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。

基于非线性多中心校正内点法的最优潮流算法

提出了求解电力系统最优潮流问题新的非线性多中心校正内点算法。该算法采用仿射方向作为预测方向,在校正方向上增加了权系数,并通过线性搜索方法确定权系数的最优值,在预测方向和校正方向的组合方向上获得最大的迭代步长值;同时通过检验校正后的方向是否落在中心轨迹的对称邻域内来保证算法的收敛性。算法能够通过单次校正获得较大的计算步长,从而提高了计算的速度。该算法与预测校正内点法相比具有鲁棒性好、收敛快速的优势,特别是在计算过程中互补对差值较大的恶劣条件下。通过对多个测试系统的仿真,结果验证了算法有效性。

非线性原-对偶内点法无功优化中的修正方程降维方法

针对无功优化模型中含有离散变量的问题,采用非线性原–对偶内点法进行求解。根据卡罗需–卡恩–塔克条件下修正方程结构稀疏的特点,首先将松弛变量和不等式拉格朗日乘子的增量用决策变量的增量表示,再将其代入修正方程并从中消去变比和无功电源出力的增量,最终降维后方程仅含节点电压幅值及相角、等式拉格朗日乘子增量。在计及变比和无功补偿装置出力的离散性约束条件下,通过增加无功电源出力作为优化变量,保证了修正方程中变比的海森矩阵始终为对角矩阵,扩展了降维处理方法的适用范围。算例结果验证了该降维方法的有效性。

无功优化内点法中非线性方程组求解规律研究

在有功调度方式给定的前提下用最少变量组建立无功优化模型,用非线性原–对偶内点法求解该模型。根据求解规律和无功优化的特点,在由K-K-T条件构成的非线性方程组的求解过程中,构建由电力系统状态变量和等式约束对应的乘子组成的线性结构,该结构类似牛顿法极坐标形式的潮流计算格式,间接地将不等式约束转化到等式约束中,对求解问题的规模及实时性有良好的适应能力。算例结果证明了该方法的有效性。

基于自动微分和过滤线性搜索的非线性内点算法

非线性内点法已被广泛应用于求解大规模电力系统最优潮流问题。提出一种非线性内点算法,使用自动微分技术取代传统手动编程求导来计算雅可比矩阵和海森矩阵,还在寻优过程中使用过滤线性搜索技术,提高了搜索的可靠性和收敛速度。算例计算表明,该算法具有收敛性能好,可扩展性强和计算速度快的特点,具有应用于电力系统实时运行环境的潜力。

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一对偶内点法,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。

基于主导与非主导参数的非线性加权最小绝对值参数估计

针对非主导参数估计易受量测噪声及不良数据影响的特点,提出了基于主导与非主导参数的加权最小绝对值抗差参数估计。对参数估计错误的原因进行了系统分析,并给出了参数主导性评估方法。利用非线性原—对偶内点法进行模型求解,与传统线性内点法相比,该方法在提高求解精度的同时减少了迭代次数。基于IEEE 30节点系统和2个实际省级电网的计算分析,将所提出的方法与传统加权最小二乘法参数估计进行比较,测试结果验证了所提出方法的有效性。

混合整数无功优化问题的连续优化方法

通过对离散变量进行二进制编码,把每个离散变量表示成若干个取值在0、1之间的连续变量,从而将一个含有离散变量的混合整数无功优化问题转化为一个等价的连续优化问题,再用非线性原对偶内点算法求解。并且,在优化过程中根据二进制变量的权重系数逐步确定离散变量的取值,实现了离散变量在优化过程中的逐次归整。并以IEEE118节点作为试验系统,与常规的离散优化算法作比较,验证了该算法的正确性和有效性。

电力系统动态无功优化并行算法及其实现

由于全天24个时段的动态无功优化模型需要考虑变压器分接头和电容器投切开关的允许动作次数限制,当采用引入离散惩罚机制的非线性原对偶内点法求解时,其修正方程的维数会随系统规模的增大而急剧增大,但不难发现其修正方程系数矩阵具有对角加边分块结构,可将其解耦为25个低维线性方程组。从而提出一种粗粒度的并行计算方法,并在基于消息传递接口(MPI)机制的并行计算环境下实现。将所提算法应用于一个实际的14节点和IEEE118节点系统的实践表明,它能够有效地提升计算速度,在大型电力系统中有着良好的应用潜力。

