大电网最优潮流计算PDF电子书下载

第一章　非线性规划和线性规划的求解方法 1

1.1　基础知识 1

1.1.1　最优化问题的数学描述 1

1.1.2　相关数学基础 2

1.2　非线性规划 5

1.2.1　一阶最优性条件 6

1.2.2　二阶最优性条件 7

1.2.3　非线性原对偶内点方法 8

1.3　线性规划 12

1.3.1　单纯形法 12

1.3.2　内点法 15

1.4　小结 17

参考文献 17

第二章　连续无功优化计算 18

2.1　线性规划建模 18

2.2　灵敏度系数计算 19

2.3　灵敏度系数计算中应注意的问题 20

2.4　原对偶内点法 23

2.4.1　基本原理 23

2.4.2　线性方程组的求解 26

2.4.3　迭代步长的确定及壁垒参数的修正 28

2.4.4　初始点的选择 28

2.5　计算步骤 28

2.6　算例分析 29

2.6.1　Ward＆Hale 6节点系统 30

2.6.2 IEEE 118节点系统 32

2.6.3　某538节点系统 34

2.6.4　计算时间比较 35

2.7　小结 36

参考文献 37

第三章　离散无功优化计算 38

3.1　非线性混合整数规划建模 38

3.2　内嵌离散惩罚的非线性原对偶内点法 38

3.3　离散变量的处理 42

3.4　应注意的问题 44

3.4.1　迭代步长的确定和壁垒参数的修正 44

3.4.2　初始点的选择 45

3.5　计算步骤 45

3.6　修正方程的求解 46

3.7　算例分析 50

3.7.1　Ward＆Hale 6节点系统 50

3.7.2　某538节点系统 52

3.7.3　不同数据结构的比较 55

3.7.4　计算时间比较 56

3.8　混合整数规划问题的连续化方法 57

3.8.1　离散变量的连续化处理 57

3.8.2　二进制编码的逐位优化 58

3.8.3　算例分析 59

3.9　小结 61

参考文献 62

第四章　动态无功优化计算 63

4.1　数学模型 63

4.2　优化算法 64

4.2.1　基本原理 64

4.2.2　迭代步长的确定 69

4.2.3　罚函数的引入 70

4.2.4　收敛精度的给定 70

4.2.5　计算步骤 71

4.2.6　修正方程的求解 72

4.3　结果分析 75

4.3.1　变压器变比 76

4.3.2　电容器组无功出力 79

4.3.3　部分连续控制变量 82

4.3.4　最大潮流偏差和补偿间隙 89

4.4　动态和静态无功优化算法比较 93

4.5　与其他三种算法的比较 96

4.5.1　GAMS 96

4.5.2　GA 97

4.5.3　BARON 99

4.5.4 DICOPT 99

4.6　小结 100

参考文献 101

第五章　动态无功优化解耦算法 103

5.1　快速解耦算法一 103

5.2　快速解耦算法二 105

5.2.1　基本思想 105

5.2.2　修正方程的快速求解 106

5.3　算例分析 106

5.3.1　鹿鸣电网14节点系统 106

5.3.2　修改后的IEEE 118节点系统 110

5.4　小结 113

参考文献 114

第六章　动态无功优化并行计算 115

6.1　MPI并行实现技术 115

6.2　并行算法及其实现 121

6.2.1　并行求解思路 121

6.2.2　MPI并行环境下的算法实现 121

6.2.3　MPICH的配置 122

6.2.4　并行算法实现中的几个问题 123

6.3　算例分析 124

6.4　小结 127

参考文献 128

第七章　地区电网电压无功控制 129

7.1　电压控制的基本方式 129

7.1.1　分散控制 129

7.1.2　集中控制 130

7.1.3　关联分散控制 130

7.2　分布式电压无功控制 131

7.3　变电站电压无功控制范围的整定计算 133

7.3.1　调节范围定义 133

7.3.2　整定计算原理 134

7.3.3　电压控制范围给定 135

7.3.4　无功控制范围给定 136

7.3.5　算例分析 136

7.4　小结 141

