基于障碍函数内点法的防御武器配系部署建模与智能优化

针对防空任务中我方多平台、多武器、多区域部署带来的防御武器配系难以建模和实时优化难的问题,在考虑敌我双方攻防武器对抗博弈的条件下,提出了一种基于障碍函数内点法的我方防御武器部署优化模型,并综合武器防御效能、防御成本、保卫目标的资产价值等指标对模型进行智能优化解算与分析.首先,建立我方部阵地、防御武器与保卫目标的参数化模型,并建立我方武器对于敌方武器拦截的概率函数与约束条件;然后,将防御武器优化部署问题转化为性能指标函数为凸函数的无约束优化问题;最后,引入障碍函数内点法对其进行快速求解,给出了防御阵地武器部署的最优配置方案.所提方法充分考虑了来袭目标的不同类型、异构特性以及大气层内外防御的多元化火力运用方式;能够在具有混合整数非线性、约束强耦合、变量规模大等特征的防御武器配系场景下快速给出最优配置结果.并且,通过数值仿真验证了在对抗博弈条件下所提部署建模与智能优化方法的有效性与优越性.

基于内点法改进的直觉模糊C均值分割算法

传统的模糊C均值(Fuzzy C-Means, FCM)算法求解隶属度函数和聚类中心表达式时,未充分利用算法的约束条件,导致得到的隶属度函数未收敛到最优,降低了目标像素和邻域像素与聚类中心之间的依赖,影响了图像分割的效果。针对上述问题,采用内点法的思想设计惩罚函数,将惩罚函数引入FCM算法的目标函数中,再利用KKT条件求出全约束条件下的隶属度。然后将模糊集推广到直觉模糊集,引入非隶属度和犹豫度,进一步优化隶属度矩阵,完善图像中的不确定信息。分割实验表明,改进后的算法既增强了抗噪性,又保护了图像的细节。相比于FCM算法本文算法的分割准确率至少提高了3.11%、划分系数提高了9.29%;对比于FCM_S2算法,上述算法的分割准确率提高了约0.5%,划分系数提高了2.14%。

含VSC-HVDC的交直流系统内点法最优潮流计算

电压源换流器(voltage source converter,VSC)在稳态模型和工作原理上与传统高压直流输电(high voltage directcurrent,HVDC)的换流器有本质区别,因此传统的交直流系统最优潮流计算方法不适用于含基于电压源换流器高压直流输电(VSC based HVDC,VSC-HVDC)的交直流系统。讨论一种适用于原对偶内点法(primal-dual interior-pointmethod,PDIPM)和预测校正内点法(predictor-corrector PDIPM,PCPDIPM)解最优潮流的VSC-HVDC稳态模型。基于该稳态模型,将VSC-HVDC直流网络与交流系统结合起来,对交直流系统进行联立求解,并对多组算例进行仿真和分析,算例结果表明原对偶内点法在解决含VSC-HVDC的最优潮流问题的能力上,保持了传统内点法最优潮流的高效性,而在同样的条件下,预测–校正内点法迭代次数大大少于原对偶内点法。

基于多预测校正内点法的WLAV抗差状态估计

针对预测-校正内点法(predictor-corrector primal-dualinterior point method,PCPDIPM)加权最小绝对值状态估计(weighted least absolute squares,WLAV)可能发生校正方向指向错误方向的不足,提出一种基于多预测-校正内点法(multiple PCPDIPM,MPCPDIPM)的WLAV抗差状态估计算法。该算法在PCPDIPM的基础上,通过多次校正,对中心参数动态估计,并采用2阶段线性搜索法确定校正方向在总的牛顿方向中的最优比重,从而保证迭代点向中心轨迹靠拢。最后,通过IEEE算例仿真和我国某省网的测试结果验证了所提方法的有效性。与含不良数据辨识功能的加权最小二乘状态估计相比较,所提方法的收敛速度及抗差能力具有明显的优势。

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。

基于内点法消除输电断面过载的实时控制算法

当切除过载线路可能引发相关输电断面连锁跳闸时,应紧急消除线路过负荷,保证输电断面的安全。文中采用原—对偶内点法求解非线性规划得到消除线路过载的控制方案。由于实时控制的快速性需要,引入反向配对技术来避免平衡机越限;为使调整量最小且严重情况下避免切负荷,依据节点对过载线路和接近极限线路的共同作用提出综合灵敏度概念,并根据综合灵敏度确定加、减出力节点;将关键线路的范围从接近极限的线路扩大到包括过载线路所在的输电断面,以最大限度地避免出现新线路过载以减少校验次数,并对参与计算的变量进行筛选和排序。针对CEPRI 36节点系统进行了大量仿真计算,表明所提出的控制算法快速、有效。