基于对角加边模型的多区域无功优化分解算法

基于对角加边矩阵结构,提出了一种新的多区域电力系统离散无功优化分解算法。该方法先将电力系统按照一定的规则进行分区,通过引入虚拟节点构成各区域之间的边界网络,并采用内嵌离散惩罚的非线性原对偶内点法求解。最终所形成的线性修正方程组的系数矩阵具有对角加边结构。由此提出2种分解方法实现各区域修正方程的独立求解,寻找全系统及其各区域的近最优离散解。以IEEE118节点试验系统和2个实际系统(538节点和1133节点系统)作为算例,通过对集中优化方法和2种分解方法进行比较分析验证了所提出方法的有效性。

电力系统动态无功优化问题的快速解耦算法

由于在全天24个时段的动态无功优化模型中加入了变压器分接头和电容器投切开关的全天允许动作次数限制,当采用引入离散惩罚的非线性原对偶内点法求解时,其修正方程的维数会随系统规模的增大而急剧增大。该文指出其修正方程系数矩阵可具有箭形分块结构,可采用两种方法将其精确解耦为25个低维线性方程组。应用稀疏矩阵的三角分解技术可实现对它们的快速求解。一个实际的14节点系统和IEEE 118节点系统的计算结果表明,应用提出的快速解耦算法能在保证电容器和变压器分接头满足全天最大允许动作次数约束和运行约束的前提下,获得近似最优离散解,且具有较快的计算速度。

基于近似牛顿方向的多区域无功优化解耦算法

针对多区域电力系统的无功优化问题,提出了基于近似牛顿方向和GMRES算法的无功优化解耦算法。该算法以非线性原对偶内点法为基础,在迭代计算过程中构造近似牛顿方向,实现弱耦合系统的完全解耦,保证算法具有局部线性收敛特性,且其计算速度要比非线性原对偶内点法快。对于不能实现解耦的强耦合系统,以近似牛顿方向为初值和解耦对角阵作为预处理器,采用GMRES法求解,使算法具有良好的收敛性和较快的计算速度。以708节点系统作为试验系统验证所提算法的正确性和有效性,得到了满足所有等式和不等式约束的最优可行解。并以树型子系统分解法对其进行分解,对不同分解方案的计算结果进行了比较分析。

大规模电力系统离散无功优化问题的解耦算法

根据节点分裂法将大规模电力系统的离散无功优化模型转化成多区域分解形式,再采用引入离散惩罚的非线性原对偶内点法求解,获得具有分块结构的降阶线性修正方程组.对弱耦合系统,直接将非对角子矩阵置零即可实现修正方程的完全解耦,算法具有局部线性收敛特性.对于强耦合系统,可以采用与处理弱耦合系统类似的方法获得近似牛顿方向和解耦对角矩阵,以它们作为迭代初值和预处理器,采用GMRES法求解,保证算法具有良好的收敛性和较快的计算速度.文中以1062节点系统和一个实际538节点系统验证了算法的有效性,进一步提出了较实用的解耦判据.

应用多波前法快速求解最优协调电压控制问题

将长期电压稳定场景下的协调电压控制问题用带有微分—代数方程约束的最优控制模型来描述,借助Radau排列技术将这个动态优化问题转化为大型非线性规划模型,并采用非线性原—对偶内点法求解。重点探讨如何应用多波前方法结合近似最小度排序提高求解稀疏线性修正方程的效率。以IEEE 17机162节点系统和新英格兰10机39节点系统作为算例,通过与近似最小度法和反向Cuthill-McKee法排序下三角分解结果进行对比,证实了所述方法在计算速度上的优越性。

