非线性预测—校正原对偶内点法在无功优化中的应用

论文摘要

无功优化是电力系统计算的一个基本问题。无功优化,就是在给定的系统网络结构及负荷水平下,通过对发电机端电压、可调变压器分接头和无功补偿装置（如可投切电容器、STATCOM）的优化,找到的满足一定运行约束条件的,使系统网损达到最小的无功调节手段。无功优化问题是一个连续变量和离散变量共存的、有约束的、大规模的非线性混合整数规划问题,如何提高计算速度、保证计算结果正确性是无功优化面临的主要问题。同时,由于实际电力系统中存在着大量的离散元件,对离散变量的正确处理与否将直接影响结果的合理性和正确性。针对上述问题,本文开展了如下的研究工作:1.提出了用于无功优化求解的非线性预测-校正原对偶内点法,并应用标准C++程序进行了实现。所用算法分成预测和校正两个阶段进行,首先在预测阶段求出仿射方向,然后在校正阶段对其进行校正从而得到牛顿方向。改进后的算法可以获得更大的迭代步长,从而加快了算法的收敛速度。程序实现方面,采用了十字链表的稀疏矩阵技术,大大提高了算法的计算效率。2.针对电力系统中常见的几类离散元件,确定了其静态模型及通过罚函数进行处理的方法。通过选择恰当的引入罚函数的时机以及罚因子的大小来实现离散变量的归整过程与非线性预测-校正内点法的很好配合。3.采用IEEE14节点和IEEE118节点算例对本文所提算法进行了验证,并与常规的未采用预测-校正技术的原对偶内点法进行了比较。经验证,本文提出的算法具有很强的可靠性,计算结果正确,计算效率优于常规的原对偶内点法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 本课题研究的意义
• 1.2 无功优化的研究现状与发展
• 1.3 本文所做的工作
• 第二章 电力系统无功优化的数学模型与求解方法简介
• 2.1 电力系统无功优化的数学模型简介
• 2.1.1 目标函数
• 2.1.2 等式约束条件
• 2.1.3 不等式约束条件
• 2.2 电力系统无功优化的求解方法简介
• 2.2.1 常规优化方法
• 2.2.2 人工智能优化方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 稀疏处理和离散处理的技术分析
• 3.1 十字链表的稀疏处理技术分析
• 3.1.1 稀疏处理技术简介
• 3.1.2 十字链表稀疏处理的方法
• 3.2 离散变量的处理技术
• 3.2.1 二次罚函数处理离散变量
• 3.2.2 罚函数处理离散变量的机理
• 3.3 本章小结
• 第四章 非线性预测-校正内点法求解无功优化
• 4.1 内点法概述
• 4.2 非线性原-对偶内点法
• 4.3 非线性预测-校正内点算法的数学模型
• 4.3.1 目标函数
• 4.3.2 等式约束
• 4.3.3 不等式约束
• 4.4 非线性预测-校正内点算法的求解
• 4.4.1 预测-校正内点法
• 4.4.2 预测-校正内点算法的改进
• 4.4.3 预测-校正内点算法步骤
• 4.4.4 预测-校正内点算法的流程图
• 4.5 非线性预测-校正内点法应注意的问题
• 4.5.1 迭代步长的确定和障碍参数的修正
• 4.5.2 初始点的选择
• 4.5.3 离散变量的处理
• 4.6 本章小结
• 第五章 算例分析
• 5.1 IEEE-14 节点系统优化结果分析
• 5.2 IEEE-118 节点系统优化结果分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