电力系统无功优化算法综述

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1、维普资讯http://www.cqvip.com东北电力技术2OO6年第6期，电力系统无功优化算法综述^^^其^^^^OverviewOnReactiveOptimizationAlgorithmforPowerSystem^^它^-t陈蕊，夏安邦，马玉龙(东南大学，江苏南京21oo96)摘要：简要介绍了电力系统无功优化的发展历史及无功优化的各种算法，通过比较指出了各种方法的特点。较全面地分析了电力系统无功优化的发展现状，并对以后的研究动态进行了预测，提出了利用混合策略发展的新思路。关键词：无功优化

2、；非线性规划；牛顿法；线性规划；动态规划；遗传算法；内点法[中图分类号]TM761．1[文献标识码]B[文章编号]1004—7913(2006)06—0038—0420世纪60年初J．Carpentier首先提出了电力特征，其数学模型简单，通过调整梯度方向实现对系统最优潮流(OPF)的概念后，电力系统潮流优非线性函数的处理，计算精度较高。但由于求解过化问题在理论和实践上都有了很大发展⋯。OPF在程中有大量的求导、求逆运算，占用计算机内存较数学上属于非线性优化问题，其数学模型可描述为多，计算速度慢，收

3、敛性差，易于陷入局部最优在系统结构参数及负荷情况给定时，通过调整控制解，存在“维数灾”缺陷，而且不可以有效处理离变量找到能满足所有指定约束条件，并使系统的某散变量和不等式约束。非线性规划法虽然是最早应一个性能指标或目标函数达到最优时的潮流分用于实践的优化算法，但是由于存在上述缺陷，使布2。电力系统的无功优化问题属于OPF的一个其只能作为辅助算法进行局部优化计算。目前用的组成部分，是一个动态、多目标、多约束、不确定比较多的主要有简化梯度法[，引、牛顿法[6．7]、共性的非线性混合规划问题，涉及到无功补

4、偿地点的轭梯度法【8]和二次规划法9。简化梯度法具有一阶选择、无功补偿容量的确定、变压器分接头的调节收敛速度，对初始条件依赖性大，在向最优点逼近和发电机机端电压的配合等方面。由于控制变量和时极易出现“锯齿”现象。牛顿法具有二阶收剑速状态变量多为离散变量，比较抽象，因而是电力系度，充分利用矩阵的稀疏性简化计算，但在求解海统分析中的一个难点_3J。在以往的研究中，无功优森逆矩阵时浪费了大量时间，计算结果不精确。共化主要集中在对非线性函数的处理、算法的收敛性轭梯度法可以有效避免“锯齿”现象和求解逆矩和如何

5、解决优化过程中的离散变量三方面。随着电阵，但只在目标函数二次性较强的区域收敛速度力系统的发展，无功优化问题逐渐涉及到系统运行快。二次规划法主要针对目标函数为二次函数时，的各个领域，对无功优化方案及控制手段的要求也收敛速度比较理解，计算精度较高，可以直接处理越来越高，迫切需要对已有的无功优化算法进行优各种约束。化、改进和拓展。1．2线性规划法线性规划法是发展最为成熟的一种方法，直接1电力系统无功优化的常规算法对变量和约束条件设定限制，利用泰勒展开，使非自20世纪60年代开始，运筹学及其分支逐渐线性问题

6、在初值点附近转化为线性问题求解，收敛应用于电力系统的无功优化计算中，产生了一系列可靠，计算速度快，能够满足实时调度对计算速度的常规优化算法。这些算法都是建立在精确的数学的要求，但不能有效处理离散变量问题，由于需要模型和明确的约束条件之上的，通常是从某个初始多次潮流计算，使优化精度差，效率不高，存在点出发，按照一定的轨迹不断改进当前解，直到收“维数灾”问题。线性规划法的最典型代表就是灵敛于最优解。此类算法中比较经典的有非线性规划敏度分析法[J和内点法。灵敏度分析法以灵敏法、线性规划法、动态规划法以及混

7、合整数规划度关系为基础，采用对偶线性规划法求解。由于要法。对高阶雅可比矩阵求逆，因此，计算工作量大，耗1．1非线性规划法费计算时间和内存，引入的简化假定也影响了计算非线性规划法源于无功优化问题本身的非线性精度和收敛速度。内点法计算速度快，精度高，具维普资讯http://www.cqvip.com2006年第6期东北电力技术39有很好的鲁棒性和收敛特性，但是如何探测和处理学说创立了模拟进化法[，求解复杂的无功优化优化过程中的不可行解是一个难题，为了解决这一问题。模拟进化法属于一类高效随机优化法，强调问

8、题，产生了内点法的诸多变形，如仿射尺度法、自适应性，可以有效解决多参数优化问题。对优化路径跟随法、原一对偶内点法和二次内点法等。后问题无可微和连续的要求，具有全局收敛性、并行续出现的有求灵敏度矩阵的控制变量“摄动处理特性、通用性及强鲁棒性等优点，可以处理非法”、单纯形法f。]和对偶单纯形法⋯]，由于收平滑、非连续、不可导函数的优化问题。该算法从敛性差，应用不多。初始点群出发，利用概率转移规则引导搜索，可以1．3动态规划法在复杂和不确定的区域找到全局最优解。但计算效动态