参考文献 142

第八章　基于故障模式法的暂态能量裕度约束最优潮流计算 143

8.1　常规最优潮流模型 144

8.2 TSCOPF模型 144

8.2.1　暂态稳定计算模型 144

8.2.2 多故障TSCOPF模型 147

8.3　暂态能量函数和临界能量表达式 150

8.3.1　同步坐标 150

8.3.2　惯量中心坐标 151

8.4　暂态稳定裕度计算 153

8.4.1　故障切除时刻的能量 153

8.4.2　临界能量 154

8.5　灵敏度分析 160

8.6　暂态稳定裕度灵敏度的解析方法 161

8.7　计算步骤 163

8.8　算例分析 165

8.8.1　WSCC 3机9节点系统 165

8.8.2 New England 10机39节点系统 170

8.9　小结 175

参考文献 175

第九章　基于BCU法的暂态能量裕度约束最优潮流计算 177

9.1　暂态稳定裕度灵敏度分析 177

9.1.1　暂态能量裕度计算 178

9.1.2　暂态能量裕度灵敏度计算 181

9.2 BCU法与MOD法对比 183

9.3　多故障TSCOPF计算 185

9.4　算例分析 186

9.4.1　单故障TSCOPF扫描结果 186

9.4.2　考虑暂态稳定约束前后OPF结果对比 190

9.4.3　单故障TSCOPF结果比较 192

9.4.4　多故障TSCOPF结果比较 194

9.4.5　故障分组结果 194

9.5　小结 196

参考文献 196

第十章　基于轨迹灵敏度法的暂态稳定约束发电再调度 198

10.1 电力系统机电暂态模型 198

10.1.1　发电机模型 199

10.1.2　励磁系统模型 201

10.1.3　机网接口及网络方程 204

10.2　基于改进欧拉法的暂态稳定计算 206

10.3　轨迹灵敏度分析 209

10.3.1　经典模型下的轨迹灵敏度分析 210

10.3.2　复杂模型下的轨迹灵敏度分析 213

10.4　发电机临界程度排序和原始有功转移功率计算 214

10.5　单一故障TSCOPF模型及最优转移功率的求解 216

10.5.1　单一故障TSCOPF模型 216

10.5.2　原始有功转移功率的求解 218

10.5.3　搜索最优转移功率的迭代算法 219

10.6　多故障TSCOPF模型及最优转移功率的求解 222

10.7　算例分析 224

10.7.1　发电机采用经典二阶模型 224

10.7.2　发电机采用四阶模型 228

10.8　小结 238

参考文献 238

第十一章　基于轨迹灵敏度法的暂态稳定约束最优潮流 240

11.1　轨迹灵敏度分析 240

11.1.1　初值计算 240

11.1.2　时域计算 243

11.2 基于轨迹灵敏度法的TSCOPF 246

11.2.1　TSCOPF二次规划模型及求解 247

11.2.2　多故障TSCOPF二次规划模型及求解 250

11.3　算例分析 253

11.3.1　单故障TSCOPF算例 253

11.3.2　多故障TSCOPF算例 264

11.3.3　与其他方法的比较 268

11.4　小结 269

参考文献 269

第十二章　静态电压稳定裕度约束无功优化计算 271

12.1 PV曲线和电压崩溃点类型 271

12.2　用连续潮流法计算静态电压稳定极限 274

12.2.1　基本原理 274

12.2.2　修正方程式 275

12.2.3　修正方程式的预解 277

12.2.4　扩展状态变量修正值的计算 278

12.2.5　连续参数的选择 279

12.3　静态电压稳定裕度对变量的灵敏度计算 280

12.3.1　鞍结型分岔情形下的计算 280

12.3.2　极限诱导型分岔情形下的计算 281

12.4　考虑电压稳定裕度约束的无功优化计算 282

12.4.1　计算原理 282

12.4.2　算例与结果分析 284

12.5　基于FVSI指标的无功优化计算 291

12.5.1　快速电压稳定指标FVSI 291

12.5.2　计算原理 293

12.5.3　算例与结果分析 293

