基于广义逆和函数变换的优化算法与应用

提出一类新的优化算法,包括运用函数变换方法处理不等式约束、把优化问题转换为非线性不定方程组、运用牛顿-拉夫逊方法和广义逆方法求解非线性不定方程组及将优化问题转化为一系列求解非线性不定方程组的一维优化搜索过程。上述方法可综合应用于无约束和有约束优化问题,并可求解包含不等式方程的非线性方程组。介绍其在电力系统优化潮流和约束潮流问题的工程应用。新算法的实用性和有效性通过典型算例和工程应用实例得到验证。     

具有变量范围约束的电力系统潮流算法及其应用

本文提出一个具有变量范围约束的电力系统潮流新算法,其变量的取值可以是不等式约束规定的范围。新算法可使潮流计算更快捷方便,符合实际要求;可以清楚揭示电压变化与无功补偿之间的关系,并作为优化系统无功配置的一种优化方法;基于新算法并运用随机生产模拟,开发了潮流自动计算程序,可满足年度逐小时潮流自动计算的要求;基于新算法提出一个全新的无功优化算法,通过扩展的具有变量范围约束的电力系统潮流方程,将目标函数值作为方程中的一个参数,逐次收缩目标函数值,将无功优化问题转化为一系列求解非线性方程组的一维优化搜索过程,并可拓展为最优化问题的一类新算法。通过算例验证了算法的有效性。     

利用凝聚函数代理非线性不等式约束的内点优化潮流算法

为加快电力系统优化潮流(optimal power flow,OPF)问题的求解,提出了利用凝聚函数法代理非线性不等式约束的优化潮流算法。鉴于优化潮流的数学模型中包括了大量的非线性不等式约束条件,尤其在计算大规模电力系统优化潮流时,对非线性不等式约束条件的处理耗费了大量的计算时间。文中将多个非线性不等式约束用一个凝聚函数代替,极大地减少了大规模电力系统优化潮流计算矩阵的维数,然后利用内点法进行求解。对IEEE大规模测试系统进行仿真,结果表明该混合算法具有收敛速度快、迭代迅速的优点。     

一种求解多目标最优潮流的模糊优化算法

将模糊集理论和非线性原－对偶路径跟踪内点法应用于求解具有可伸缩约束的多目标最优潮流问题,选择合适的加速因子以改善算法的收敛性,并与单目标非线性最优潮流问题的计算结果进行了比较。对几个试验系统的计算表明,该算法具有稳定收敛性能,优化结果精确,灵活方便,处理变量不等工约束和函数不等式约束的能力很强,适合于求解大规模电力系统的多目标优化问题。     

基于树木生长算法的含UPFC的最优潮流计算

最优潮流(OPF)计算是一个非凸优化问题,统一潮流控制器(UPFC)的引入增加了OPF问题的非凸程度,使得基于内点法的传统优化算法难以获取全局最优解。文中提出基于树木生长算法(TGA)的计及UPFC的最优潮流计算方法,将发电成本与有功网损、电压偏移加权作为目标函数,并考虑网络与UPFC设备的安全运行约束,优化了OPF模型。最后基于IEEE 30节点系统以及南京西环网116节点实际系统进行算例测试,对比TGA、粒子群与内点法的结果,并使用蒙特卡洛方法对不同的启发式算法分别进行50次计算,验证了TGA具有更好的求解精度与鲁棒性。     

一种计及暂态稳定约束最优潮流的快速方法

给出了一种求解暂态稳定约束下最优潮流(OTS)的快速方法.在该方法中,首先将势能边界面法与最小二乘法相结合,建立系统暂态稳定裕度与系统运行参数变化之间非线性关系的函数表达式;然后基于该函数表达式形成暂态稳定约束条件引入到常规最优潮流(OPF)模型中,从而形成OTS问题的数学模型.该文建立的OTS分析方法不仅使得OTS的求解规模与常规OPF相同,而且计算量亦与常规OPF基本一样.对新英格兰10机39节点典型系统的算例仿真表明了该OTS分析方法的有效性.     

