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电力系统分布式无功电压优化控制研究

作　者: 程新功
导　师: 厉吉文
学　校: 山东大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 分布式并行优化无功电压优化分解协调法辅助问题原理模糊集理论 △-变量直接非线性原一对偶内点法多Agent技术 2级电压控制
分类号: TM714
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
下　载: 650次
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内容摘要

电力系统无功电压运行优化是实现电力系统最优资源配置,提高系统的安全性和经济效益的重要手段。本文详细探讨了全网无功电压优化的算法、实用化和实现方案。针对目前无功电压优化算法存在的不足,根据电力系统分布、分散的特点,提出了基于电网分区的分布式并行无功优化算法,并对其进行了多目标、软约束的模糊化处理和离散控制变量的罚函数处理,利用直接非线性原—对偶内点法寻优求解。将该算法与多Agent技术相结合,提出了基于多Agent技术的分布式无功电压优化系统的设计方案。具体的研究内容包括: 1.基于电网分区的分布式并行无功优化算法本文首先分析了无功电压优化的研究现状,总结了以往优化算法的优缺点,得到了当前系统运行对优化算法的要求,即优化算法应适应电力系统分布、分散的特点,适应电力市场发展的需要,能够快速收敛,数据通信量少,便于实现。针对以上要求,提出了基于电网分区的分布式并行无功优化算法。对于单目标无功电压优化,根据实际电网分区情况,采用分解协调法复制各分区的边界节点,建立分解协调模型,采用增广拉格朗日法将求分解协调模型的极小值问题转化为求增广拉格朗日函数的鞍点问题,然后采用辅助问题原理分解变量和增广拉格朗日函数,从而将全网无功电压优化问题分解为多个分区的分布式并行优化问题。对于多目标的无功优化问题,首先用分解协调法,将全网的多目标无功优化问题转化为求解各个分区的多目标无功优化问题,然后用上述单目标优化算法分解每一个单目标优化问题,再将各个目标综合,得到多个分区的多目标分布并行优化问题。辅助问题原理建立了一个用于分布式并行优化的计算框架,各分区可根据具体情况自主选择优化算法。该算法将原问题分解为多个并行求解的子问题,缩小了问题的规模,降低了问题的复杂程度。仿真结果表明,对于粗粒度、大型电力系统的优化计算,相对于其它算法,本算法具有收敛速度快、数据通信量少等特点。 2.对于各分区的多目标无功电压优化问题,采用梯形模糊隶属度函数,将每一个目标模糊化,求解多个目标函数最小隶属度的最大化问题,从而将多目标优化问题转化为单目标问题。然后采用直接非线性原—对偶内点法进行优化计算,计算速度快,准确率高。本文详细推导了采用模糊集理论和内点法求解分区

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-14
第一章绪论  14-31
  1．1 前言  14-16
  1．2 无功优化的发展  16-20
    1．2．1 无功优化的分类  16-17
    1．2．2 无功电压优化算法的发展  17-19
    1．2．3 电力市场下全网无功优化的新发展  19
    1．2．4 串行优化方法存在的问题及本文的解决方案  19-20
  1．3 内点法和模糊集理论在无功电压优化计算中的应用  20-23
    1．3．1 内点法在无功电压优化中的应用  20-21
    1．3．2 模糊集理论在电力系统无功电压优化中的应用  21-23
  1．4 电力系统并行处理  23-27
    1．4．1 并行算法简介  23-25
    1．4．2 当前并行处理方法存在的问题  25-26
    1．4．3 辅助问题原理的发展及其在优化计算中的意义  26-27
  1．5 多Agent技术在电力系统优化计算中的应用  27-29
    1．5．1 多Agent技术在电力系统优化中的应用  27-28
    1．5．2 存在的问题  28-29
  1．6 本文的研究内容及方法  29-31
第二章基于电网分区的分布式并行无功优化算法  31-61
  2．1 引言  31-32
  2．2 辅助问题原理  32-34
    2．2．1 求极小值问题  32-33
    2．2．2 求带有不一定可微项的函数极小值问题  33-34
  2．3 基于电网分区的单目标无功优化算法  34-39
    2．3．1 电网分区与分解协调模型  34-37
    2．3．2 并行优化  37-39
    2．3．3 算法实现  39
  2．4 基于电网分区的多目标无功优化算法  39-47
    2．4．1 两分区无功优化  39-44
    2．4．2 多目标无功优化步骤  44-45
    2．4．3 多分区无功优化  45-47
  2．5 分区内的无功优化原-对偶内点算法  47-52
    2．5．1 引言  47-48
    2．5．2 用直接非线性原-对偶内点法求解分区内优化问题  48-52
  2．6 仿真算例  52-59
    2．6．1 3节点系统  52-54
    2．6．2 IEEE118系统单目标无功优化问题  54-57
      2．6．2．1 分区原则  54
      2．6．2．2 目标函数与边界等式约束  54-55
      2．6．2．3 分区内算法  55
      2．6．2．4 收敛判据与影响收敛的参数  55
      2．6．2．5 提高优化速度的考虑  55-56
      2．6．2．6 优化结果  56-57
    2．6．3 多目标无功优化  57-59
  2．7 小结  59-61
第三章分布式并行无功电压优化计算的实用化研究  61-78
  3．1 引言  61
  3．2 多平衡节点协调  61-65
  3．3 变量的模糊离散化处理  65-74
    3．3．1 引言  65-67
    3．3．2 变量分类与数学模型  67-68
    3．3．3 模糊约束的处理  68-71
    3．3．4 离散变量的处理  71-74
  3．4 仿真算例  74-77
  3．5 小结  77-78
第四章基于多Agent技术的分布式无功电压优化系统  78-100
  4．1 引言  78-79
  4．2 多Agent技术-适合于分布式优化的计算环境  79-83
    4．2．1 多Agent技术的研究背景  79-80
    4．2．2 多Agent系统的基本概念  80-81
    4．2．3 Agent技术的特点  81-82
    4．2．4 多Agent系统设计中应考虑的因素  82-83
  4．3 基于多Agent技术的分布式无功电压优化控制系统设计与仿真  83-98
    4．3．1 基于多Agent技术的分布式无功电压优化控制系统设计方案  83-95
      4．3．1．1 多Agent分布式无功电压优化控制系统结构  83-86
      4．3．1．2 系统中Agent的分类和功能  86-90
        4．3．1．2．1 分区优化Agent(AOA)  86-88
        4．3．1．2．2 管理Agent(MA)  88-89
        4．3．1．2．3 执行 Agent(IA)  89-90
      4．3．1．3 正常情况下的系统运行机制  90-93
        4．3．1．3．1 优化的发起  90-91
        4．3．1．3．2 AOA内部各模块运行机制  91
        4．3．1．3．3 AOA的协调机制  91-92
        4．3．1．3．4 AOA间的协商机制  92-93
      4．3．1．4 紧急情况下无功电压控制策略  93-95
        4．3．1．4．1 IA的多点覆盖  93
        4．3．1．4．2 常规电压紧急控制的策略  93
        4．3．1．4．3 改进的电压紧急控制策略  93-95
    4．3．2 多Agent系统仿真  95-97
    4．3．3 对现有系统的改造  97-98
  4．4 小结  98-100
第五章结论与展望  100-103
  5．1 论文完成的主要工作和结论  100-102
  5．2 今后的研究方向展望  102-103
参考文献  103-113
致谢  113-114
攻读博士学位期间取得的成果  114-115
学位论文评阅及答辩情况表  115

电力系统分布式无功电压优化控制研究

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