean-Square Error,RMSE）分别降低了64.4%、66.8%。     

半导体晶圆制造多厂区订单分配问题研究

研究了半导体晶圆制造企业多厂区协同生产的订单分配计划问题,以产品的生产成本和运输成本之和最小为目标,构建了生产能力有限情况下的数学模型,提出了用于求解该问题的二进制粒子群算法方案,阐明了该算法方案的具体实现过程.对典型算例进行了仿真,结果表明,粒子群算法方案的有效性和可行性.