基于非线性内点法的安全约束最优潮流 (一)理论分析

提出了一种考虑多预想事故的安全约束最优潮流内点算法。分析了多预想事故下安全约束最优潮流模型的构建及控制变量的划分。直接应用一类基于扰动KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件的非线性路径跟踪内点理论来设计这一大规模非线性规划问题的解法。对算法核心——简约KKT系统进行了深入的结构分析,导出一种由4×4块元素构成,按预想事故分块对角排列,类似节点导纳矩阵结构的修正系统稀疏结构。简约系统的维数仅取决于等式潮流方程的个数,每次迭代的计算规模稍大于同时求解基态和c个起作用预想事故牛顿潮流迭代的8倍。

基于变量代换内点法的加权最小绝对值抗差状态估计

传统内点法加权最小绝对值(WLAV)抗差状态估计能够抑制坏数据影响,提高状态估计精度,但该方法模型复杂,计算效率低,限制了其工程应用价值。文中提出一种基于变量代换内点法的电力系统WLAV估计方法,该方法通过添加中间变量,将非线性量测方程分解为两步线性方程和两步非线性变换,并建立两步线性方程的WLAV估计数学模型。与传统内点法WLAV抗差状态估计相比,该方法无须形成海森矩阵,可有效提高迭代方程中系数矩阵的稀疏度,并减小矩阵的阶数,有效提高WLAV状态估计的计算速度。基于美国电气与电子工程师学会(IEEE)标准系统、波兰电网和国内某省网的仿真结果验证了所述方法的有效性,具有良好的工程应用前景。

基于最优潮流的实时电价分解模型及其内点法实现——兼论最优潮流中λ_p,λ_q乘子的经济意义

简要总结实时电价研究及与其联系密切的最优潮流（ＯＰＦ）的进展；提出一种基于最优潮流的实时电价计算方法，并可以将有功、无功的实时电价分解到各种辅助服务（旋转备用、网损补偿、电压支持、网络安全等）中；应用内点（ｉｎｔｅｒｉｏｒｐｏｉｎｔ）算法求解该模型，从而避免安全性定价剧烈波动的问题（“ｇｏ”“ｎｏ－ｇｏ”）。

基于分支定界—原对偶内点法的日前无功优化

现有的日前无功优化模型较少考虑次日电压稳定问题,且算法无法准确处理离散变量及时段间耦合约束。针对此现状,提出了一种计及分区动态无功储备的日前无功优化模型,并采用分支定界—原对偶内点法对其进行求解。在求解过程中,利用分支定界树使离散变量逐步逼近离散值,通过合理的分支剪支策略满足离散变量的时段间耦合约束,将日前无功优化问题转换为一系列仅含连续变量的单时段无功优化问题进行求解。IEEE 30和IEEE 118节点系统的仿真结果表明了所提模型与方法的有效性。

基于Hessian内点法的微型能源网日前冷热电联供经济优化调度

微型能源网包含冷、热、电和气4种能源形式,具有负荷种类多样、供能设备丰富的特点。在对微型能源网内多种供能及蓄能设备进行建模的基础上,提出基于集中互连能源交换网络的冷热电联供微型能源网的供能架构,架构内冷热电负荷被细分为纯电负荷、热水负荷、空间热负荷、冷冻制冷负荷和空间冷负荷,围绕该架构建立冷热电联供微型能源网经济优化调度模型,采用基于Hessian矩阵迭代的内点法对模型进行了求解。算例表明,通过调度微型能源网内各供能设备的运行方式和出力,可以显著降低系统的日运行费用,实现冷热电联供微型能源网的经济优化运行,得出的合理调度方案证实了所提模型和求解方法的正确性及有效性。

基于非线性内点法的安全约束最优潮流 (二)算法实现

提出一种考虑多预想事故的安全约束最优潮流内点算法实施方案。讨论了预想事故集中,起作用预想事故的监视与强制策略及不可行预想事故的辨识。根据简约KKT(Karush-Kuhn-Tucker)系统的带边列分块对角特殊结构,推导了内点安全约束最优潮流的一种分解协调实施算法。为保证预想事故扫描对安全约束最优潮流的支撑,提出了一种能量管理系统中安全约束最优潮流和静态安全分析模块间的衔接和交互方案。算法在IEEE14节点等4个系统上,对全部非解列型开断事故进行了大量的计算,结果表明,算法有效、可靠。安全约束最优潮流解与经典最优潮流解在安全性和经济性上的比较则显示了将静态安全约束引入经典最优潮流的必要性。

