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基于现代内点理论的电力系统最优化问题研究

作　者: 陈碧云
导　师: 韦化
学　校: 广西大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电力系统 最优潮流 内点算法 极限传输容量 可用传输容量 实时电价
分类号: TM744
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


最优潮流(OPF)是一种同时考虑经济性和安全性的电力网络分析和优化方法，在电力系统的安全运行、经济调度、可靠性分析、能量管理以及电力定价等方面得到了广泛的应用。随着电力市场的飞速发展，OPF实用化问题的重要性将日益突出。 OPF本质上属于一个具有等式和不等式约束的大规模非线性规划问题，具有非凸、高维数、高度稀疏的特性。因此，解算这一难题必须求助于具有出色的鲁棒性和收敛性的优化算法。本文对目前最具潜力的现代内点算法在OPF中的应用进行了研究，主要内容有以下部分： 1．对现代内点理论及其在电力系统中的应用进行综述； 2．建立了常规OPF的数学模型，并采用基于扰动KKT条件的原始—对偶内点算法(P-KKT-PDIP)对其进行解算； 3．将基于P-KKT-PDIP的OPF应用于电力系统无功优化(ORP)问题的求解； 4．建立了动态最优潮流问题(DOPF)的数学模型，并用P-KKT-PDIP算法进行解算； 5．建立了联网区域的极限传输容量（TTC斥可用传输容量（ATC） 的数学模型，并用P－KKTPDIP算法进行解算； 6．椎导了实时电价的分解模型，并直接从基于PKKTPDIP 的 OPF的解算过程中得到节点有功和无功的实时电价。 本文所用的算法及数学模型在六个节点数从 14至 1047不等的测试系统及实际系统上进行了大量的数值仿真测试和分析。结果表明，作为体现经济性和安全性最忧结合的工具，OPF在电力系统的忧化问题中起着举足轻重的作用。文中最后还对OPF的存在问题和发展前景进行了探讨。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-13
主要的符号说明  13-14
第一章 绪论  14-23
  1.1 问题的提出和意义  14-15
  1.2 电力系统最优潮流问题的算法研究  15-21
    1.2.1 传统的数值计算方法在OPF问题中的应用  16-18
    1.2.2 非数值计算方法在OPF问题中的应用  18-21
  1.3 编程语言的选择  21-22
  1.4 本章小结  22-23
第二章 现代内点理论  23-31
  2.1 概述  23-24
  2.2 内点法的分类  24-25
  2.3 内点法在电力系中的应用  25-26
  2.4 基于扰动KKT条件的原始-对偶内点算法  26-29
  2.5 算法特点  29
  2.6 内点算法的存在问题和发展前景  29-30
  2.7 本章小结  30-31
第三章 常规的最优潮流问题  31-52
  3.1 概述  31
  3.2 常规最优潮流问题的数学模型  31-33
  3.3 计算流程  33-34
  3.4 公式推导  34-42
    3.4.1 显含变压器变比的导纳矩阵表示方法  34
    3.4.2 对应于目标函数的一阶偏导  34-36
    3.4.3 潮流方程的雅可比矩阵  36-38
    3.4.4 对应于运行约束条件的一阶偏导  38-39
    3.4.5 对应于目标函数的二阶偏导  39-40
    3.4.6 对应于潮流方程的二阶偏导  40-41
    3.4.7 对应于运行约束条件的二阶偏导  41-42
  3.5 数值仿真结果与讨论  42-50
  3.6 本章小结  50-52
第四章 无功优化问题  52-61
  4.1 电力系统无功优化的意义  52-54
  4.2 无功优化问题的数学模型  54-55
  4.3 数值仿真结果与讨论  55-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章 动态最优潮流问题  61-70
  5.1 概述  61-63
  5.2 动态最优潮流问题的数学模型  63-64
  5.3 算法结构说明  64-65
  5.4 数值仿真结果与讨论  65-69
  5.5 本章小结  69-70
第六章 联网区域间的极限传输容量和可用传输容量  70-77
  6.1 概述  70-71
  6.2 区域间功率传输能力的计算方法  71-72
  6.3 TTC和ATC的数学模型  72-73
  6.4 数值仿真结果与讨论  73-75
  6.5 本章小结  75-77
第七章 基于最优潮流的实时电价  77-85
  7.1 概述  77
  7.2 实时电价理论  77-79
  7.3 实时电价的分解模型  79-82
  7.4 数值仿真结果与讨论  82-84
  7.5 本章小结  84-85
第八章 结论  85-87
参考文献  87-95
附录1 IEEE30标准测试系统原始数据  95-98
附录2 OPF矩阵运算的表示方法  98-108
致谢  108-109
攻读学位期间发表的学术论文目录  109

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的模拟与计算 > 电力系统的计算
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