基于內(nèi)點(diǎn)法的電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流算法研究論文

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1、基于內(nèi)點(diǎn)法的電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流算法研究畢業(yè)論文目錄摘要IABSTRACTII目錄III1緒論11.1引言11.2電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀11.3本文所做工作22、電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流算法介紹42.1最優(yōu)潮流計(jì)算的基本數(shù)學(xué)模型42.1.1目標(biāo)函數(shù)42.1.2等式約束條件52.1.3不等式約束條件52.2電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流的算法簡(jiǎn)介62.2.1線(xiàn)性規(guī)劃法62.2.2二次規(guī)劃法62.2.3牛頓法72.2.4內(nèi)點(diǎn)法72.2.5電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算的新興算法8363、原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法93.1原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法的數(shù)學(xué)原理93.2目標(biāo)函數(shù)的收斂條件123.3初值的選取123.4利用原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法

2、進(jìn)行潮流計(jì)算的方法134.基于原對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法的電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算154.1電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算中的各項(xiàng)數(shù)學(xué)模型154.1.1最優(yōu)潮流計(jì)算的目標(biāo)函數(shù)154.1.2最優(yōu)潮流計(jì)算的等式約束條件154.1.3最優(yōu)潮流計(jì)算的不等式約束條件164.2各項(xiàng)數(shù)學(xué)模型的具體表達(dá)164.2.1目標(biāo)函數(shù)的各偏導(dǎo)數(shù)及相應(yīng)矩陣164.2.2等式約束的各偏導(dǎo)數(shù)及相應(yīng)矩陣174.2.3不等式約束的各偏導(dǎo)數(shù)及相應(yīng)矩陣214.2.4對(duì)模型中各節(jié)點(diǎn)的不等式約束條件的處理244.3算例分析254.3.1MATLAB簡(jiǎn)介254.3.2具體的計(jì)算流程254.3.3IEEE-14標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)算結(jié)果265總結(jié)與展望2

3、95.1本文總結(jié)295.2今后展望2936參考文獻(xiàn)30附錄IEEE-14標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)32致謝341緒論1.1引言在這個(gè)世界上，人們的生活已經(jīng)無(wú)法離開(kāi)電能，電能也毫無(wú)爭(zhēng)議地成為世界上最為重要的能源。而作為負(fù)擔(dān)電能產(chǎn)生、輸送、分配以及消費(fèi)的電力系統(tǒng)更是當(dāng)今世界上最重要也是最復(fù)雜的系統(tǒng)之一。如何合理的控制電力系統(tǒng)，使得電力系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)最佳的狀態(tài)（即電力系統(tǒng)的最優(yōu)潮流計(jì)算）自然也就受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。所謂最優(yōu)潮流，指的是在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及各種負(fù)荷情況都給定的同時(shí)，通過(guò)調(diào)整給定各種控制變量，在滿(mǎn)足電力系統(tǒng)中所有約束條件的前提下使系統(tǒng)的某一項(xiàng)性能指標(biāo)運(yùn)行在最佳狀態(tài)時(shí)電力

4、系統(tǒng)功率流的分布[1]。對(duì)電力系統(tǒng)的最優(yōu)潮流的研究是研究電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要組成部分之一，研究此類(lèi)問(wèn)題對(duì)在電力系統(tǒng)中如何在保證安全和電能質(zhì)量的前提下達(dá)到電力系統(tǒng)最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)具有十分重要的意義。1.2電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀對(duì)于電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算的歷史最早可以追回到第二十世紀(jì)。在當(dāng)時(shí)，經(jīng)典的經(jīng)濟(jì)調(diào)度法因?yàn)榫哂杏?jì)算簡(jiǎn)單，收斂速度快，適合實(shí)時(shí)性應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)時(shí)被廣泛應(yīng)用于最優(yōu)潮流計(jì)算當(dāng)中。而隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，經(jīng)典的經(jīng)濟(jì)調(diào)度法已經(jīng)很難完成當(dāng)時(shí)電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算的各項(xiàng)要求，這就促使研究人員不斷尋求更加高效可靠的最優(yōu)潮流計(jì)算理論來(lái)代替經(jīng)濟(jì)調(diào)度法。隨著計(jì)算機(jī)的

5、高速發(fā)展，電力系最優(yōu)統(tǒng)潮流計(jì)算進(jìn)入了一個(gè)新的殿堂，計(jì)算速度十分迅速的計(jì)算機(jī)使得大規(guī)模的最優(yōu)潮流計(jì)算成為了可能。在初始階段，人們普遍采用對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存要求較小的導(dǎo)納法（高斯-塞德?tīng)柕ǎ﹣?lái)計(jì)算最優(yōu)潮流。到了20世紀(jì)60年代，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存容量以及計(jì)算速度有了很大的提升，這使得對(duì)內(nèi)存要求較高卻具有比導(dǎo)納法更好的收斂性的阻抗法得到了廣泛的應(yīng)用。但是，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，阻抗法36計(jì)算量大、對(duì)內(nèi)存要求高的缺點(diǎn)又再一次顯現(xiàn)出來(lái)。為了克服這個(gè)困難，到了70年代，人們又提出了新的潮流計(jì)算方法——牛頓拉夫遜法（以下簡(jiǎn)稱(chēng)牛頓法）。在最優(yōu)潮流計(jì)算理論當(dāng)中，牛頓法是以節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣為基礎(chǔ)的，

6、利用了稀疏矩陣的稀疏性直接對(duì)拉格朗日的KKT條件（Karush-Kuhn-TuckerConditions，這是在非線(xiàn)性規(guī)劃中是否有最優(yōu)解的一個(gè)充分必要條件）進(jìn)行牛頓法迭代求解[2]。尤其是在采用了最佳順序消去法后，牛頓法在收斂性、對(duì)計(jì)算內(nèi)存的要求甚至在整個(gè)計(jì)算速度方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了阻抗法。直到今天，牛頓法仍然在被廣泛的使用，廣大學(xué)者還在牛頓法的基礎(chǔ)上提出了許多優(yōu)秀的最優(yōu)潮流計(jì)算方法。、到了80年代，人們又提出了具有多項(xiàng)式的計(jì)算復(fù)雜性的內(nèi)點(diǎn)法，成為了潮流計(jì)算歷史上的一次重大突破。近年來(lái)，基于內(nèi)點(diǎn)理論的非線(xiàn)性規(guī)劃法在最優(yōu)潮流計(jì)算研究當(dāng)中已經(jīng)得到了成功的應(yīng)用[3-5]，如基于L1

7、范數(shù)模型和內(nèi)點(diǎn)理論的潮流算法[6]、基于Taylor級(jí)數(shù)法的最優(yōu)潮流計(jì)算[7]以及基于內(nèi)點(diǎn)理論的半定規(guī)劃法（SDP）等方法[8]。以上理論都只是考慮到了電力系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)下的靜態(tài)安全的約束，但是電力系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，以上常規(guī)的方法很難對(duì)動(dòng)態(tài)運(yùn)行的電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)安全性做出保證。因此在近幾年，研究者已經(jīng)開(kāi)始把最優(yōu)潮流中的暫態(tài)穩(wěn)定的約束考慮到他們的研究范圍之中[9]，并建立了與之對(duì)應(yīng)的新的最優(yōu)潮流模型。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些智能化的科學(xué)理論也被運(yùn)用到了電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計(jì)算中來(lái)，這些算法一般被稱(chēng)為現(xiàn)代智