基于非线性互补问题函数的半光滑牛顿最优潮流算法

提出了一种新的基于非线性互补问题(NCP)函数的半光滑牛顿方法，以用于求解最优潮流(OPF)问题。通过引入NCP函数，将OPF模型KKT条件的互补松弛约束转化为等式约束，并采用非光滑牛顿法求解。算法的突出优势在于能够有效地处理OPF模型中的不等式约束，从而完全避免了OPF计算中起作用的不等式约束的识别问题。同时，文中利用电力系统的弱耦合特性，构造了牛顿分解算法。IEEE多个算例的数值试验表明：提出的算法具有很好的收敛特性和计算效果，有很好的实际应用前景。     

基于经济和稳定的电力系统最优运行策略

电力系统中带暂态稳定约束的最优潮流(OTS)问题是一个甚至在小规模电力系统中都难以精确处理的泛函数空间非线性优化问题,文中避开直接处理这一复杂问题,将带暂态稳定约束的潮流优化问题等价转换为欧几里德空间的优化问题,然后采用最优潮流(OPF)中常用的标准非线性规划法来解决此问题。经过转换后的OTS,在形式上和OPF有相同的变量,这样即使对于一个存在众多暂态稳定约束和多个扰动的大型电力系统,也变得容易求解。所提出的方法可以适用于任何发电机系统、控制器或者输电网络模型,不仅可以直接用于计算系统最优运行点,还可以应用于电力市场内电价的精确估价以及预防性稳定控制、电压下降问题和可用传输容量计算等领域。     

半无限优化的光滑化拟Newton法及其在最优潮流中的应用

提出求解半无限优化(SIP)问题的一类新算法—光滑化拟Newton法.基于非线性互补函数(non linearcomp lem entary prob lem-NCP function),转化SIP问题的KKT系统为非光滑方程组,设计光滑化拟Newton法求解该方程系统.该方法的特点是在每步迭代中只需求解一个线性方程组系统,且算法具有较好的全局与局部超线性收敛性.利用该方法求解电力系统暂态稳定约束的最优潮流(optim al power flows w ith transient stab ility constraints-OTS)问题,计算结果显示该算法的有效性.     

一种计及暂态稳定约束最优潮流的快速方法

给出了一种求解暂态稳定约束下最优潮流(OTS)的快速方法。在该方法中,首先将势能边界面法与最小二乘法相结合,建立系统暂态稳定裕度与系统运行参数变化之间非线性关系的函数表达式;然后基于该函数表达式形成暂态稳定约束条件引入到常规最优潮流(OPF)模型中,从而形成OTS问题的数学模型。该文建立的OTS分析方法不仅使得OTS的求解规模与常规OPF相同,而且计算量亦与常规OPF基本一样。对新英格兰10机39节点典型系统的算例仿真表明了该OTS分析方法的有效性。     

含TCSC的电力系统最优潮流控制

电力系统最优潮流问题(OPF)对保证系统的电压质量、安全性和经济性都是十分重要的。针对含有柔性交流输电系统的最优潮流问题,根据可控串联补偿器(TCSC)的功率注入模型,建立适于潮流和最优潮流计算的数学模型,在常规最优潮流问题的基础上,充分考虑TCSC元件对系统潮流的影响,从而建立起TCSC运行情况下的非线性最优潮流模型,并应用了一种有效的求解上述模型的方法——路径跟踪内点法。仿真表明该方法能有效解决含TCSC的电力系统最优潮流问题。     

含风电电网的动态全局最优潮流及其两级协调控制算法

针对含风电电网中风电出力的波动性,开展动态全局最优潮流分析,提出2级协调控制算法,并建立相应的数学模型。该算法以风电出力全周期内全电网网损最小为目标函数,将传统控制手段（即控制变量为变压器档位和并联电容器组数）与快速响应的有功和无功补偿手段相结合进行分步优化,得到能充分发挥传统控制手段和快速响应补偿手段各自优势的优化调控方案,并减少了传统控制手段的动作次数。此外,为准确模拟风电并网特性并使该新算法快速收敛,以改进牛顿拉夫逊法为潮流计算手段,采用遗传算法实现寻优。其中,改进牛顿拉夫逊法考虑了双馈和异步2种风机并网方式,建立其P-Q（V）节点模型,修改雅克比矩阵对角线元素,可较好地适应含风电场电网的潮流计算,进一步提高2级寻优结果的准确性。最后,将所提算法应用于华中地区某风电场的并网分析,并与已有文献中的多时段最优潮流控制策略进行对比,表明所提算法合理有效,具有实用价值。     