12.6　小结 301

参考文献 301

第十三章　几种典型的分解协调算法 304

13.1　基于PQ分解技术的分解算法 305

13.2　基于Benders分解技术的分解算法 305

13.3　基于拉格朗日松弛技术的分解算法 306

13.4　基于辅助问题原理的分解算法 308

13.5　基于智能型优化的并行算法 308

13.6　基于协同进化法的分解算法 309

13.7　小结 310

参考文献 310

第十四章　基于近似牛顿方向的多区域无功优化分解算法 314

14.1　多区域系统无功优化模型 314

14.1.1　电力系统离散无功优化模型 314

14.1.2　区域分解及边界节点定义 315

14.1.3　多区域系统无功优化模型 315

14.1.4　最优化模型分解 315

14.2　引入离散处理机制的非线性原对偶内点法 316

14.3　近似牛顿方向和纯牛顿方向的定义 319

14.4　解耦的充分条件 319

14.4.1　解耦理论判据 319

14.4.2　解耦实用判据 320

14.5　不满足解耦条件时的计算方法 320

14.5.1　GMRES算法 320

14.5.2　预处理技术 321

14.6　计算步骤 321

14.7　应注意的几个问题 322

14.7.1　GMRES（m）算法中m取值 322

14.7.2　罚函数的引入机制 322

14.7.3　收敛精度的确定 323

14.8　算例分析 323

14.8.1　1062节点系统 324

14.8.2　538节点系统 327

14.8.3　结果分析 330

14.9　小结 332

参考文献 333

第十五章　基于对角加边模型的多区域无功优化分解算法 334

15.1 区域分解 335

15.2　多区域系统离散无功优化模型 335

15.3　多区域分解算法 336

15.3.1　对角加边结构修正矩阵的形成 336

15.3.2　几种分解方案 340

15.4　算例系统 344

15.4.1　IEEE 118节点系统 344

15.4.2　538节点系统 345

15.4.3　1133节点系统 345

15.5　计算结果分析 347

15.5.1　计算结果 347

15.5.2　分析与讨论 350

15.6　小结 352

参考文献 353

第十六章　基于诺顿等值的多区域无功优化分解算法 354

16.1　外部网络的静态等值 354

16.1.1 网络的划分 354

16.1.2　外部网络的等值方法 355

16.2　诺顿等值及分解算法的形成 356

16.2.1　系统的分解及诺顿等值模型 356

16.2.2　分解算法中的几个关键问题 357

16.3　计算误差分析 361

16.3.1　无功优化最优解的几种状态 361

16.3.2　误差分析 362

16.4　计算步骤 362

16.5　算例分析 363

16.5.1　236节点系统 363

16.5.2　2212节点系统 363

16.5.3　计算结果分析 365

16.6　小结 368

参考文献 369

第十七章　几种无功优化分解算法比较 371

17.1　算例系统 371

17.1.1　538节点系统 371

17.1.2　708节点系统 371

17.2　计算结果 373

17.3　各种分解算法的比较分析 374

17.4　影响计算效益的因素分析 374

17.4.1　子区域数目对计算速度的影响 375

17.4.2　最大子区域规模对计算速度的影响 376

17.5　小结 377

参考文献 377

附录 378

附录Ⅰ Ward＆Hale 6节点标准试验系统数据 378

附录Ⅱ IEEE 14节点标准试验系统数据 379

附录Ⅲ IEEE 30节点标准试验系统数据 381

附录Ⅳ IEEE 118节点标准试验系统数据 384

附录Ⅴ 某538节点实际系统概况 393

附录Ⅵ 广州鹿鸣电网14节点系统数据 394

附录Ⅶ WSCC 3机9节点标准试验系统数据 397

附录Ⅷ　New England 10机39节点标准试验系统数据 400

附录Ⅸ UK 20机100节点试验系统接线图 405