考虑离散约束条件的电力系统电压-无功集中控制算法研究

针对现代电力系统中遇到的电压质量问题,对基于非线性原-对偶内点法的电力系统电压-无功集中控制策略在静态电压分析中的应用进行了研究。针对有载调压变压器变比和无功补偿等离散变量,直接将其在迭代过程中逐次归整;针对不同的控制类型,将其作为模型的等式约束或不等式约束。然后以改进的IEEE14节点系统为算例进行仿真,将离散变量法与连续变量法的仿真结果进行比较,并对结果进行了详细论述。仿真结果表明,所提方法能够同时考虑各种不同类型的控制,有效地处理系统中的离散变量和连续变量,减小线路损耗,改善电压质量,保持系统电压稳定,具有很好的收敛性和精确度。

对角加边模型无功优化分解算法(英文)

将电力系统按照一定的规则进行分区,通过引入虚拟节点构成各区域之间的边界网络,并采用内嵌离散惩罚的非线性原对偶内点法求解,最终所形成的线性修正方程组的系数矩阵具有对角加边的结构。据此结合矩阵的LDU分解提出一种分解方法实现快速地寻找全系统近似最优离散解。以IEEE118节点试验系统作为算例,通过对集中优化方法和分解方法进行了比较分析来验证所提方法的有效性。

求解多目标随机动态经济调度问题的场景解耦方法

针对含风电接入的电力系统,建立了以总燃料耗量和购电费用最小为目标的多目标随机动态经济调度模型。借助场景法将该模型转化为大规模多目标确定性动态经济调度模型。采用法线边界交叉法将这个多目标优化问题转换为一系列单目标优化问题,并采用非线性原对偶内点法求解。在迭代过程中,按照场景顺序将简化修正方程的系数矩阵排列为对角加边形式,方便对其实施解耦,并运用异步块迭代法求解,从而将一组高维修正方程组的求解转化为若干个分别与预测场景和误差场景相对应的低维修正方程组的求解。在某省级50机系统上的计算结果表明,场景解耦方法可大幅度降低内存需求且适于求解大系统、多场景、多目标动态经济调度问题。

多区域互联系统几种无功优化分解协调算法的比较

以708和538节点系统为算例,对以非线性原对偶内点法为基础,基于近似牛顿方向和对角加边模型的5种无功优化分解协调算法的计算效益和收敛性进行了比较分析。并进一步分析了影响分解协调算法计算效益和收敛性的因素。定性分析了固定系统总规模、扩大子区域数目和固定子区域数目、扩大最大子区域的规模2种方式对计算速度的影响。

计及静态电压稳定约束的无功优化规划

选择无功补偿设备投资和系统有功网损的综合费用作为目标函数,同时考虑满足电压水平和电压稳定性两个约束条件来探讨无功规划问题。选取用电压稳定裕度不低于某一个允许的最小稳定裕度来表示电压稳定约束。分别对正常运行工作点和电压崩溃点引入2组变量和潮流方程,从而使得电压稳定裕度可以用临界运行状态下负荷的总视在功率与正常运行状态下负荷的总视在功率之差来显式表达。该模型相对于传统无功规划模型的优势表现在能够根据稳定裕度的目标值直接求得在合理电压水平下的最佳无功补偿配置方案,但其优化模型的等式和不等式约束及变量的数目却大幅增加,使得计算量远大于传统的无功规划问题。在IEEE 14节点和118节点2个试验系统的计算表明,采用非线性原对偶内点法求解该模型时,其计算精度及收敛性都比较好。

计及电压稳定约束的无功优化及其策略研究

为了防止电力系统发生电压崩溃事故,在传统的无功优化中,引入电压稳定裕度指标,提出了在保证一定电压稳定裕度的基础上以系统有功网损和控制成本最小的无功优化模型,并且考虑了N-1运行方式;当裕度不满足要求时,以增强电网电压稳定裕度为主;用非线性原-对偶内点法求解,将电压稳定裕度指标直接放在约束条件中;同时为了稳定控制的需要,在约束中又考虑了发电机无功储备问题;采用十字交叉链表矩阵稀疏技术,开发了高性能的计算程序,在福建省网173节点系统试验表明,该方法是可行的、有效的,达到了预期的效果。