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基于Sigmoid和NCP函数的电力系统无功优化连续化方法

韦园清  
【摘要】:电力系统无功优化是指在给定的系统网络结构和负荷情况下,通过对发电机有功、无功出力,可调变压器抽头和无功补偿设备等进行综合调节,以使得系统指定目标函数值达到最优,同时满足各项运行约束条件。它是保证电力系统安全、稳定、经济运行的有力工具。 考虑到电力系统中变压器抽头和电容电抗器投切组数的离散特点,无功优化问题的精确数学模型实际上是一个大规模非线性混合整数规划问题。如何精确、快速地处理离散变量是求解大规模无功优化问题的关键,也是该问题的难点。对于此类复杂问题,至今仍没有找到完善的求解方法。而随着电网规模的扩大,电压质量要求的提高,以及节能减排形势的日趋严峻,对无功优化问题的求解有了更高的要求。因此,研究求解精度高、计算迅速的无功优化算法具有非常重要的理论和实际意义。 近年来,连续化方法已成为研究混合整数规划问题的一种新动向,其优点在于可以避开直接求解离散变量,求解时间对系统规模不敏感。因此,本文引入了两种连续函数:Sigmoid函数和NCP函数,用于处理无功优化问题中的离散变量,从而建立连续的无功优化新模型,并采用现代内点法对新模型进行求解,旨在有效地解决求解离散变量时存在的精度与效率之间的矛盾。针对无功优化问题中离散变量的取值通常有多个,所提方法首先在不考虑离散变量的情况下,进行无功优化预计算,快速获取离散变量连续最优解左右两侧的离散值;然后以预计算的结果为基础,引入连续函数对离散变量进行连续化处理。 对30至1780节点系统进行测试的结果表明本文所提的两种模型和算法均能有效地处理离散变量,且计算效率高,收敛性好,在求解大规模非线性混合整数规划问题中具有良好的应用前景。


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