文档介绍：电力系统潮流优化计算
班级:电气116 姓名:刘然指导老师:潘如政
摘要:潮流优化问题对国家的经济发展、能源节约、资源优化配置具有重要的影响。在现有的潮流优化算法中,内点法最有研究前景,其寻优过程可使目标函数严格单调递减,且迭代次数和系统规模无关。本文采用跟踪中心轨迹内点法对IEEE30测试系统进行优化计算,不断求解寻优变量并对状态变量进行更新,最后以较小误差收敛于最优解。将优化计算结果和MATPOWER工具箱下的潮流优化结果进行比对,数据分析表明优化结果相近,证明了算法的有效合理。
关键词: 潮流优化跟踪中心轨迹内点法 IEEE30测试系统
英文摘要:
The optimal power flow issue has very important influence on the country's economic development, energy saving and resource optimal allocation. Interior-point method is most worthy of study among all the current optimization algorithms, whose optimization process can make the objective function strictly monotone decreasing, ignoring the number of iterations and the system size. In this paper, the path following interior-point method is adopted to optimize the IEEE30 test system, which solves the optimization variables and updates state variables constantly, and finally converge to the optimal solution with a fairly small error. Finally, the optimization results of interior-point method pared with the optimization results of MATPOWER toolbox, the data analysis result shows that both of them are converged, proving that the algorithm is effective and reasonable.
Keywords: Optimal power flow the path following interior-point method the IEEE30 test system
1 绪论
电力系统最优潮流(OPF)问题是指在系统结构参数和负荷给定的前提下,通过优化控制手段,例如:调整变压器分接头位置、调整发电机有功和无功出力、改变无功补偿设备的投入容量和安装地点等,并要求满足运行约束和安全阈值约束,目标是使发电成本或系统网损等达到最低[1]。此处的约束条件一般指各发电机的有功和无功出力不超过发电机本身的额定参数,各节点电压的幅值处于要求的范围,各线路的传输功率满足安全性要求, 各有载调压变压器的分接头不越过极限位置等。最优潮流将电力系统运行的经济性、安全可靠性以及电压质量统一地考虑和处理,故而弥补了经济调度只能考虑经济运行的不足[2]。
随着电力系统区域互联和大电网发展趋势的加快,网络复杂性进一步提高,节点数成千上万,单单是数据存储就很费内存,再者优化模型中相应有更多的等式和不等式约束,这都对现有的计算机等设备和优化算法提出挑战,因此如何能够将一个复杂网络建模得到合理优化模型并能实时得到优化计算结果是研究人员的目标,这就是本文的出发点。
2 跟踪中心轨迹内点法
对原始模型将不等式约束转化为等式约束以及引入对数势垒函数来限制不等约束靠近边界点的不利情况,经这两步处理得到的模型,不仅仍然满足原系统的解,而且新模型摆脱了原模型存在不等约束的困扰。然后将所有等式约束联合目标函数构建拉格朗日函数,在处理KKT一阶最优条件时,对非线性方程组取一阶泰勒公式,此处是模型求解计算过程中的第一个误差来源。之后求解线性方程组按照高斯消元法得到寻优变化量,在更新初值后作收敛条件判定时由于人为设定误差量此处是系统计算的第二个误差来源。从数学角度来讲这是一个近似解法,但是对于潮流工程计算精度已足够。
3 潮流优化算例
基于跟踪中心轨迹内点法的系统建模