基于改进非线性预报-校正内点法的最优潮流

提出一种改进的非线性预报校正内点法,该方法在校正阶段应用了多中心校正的超立体空间映射技术,经过合理配置一些关键参数改善了映射空间的结构,使算法在每次迭代时只需1次校正计算就能获得较大的迭代步长,从而快速收敛至最优解。通过IEEE14,IEEE30,IEEE57,IEEE118这4个测试系统的仿真计算表明,该算法收敛快,其迭代次数基本与每次迭代进行4次中心校正计算的多中心校正内点法相当,而且鲁棒性好,未出现数值稳定问题。

基于预测-校正原对偶内点法的无功优化新模型

在有载可调变压器模型中引入虚拟节点,并通过该节点的电压来表示理想变压器对功率、电压的转换关系,由此在直角坐标系中建立了无功优化问题的二阶新模型。该新模型的海森矩阵是精确的常系数矩阵,在内点法迭代过程中只需要计算一次,从而缩短了每次迭代的计算时间。利用AMD算法对内点法修正方程的系数矩阵进行节点优化编号,减少了其LU分解所产生的注入元。通过存储海森矩阵的非零元素值、其行、列号及对应的拉格朗日乘子编号,提出了一种新的非零元素存储方式,极大地减少了海森矩阵与乘子线性组合的计算量。基于节点数从14到1338的7个测试系统进行了仿真计算,结果验证了所建模型与方法的正确性与有效性。这种建立模型的思想还可以应用到需要计算海森矩阵的动态无功优化、最优潮流以及状态估计等问题的算法中,以提高其计算速度。

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。IEEE14节点、IEEE30节点、IEEE57节点和IEEE118节点系统的仿真结果表明,该算法收敛快、鲁棒性好。

基于内点法和改进遗传算法的无功优化组合策略

提出了一种求解无功优化问题的组合策略,该策略将无功优化问题分解为连续优化和离散优化2个子问题,分别用预测-校正内点法和改进遗传算法进行求解。考虑到实际电网在进行无功优化控制时,发电机是主要的调节手段,先不考虑离散变量的约束,采用预测-校正内点法优化连续变量;然后保持连续变量不变,用改进遗传算法优化离散变量;再返回到连续优化阶段,如此交替求解。当出现相邻的连续优化阶段和离散优化阶段网损变化的差值小于设定值时,停止优化。IEEE14、30、57、118节点系统的仿真结果表明,该策略比其它组合算法在收敛性和计算效率上更具优越性。

基于改进多中心-校正内点法的最优潮流

提出了一种改进的多中心-校正内点法,该方法采用超立体空间映射技术,通过合理配置一些关键映射参数改善映射空间的数值结构,使算法在每次迭代时能获得较大的迭代步长和较好的中心方向,从而加快算法的收敛。通过IEEE14、30、57、118节点4个测试系统的仿真计算表明,该算法收敛快,其迭代次数与每次迭代进行4次中心-校正计算的多中心-校正内点法基本相当,而且鲁棒性好,未出现数值稳定问题。文章还对算法收敛判据的设置和初值的选取作了较详细的讨论。

计及用户响应的实时电价模型及其内点法实现

实时电价(spot price)是电力市场中的重要概念。为准确地对实时电价进行计算、预测和分 析,在实时电价的计算方法中考虑负荷的价格响应模型是至关重要的。文中在基于内点法最优潮 流的实时电价算法的基础上,进一步建立了负荷与实时电价的互动模型。该方法避免了引入新的 未知量,仅通过对扩展海森矩阵对角元素的修改即可实现。而且,为了考虑跨时段负荷转移的作 用,文中把该方法进一步扩展到多时段负荷价格响应模型。IEEE 30节点算例表明了该方法的有 效性。

基于内点法的含暂态稳定约束的最优潮流计算

建立了含暂态稳定约束的最优潮流的数学模型 ,模型中考虑了多个预想事故。提出了一种基于原—对偶内点法的含暂态稳定约束的最优潮流算法。通过充分开发修正矩阵的稀疏性 ,并在求解时采用稀疏技巧 ,开发出了高性能的计算程序。在日本 6 0 Hz电力网的 1 0机模型系统的优化计算结果表明 ,所提算法不仅具有强大的处理等式约束和不等式约束的能力 ,而且具有良好的收敛性 ,能够有效地解决考虑多个预想事故时的含暂态稳定约束的最优潮流问题。

基于连续潮流法及内点法的交直流负荷裕度算法

基于连续潮流法和原始-对偶内点法,提出了一种新的分段求解交直流系统负荷裕度方法。首先根据直流系统的调节特性,运用连续潮流法计算初始运行点到直流控制方式调整点系统的负荷增量。然后基于交直流网络间的耦合关系,推导得到交直流系统的Jacob i、Hessian矩阵,进而运用原始-对偶内点法求解直流控制方式改变后交直流系统的负荷裕度。该方法具有较好的收敛性,且能方便考虑直流量的约束和控制方式调整的问题,并经算例仿真验证该方法的准确性和快速收敛性。