最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法
2023-04-27 19:28:41
最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法
【專利摘要】本發明涉及電力系統調度自動化【技術領域】，特別涉及一種最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法，該方法在最優潮流數學模型的節點電壓等約束條件不合理而可能導致優化無可行解時，判定導致迭代發散的約束條件，同時自動對電壓約束條件過於嚴格的節點進行最小程度的約束鬆弛，得到新的次優解並給出相關約束條件的鬆弛量，以解決現有內點法應用於計算最優潮流時存在的不足。
【專利說明】最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力系統調度自動化【技術領域】，特別涉及一種最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法。
【背景技術】
[0002]電力系統的最優潮流(英文簡稱為0PF)計算所解決的是一個大規模非線性問題，並且呈現非凸性，求解過程中要考慮電網運行和電力市場相關的諸多約束條件，如果嚴格滿足節點電壓限制和線路功率極限等約束條件，優化問題有時不存在可行解。此時系統規劃和運行人員只能憑藉經驗根據結果做出判斷，人工地調整約束條件或其他數據，這種傳統的依據經驗的判斷調整方法效率低下，有時難以收到效果，對於大規模電網，甚至無從入手。因此需要解決最優潮流計算不收斂時的分析和調整問題，即通過數學的方法自動地檢測出導致優化模型無可行解的約束條件，並能夠自行鬆弛約束，在原有的可行域外部得到鬆弛的最優解。
[0003]現有方法在解決最優潮流計算不收斂問題時，一般是在原問題數學模型的基礎上針對每個約束條件引入上下限的鬆弛變量，並在目標函數中添加了以鬆弛變量為自變量的附加懲罰項，這種方法的不足之處在於對每一個約束都需要添加兩個鬆弛變量，以無功優化問題為例，針對N個節點的電壓約束需要引入數目為2XN的鬆弛變量，增加了迭代計算量。
[0004]在內點法最優潮流計算的實際應用中，往往由於節點電壓等約束條件過於嚴格而導致問題無可行解，此時需要在原問題目標函數改變最小的前提下，鬆弛節點電壓約束條件，恢復問題的可行性。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在於提供一種最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法，該方法，該方法可以在最優潮流數學模型無可行解時，得到鬆弛的次優解。
[0006]為實現上述目的，本發明的技術方案是:一種最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法，包括以下步驟:
步驟S1:獲取電力系統相關參數；
步驟S2:根據電力系統相關參數，初始化最優潮流數學模型的各項參數；
步驟S3:計算原-對偶互補間隙fe/7，並判斷Gap是否小於迭代收斂精度ε，是則迭代收斂，輸出結果並結束計算，否則轉入步驟S4 ；
步驟S4:計算本次迭代的障礙參數// ；
步驟S5:求解修正方程組，得到各狀態變量及拉格朗日乘子的修正量；
步驟S6:計算原始變量和對偶變量的迭代步長，並修正最優潮流數學模型各狀態變量及拉格朗日乘子；
步驟S7:由步驟S6修正後更新的值，判定是否存在過於嚴格的約束條件，是則轉入步驟S8，否則轉入步驟S9;
步驟S8:根據步驟S7的判定結果，採用修正的最優潮流數學模型對過於嚴格的約束條件進行最小的鬆弛，以重新獲得可行解；重新初始化修正的最優潮流數學模型的各項參數後，轉入步驟S3，對修正的最優潮流數學模型進行迭代計算；
步驟S9:迭代次數A加I，判斷是否達到最大次數尤?，若已達到，則計算不收斂，停止計算，否則返回步驟S3繼續下一次迭代修正。
[0007]進一步的，在步驟SI中，獲取的電力系統相關參數包括:母線節點名稱編號、母線電壓上下限約束、負荷有功及無功、各節點無功補償容量、發電機組有功出力以及經濟參數、發電機有功無功上下限約束、線路以及主變首末端節點編號、線路及主變等值參數、線路及主變傳輸功率約束。
[0008]進一步的，在步驟S2中，最優潮流數學模型為:
【權利要求】
1.一種最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟S1:獲取電力系統相關參數； 步驟S2:根據電力系統相關參數，初始化最優潮流數學模型的各項參數； 步驟S3:計算原-對偶互補間隙fe/7，並判斷Gap是否小於迭代收斂精度ε，是則迭代收斂，輸出結果並結束計算，否則轉入步驟S4 ； 步驟S4:計算本次迭代的障礙參數// ； 步驟S5:求解修正方程組，得到各狀態變量及拉格朗日乘子的修正量； 步驟S6:計算原始變量和對偶變量的迭代步長，並修正最優潮流數學模型各狀態變量及拉格朗日乘子； 步驟S7:由步驟S6修正後更新的值，判定是否存在過於嚴格的約束條件，是則轉入步驟S8，否則轉入步驟S9; 步驟S8:根據步驟S7的判定結果，採用修正的最優潮流數學模型對過於嚴格的約束條件進行最小的鬆弛，以重新獲得可行解；重新初始化修正的最優潮流數學模型的各項參數後，轉入步驟S3，對修正的最優潮流數學模型進行迭代計算； 步驟S9:迭代次數A加1 下一次迭代修正。
2.根據權利要求1所述的最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法，其特徵在於，在步驟SI中，獲取的電力系統相關參數包括:母線節點名稱編號、母線電壓上下限約束、負荷有功及無功、各節點無功補償容量、發電機組有功出力以及經濟參數、發電機有功無功上下限約束、線路以及主變首末端節點編號、線路及主變等值參數、線路及主變傳輸功率約束。
3.根據權利要求1所述的最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法，其特徵在於，在步驟S2中，最優潮流數學模型為:
111111 f(.\) s,t, //(.?) = O (O
g 1- 其中ζ為最優潮流數學模型的自變量，維度為/?，/Cr)為最優潮流數學模型的目標函數，ACr)為等式約束合集，維度為tgCr)為不等式約束合集，維度為分別為不等式約束的上下限值； 初始化最優潮流數學模型的各項參數包括:模型中各狀態變量I 1、u賦初值，拉格朗日乘子賦初值，設定迭代收斂精度己，設置最大迭代次數，給迭代次數A賦初值。
4.根據權利要求1所述的最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法，其特徵在於，在步驟S5中，修正方程組為:
5.根據權利要求1所述的最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法，其特徵在於，在步驟S6中，原始變量的迭代步長為:1 —7 —U.1
6.根據權利要求1所述的最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法，其特徵在於，在步驟S7中，判斷z、#中各元素是否滿足式(6)::> 5 5-1O6 (i =
7.根據權利要求1所述的最優潮流計算中自動校正不可行約束的擴展鬆弛內點方法，其特徵在於，在步驟S8中，所述修正的最優潮流數學模型為鬆弛最優潮流模型，所述鬆弛最優潮流模型為:
【文檔編號】G06F19/00GK104036148SQ201410298566
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月28日 優先權日:2014年6月28日
【發明者】林毅, 唐田, 林章歲, 李喜蘭, 蔣朋博 申請人:國家電網公司, 國網福建省電力有限公司, 國網福建省電力有限公司經濟技術研究院