基于矢量化运算模式的电力系统潮流计算

通过把电力系统潮流方程的求解转化为一个新的非线性规划模型的求解,解决了病态系统潮流计算发散的问题,为给定条件下的潮流计算是否有解提供了一个新的判断途径。利用牛顿法获得具有对称不定系数矩阵的修正方程后,采用AMD算法对系数矩阵进行排序,并采用LDLT算法进行求解,提高了修正方程的求解速度。整个潮流计算模型以矢量化形式表达,简化了程序复杂度,提高了代码的通用性和易维护性。对节点数从118到703共3个测试系统进行了仿真计算,结果验证了文中所提方法的正确性。     

基于双适应度微粒群优化算法的最优潮流计算

在分析最优潮流(0PF)理论及其算法的基础上,引入微粒群优化算法(PSO).考虑到传统PSO算法应用罚函数处理OPF约束条件时容易造成对优良个体的湮灭,提出双适应度概念对微粒进行评估.利用双适应度PSO算法对算例进行分析并与其他算法比较,结果表明双适应度微粒群优化算法可较好处理最优潮流约束条件,在处理最优潮流问题上具有一定的有效性和优越性.     

搜寻者优化算法在含风电机组系统最优潮流中的应用

针对风力发电机组并网后电力系统的最优潮流(OPF)问题,将搜寻者优化算法(SOA)应用到最优潮流计算模型之中。通过分析风力发电机的稳态数学模型,根据功率守恒原理,得到异步风电机组有功无功出力的表达式,考虑到风电机组的特点,将其作为电压静特性节点处理。建立综合系统经济性和安全性的最优潮流计算的目标函数,该目标函数由网损和静态电压稳定裕度两部分组成,并将搜寻者优化算法运用到最优潮流模型的求解中,并制定该算法的计算流程。算例表明,提出的模型和算法是可行的。     

考虑交流潮流约束的机组组合并行解法

针对传统机组组合模型的种种不足,该文提出了一种考虑交流潮流约束及静态安全约束的机组组合模型,并给出了一种完整的并行化解法。该法借助于扩展拉格朗日松弛法和变量复制技术,将原问题转换为其对偶问题,并利用附加问题原理将对偶问题分解为动态规划和最优潮流(OPF)子问题。对于OPF子问题,采用鲁棒性好、收敛速度快的预测校正内点法求解,同时在求解过程中,采用并行处理技术。IEEE118节点及IEEE300节点仿真结果表明,该方法收敛性好,非常适合并行处理。     

最优潮流算法综述

最优潮流是一类典型的非线性规划问题,在电力系统中求解最优潮流是一项基本而重要的工作。本文论述了最优潮流算法问题,对其中的简化梯度法、牛顿法、内点法、遗传算法、模拟退火法等进行了详细的比较和探讨,以便为相关研究人员提供一定的参考和帮助。     

含UPFC的灵活交流输电系统最优潮流控制

潮流计算和无功优化计算是电力系统非常重要的计算,两者都包括在电力系统最优潮流（OPF）问题中,灵活交流输电系统（FACTS）的出现需要对传统的潮流计算进行修正,利用遗传算法探讨了含统一潮流控制器（UPFC）的灵活交流输电系统最优潮注控制问题,计算机仿真表明,该方法可有效解决含UPFC的灵活交流输电最优潮流控制。     

基于半定规划法的含分布式潮流控制器最优潮流

分布式潮流控制器能够灵活地提升现有线路的输电能力,从而降低系统运行成本,但该设备的引入会增加电力系统最优潮流问题的复杂度与非凸程度。针对分布式潮流控制器的结构及原理进行了分析,提出一种简化的稳态功率模型,并考虑到装置运行时各串联单元自身容量限制,给出实际电网中分布式潮流控制器线路的潮流可行域。基于此,采用对初值选取不敏感的半定规划法建立含分布式潮流控制器的系统最优潮流模型,并选用原对偶内点法进行求解。算例测试结果表明,所提方法能有效解决含分布式潮流控制器的系统潮流优化问题。