基于內(nèi)點法的電力系統(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)潮流計算的基本數(shù)學模型42.1.1目標函數(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)潮流的算法簡介62.2.1線性規(guī)劃法62.2.2二次規(guī)劃法62.2.3牛頓法72.2.4內(nèi)點法72.2.5電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計算的新興算法8363、原對偶內(nèi)點法93.1原對偶內(nèi)點法的數(shù)學原理93.2目標函數(shù)的收斂條件123.3初值的選取123.4利用原對偶內(nèi)點法

2、進行潮流計算的方法134.基于原對偶內(nèi)點法的電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計算154.1電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計算中的各項數(shù)學模型154.1.1最優(yōu)潮流計算的目標函數(shù)154.1.2最優(yōu)潮流計算的等式約束條件154.1.3最優(yōu)潮流計算的不等式約束條件164.2各項數(shù)學模型的具體表達164.2.1目標函數(shù)的各偏導數(shù)及相應矩陣164.2.2等式約束的各偏導數(shù)及相應矩陣174.2.3不等式約束的各偏導數(shù)及相應矩陣214.2.4對模型中各節(jié)點的不等式約束條件的處理244.3算例分析254.3.1MATLAB簡介254.3.2具體的計算流程254.3.3IEEE-14標準測試系統(tǒng)運算結(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30附錄IEEE-14標準測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)32致謝341緒論1.1引言在這個世界上，人們的生活已經(jīng)無法離開電能，電能也毫無爭議地成為世界上最為重要的能源。而作為負擔電能產(chǎn)生、輸送、分配以及消費的電力系統(tǒng)更是當今世界上最重要也是最復雜的系統(tǒng)之一。如何合理的控制電力系統(tǒng)，使得電力系統(tǒng)運行在一個最佳的狀態(tài)（即電力系統(tǒng)的最優(yōu)潮流計算）自然也就受到了國內(nèi)外學者的廣泛關注。所謂最優(yōu)潮流，指的是在系統(tǒng)的結(jié)構參數(shù)以及各種負荷情況都給定的同時，通過調(diào)整給定各種控制變量，在滿足電力系統(tǒng)中所有約束條件的前提下使系統(tǒng)的某一項性能指標運行在最佳狀態(tài)時電力

4、系統(tǒng)功率流的分布[1]。對電力系統(tǒng)的最優(yōu)潮流的研究是研究電力系統(tǒng)運行的重要組成部分之一，研究此類問題對在電力系統(tǒng)中如何在保證安全和電能質(zhì)量的前提下達到電力系統(tǒng)最優(yōu)的運行狀態(tài)具有十分重要的意義。1.2電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計算的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀對于電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計算的歷史最早可以追回到第二十世紀。在當時，經(jīng)典的經(jīng)濟調(diào)度法因為具有計算簡單，收斂速度快，適合實時性應用等優(yōu)點，在當時被廣泛應用于最優(yōu)潮流計算當中。而隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，經(jīng)典的經(jīng)濟調(diào)度法已經(jīng)很難完成當時電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計算的各項要求，這就促使研究人員不斷尋求更加高效可靠的最優(yōu)潮流計算理論來代替經(jīng)濟調(diào)度法。隨著計算機的

5、高速發(fā)展，電力系最優(yōu)統(tǒng)潮流計算進入了一個新的殿堂，計算速度十分迅速的計算機使得大規(guī)模的最優(yōu)潮流計算成為了可能。在初始階段，人們普遍采用對計算機內(nèi)存要求較小的導納法（高斯-塞德爾迭代法）來計算最優(yōu)潮流。到了20世紀60年代，計算機的內(nèi)存容量以及計算速度有了很大的提升，這使得對內(nèi)存要求較高卻具有比導納法更好的收斂性的阻抗法得到了廣泛的應用。但是，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，阻抗法36計算量大、對內(nèi)存要求高的缺點又再一次顯現(xiàn)出來。為了克服這個困難，到了70年代，人們又提出了新的潮流計算方法——牛頓拉夫遜法（以下簡稱牛頓法）。在最優(yōu)潮流計算理論當中，牛頓法是以節(jié)點導納矩陣為基礎的，

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

7、范數(shù)模型和內(nèi)點理論的潮流算法[6]、基于Taylor級數(shù)法的最優(yōu)潮流計算[7]以及基于內(nèi)點理論的半定規(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)定運行的狀態(tài)下的靜態(tài)安全的約束，但是電力系統(tǒng)實際上是一個動態(tài)的系統(tǒng)，以上常規(guī)的方法很難對動態(tài)運行的電網(wǎng)的動態(tài)安全性做出保證。因此在近幾年，研究者已經(jīng)開始把最優(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]，并建立了與之對應的新的最優(yōu)潮流模型。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，一些智能化的科學理論也被運用到了電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流計算中來，這些算法一般被稱為現(xiàn)代智