基于极大熵原理的优化潮流算法研究

摘要

电力系统优化潮流问题是一个复杂的非线性规划问题，要求在满足特定的电力系统运行和安全约束条件下，实现预定目标最优的系统稳定运行状态。随着各大区域电网不断互联，电网规模越来越大，在现有的计算机硬件水平下利用传统算法针对大规模电力系统的优化潮流计算时间较慢，速度往往不能满足要求。目前迫切需要一种能够满足精度要求的大规模电网优化潮流计算方法，而且算法的数值计算时间能够满足快速性要求。
　　 本文提出了基于极大熵原理的内点优化潮流算法。极大熵算法主要处理方法是将优化问题的多个不等式约束集成为一个极大熵函数，可以大大减少不等式约束的数量，降低计算矩阵维数，从而提高运算速度，减少数值计算时间。极大熵算法针对优化潮流模型的不等式约束进行处理时，将优化潮流模型的不等式约束分为线性不等式约束和非线性不等式约束，本文对两类不等式约束的特点进行了比较和分析，验证了线性不等式约束并不适用利用极大熵算法进行处理。因此，所提出的优化潮流算法单独处理非线性不等式约束，同时给出了极大熵-内点法优化潮流算法模型和计算步骤，并详细阐述了计算过程中主要问题的处理方法。其中，针对计算过程中引入指数函数后可能出现的数值溢出现象，本文通过将极大熵函数进行等价变换，降低了指数项的值，有效的消除了数值溢出现象。
　　 最终，利用多个IEEE测试系统和2383节点的测试系统对本文所研究的极大熵优化潮流算法进行验证。与内点法进行相比，极大熵-内点法优化潮流算法不但能够保留内点法较好的全局收敛性，而且能够大大降低数值计算时间，同时随着系统规模扩大，极大熵-内点法的数值计算时间优势越加明显。因此，验证了本文所提出算法求解大规模电网优化潮流计算的可行性和有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及研究意义

1．2 课题的研究现状

1．3 本文所做的工作

第2章 电力系统优化潮流模型

2．1 优化潮流问题的数学模型

2．2 常用优化潮流算法面临的问题

2．2．1 内点法

2．2．2 牛顿法

2．2．3 智能优化算法

2．3 课题的研究方法

2．4 本章小结

第3章 用于优化算法的极大熵原理

3．1 信息论中的熵

3．2 用于规划问题的极大熵算法

3．2．1 基本原理

3．2．2 极大熵算法误差分析

3．3 本章小结

第4章 基于极大熵原理的优化潮流算法

4．1 线性不等式约束和非线性不等式约束的对比

4．2 极大熵-内点法优化潮流算法

4．2．1 非线性不等式约束的处理

4．2．2 极大熵-内点法计算步骤

4．3 算法中主要问题的处理

4．3．1 变量初始化

4．3．2 节点重新编号

4．3．3 节点导纳矩阵的形成

4．3．4 数值溢出的处理

4．4 本章小结

第5章 算例分析

5．1 ME-IPM算法的数值稳定性分析

5．1．1 IEEE14测试系统

5．1．2 IEEE30测试系统

5．1．3 IEEE118测试系统

5．1．4 IEEE300测试系统

5．1．5 2383节点测试系统

5．2 ME-IPM算法的数值计算时间分析

5．3 综合评价

5．4 本章小结

第6章 结论及展望

6．1 结论

6．2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