基于可信域内点法的最优潮流问题研究

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电力系统最优潮流问题(OPF)研究起源于潮流计算和经典经济运行,它将经济调度和安全监控完美结合起来。OPF算法的众多研究成果中,内点法具有收敛性强、多项式时间复杂性等优点,是极具潜力的优秀算法之一。但在理论上,内点法求解非凸优化问题时的全局收敛性能受到质疑。电力系统不断发展,使得OPF算法跻身于极其困难、非凸的大规模非线性规划行列。可信域和线性搜索方法是保证最优化算法全局收敛性能的两类技术,将内点法和可信域、线性搜索方法有机结合,构造新的优化算法,是数学规划领域的研究热点。 论文在现代内点理论基础上,研究了两种OPF算法。 首先,提出一种改进的可信域内点方法。该方法无须与潮流计算配合增加算法通用性,并引入参数变量到可信域子问题模型中确保计算连续性;同时,改进可信域子问题模型以提高计算精度,调整收敛判据加快计算速度;由现代内点法求解可信域子问题,并构造简约修正方程,减少计算量。论文用该算法求解两类OPF问题,在IEEE14-300系统进行测试,表明其正确性和有效性。该方法主要缺陷是,在大规模系统中的计算速度和计算精度难以令人满意。 其次,提出一种基于线性搜索的现代内点方法,即在内点法每次迭代中,确定对应于某种评价函数的最优步长。该方法采用直角坐标OPF模型,将原问题KKT条件式的平方项相加,得到关于步长的四次多项式作为评价函数;用五点四次插值法求得评价函数解析式,并用卡丹方法求解该表达式导数值为零的点,从而确定最优步长。论文用该方法求解四种OPF问题,在IEEE4-300和N1047系统进行全面测试,取得较快的收敛速度;该方法另一优点是可以保证计算过程不发散,并通过观察最优步长值趋向于零的变化情况,提供了OPF问题在给定的计算条件下,是否存在解的一个判断标志。
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