基于内点法的电力系统最优潮流算法研究毕业设计

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1、基于内点法的电力系统最优潮流算法研究毕业设计目录摘要IABSTRACTII目录III1绪论11.1引言11.2电力系统最优潮流计算的发展历史及现状11.3本文所做工作22、电力系统最优潮流算法介绍42.1最优潮流计算的基本数学模型42.1.1目标函数42.1.2等式约束条件52.1.3不等式约束条件52.2电力系统最优潮流的算法简介62.2.1线性规划法62.2.2二次规划法62.2.3牛顿法72.2.4内点法72.2.5电力系统最优潮流计算的新兴算法83、原对偶内点法93.1原对偶内点法的数学原

2、理93.2目标函数的收敛条件12343.3初值的选取123.4利用原对偶内点法进行潮流计算的方法134.基于原对偶内点法的电力系统最优潮流计算154.1电力系统最优潮流计算中的各项数学模型154.1.1最优潮流计算的目标函数154.1.2最优潮流计算的等式约束条件154.1.3最优潮流计算的不等式约束条件164.2各项数学模型的具体表达164.2.1目标函数的各偏导数及相应矩阵164.2.2等式约束的各偏导数及相应矩阵174.2.3不等式约束的各偏导数及相应矩阵214.2.4对模型中各节点的不等式

3、约束条件的处理244.3算例分析254.3.1MATLAB简介254.3.2具体的计算流程254.3.3IEEE-14标准测试系统运算结果265总结与展望295.1本文总结295.2今后展望29参考文献30附录IEEE-14标准测试系统数据32致谢34341绪论1.1引言在这个世界上，人们的生活已经无法离开电能，电能也毫无争议地成为世界上最为重要的能源。而作为负担电能产生、输送、分配以及消费的电力系统更是当今世界上最重要也是最复杂的系统之一。如何合理的控制电力系统，使得电力系统运行在一个最佳的状态

4、（即电力系统的最优潮流计算）自然也就受到了国内外学者的广泛关注。所谓最优潮流，指的是在系统的结构参数以及各种负荷情况都给定的同时，通过调整给定各种控制变量，在满足电力系统中所有约束条件的前提下使系统的某一项性能指标运行在最佳状态时电力系统功率流的分布[1]。对电力系统的最优潮流的研究是研究电力系统运行的重要组成部分之一，研究此类问题对在电力系统中如何在保证安全和电能质量的前提下达到电力系统最优的运行状态具有十分重要的意义。1.2电力系统最优潮流计算的发展历史及现状对于电力系统最优潮流计算的历史最早

5、可以追回到第二十世纪。在当时，经典的经济调度法因为具有计算简单，收敛速度快，适合实时性应用等优点，在当时被广泛应用于最优潮流计算当中。而随着电力系统规模的不断扩大，经典的经济调度法已经很难完成当时电力系统最优潮流计算的各项要求，这就促使研究人员不断寻求更加高效可靠的最优潮流计算理论来代替经济调度法。随着计算机的高速发展，电力系最优统潮流计算进入了一个新的殿堂，计算速度十分迅速的计算机使得大规模的最优潮流计算成为了可能。在初始阶段，人们普遍采用对计算机内存要求较小的导纳法（高斯-塞德尔迭代法）来计算

6、最优潮流。到了20世纪60年代，计算机的内存容量以及计算速度有了很大的提升，这使得对内存要求较高却具有比导纳法更好的收敛性的阻抗法得到了广泛的应用。但是，随着电力系统规模的不断扩大，阻抗法计算量大、对内存要求高的缺点又再一次显现出来。为了克服这个困难，到了70年代，人们又提出了新的潮流计算方法——牛顿拉夫逊法（以下简称牛顿法）。在最优潮流计算理论当中，牛顿法是以节点导纳矩阵为基础的，利用了稀疏矩阵的稀疏性直接对拉格朗日的KKT条件（Karush-Kuhn-TuckerConditions，这是在非

7、线性规划中是否有最优解的一个充分必要条件）进行牛顿法迭代求解[2]。尤其是在采用了最佳顺序消去法后，牛顿法在收敛性、对计算内存的要求甚至在整个计算速度方面都远远34超过了阻抗法。直到今天，牛顿法仍然在被广泛的使用，广大学者还在牛顿法的基础上提出了许多优秀的最优潮流计算方法。、到了80年代，人们又提出了具有多项式的计算复杂性的内点法，成为了潮流计算历史上的一次重大突破。近年来，基于内点理论的非线性规划法在最优潮流计算研究当中已经得到了成功的应用[3-5]，如基于L1范数模型和内点理论的潮流算法[6]

8、、基于Taylor级数法的最优潮流计算[7]以及基于内点理论的半定规划法（SDP）等方法[8]。以上理论都只是考虑到了电力系统处于稳定运行的状态下的静态安全的约束，但是电力系统实际上是一个动态的系统，以上常规的方法很难对动态运行的电网的动态安全性做出保证。因此在近几年，研究者已经开始把最优潮流中的暂态稳定的约束考虑到他们的研究范围之中[9]，并建立了与之对应的新的最优潮流模型。随着现代科学技术的发展，一些智能化的科学理论也被运用到了电力系统最优潮流计算中来，这些算法一般被称为现代智