ETAP分析软件在最优潮流分析中的应用
探讨与实践 ET AP分析软件在最优潮流
分析中的应用
冯煜
(上海交通大学,上海 200240)
摘 要:简述了最优潮流(OPF)算法的发展,介绍了电力系统分析软件ET AP在OPF计算上的特点,给出了一个IEEE230节点的算例,测试了该软件在OPF计算中的表现。
关键词:最优潮流;多目标优化;内点法
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:100129529(2004)0820014205
Application of analysis softw are ET AP to optim al pow er flow(OPF)analysis
FENG Yu2cheng
(Shanghai Jiaotong Univ.,Shanghai2000240,China)
Abstract:The development of optimal power flow(OPF)alg orithm was expatiated briefly.The features of electric power sys2 tem analysis s oftware ET AP in OPF com putation were introduced.A com putation exam ple of IEEE302bus system was given to test the per formance of ET AP in OPF com putation.
K ey w ords:optimal power flow(OPF);multi2objective optimization;interior point alg orithm
随着电力系统规模的不断发展最优潮流。(OPF,以下简称OPF)分析作为一种离线分析工具甚至一种在线最优控制手段正在得到广泛应用。现在OPE研究不仅可用来解决电力系统静态安全经济调度问题,也可用来进行系统安全的预防性控制[1]。近年来,区域电力市场正逐步试行,许多新问题的解决更需借助于OPF计算,如,用OPF解决电力市场中的传输拥挤问题[2]、计算可用传输容量[3]、计算实时电价[4]、制定短期及长期的运行计划等等。
1 OPF的提出与发展
在传统的潮流分析中,许多系统控制参数(主要是变压器有载调压分接头设置、发电机或调相机无功出力,串并联静态无功补偿设备设置、甩负荷数量等。)的最终确定,主要基于工程师的经验和判断。而为了达到一个满意的设置则需多次反复计算,对于一个大型系统来说其工作量极其繁重甚至难以操作。20世纪60年代初,法国学者Carpentier提出了一种以非线性规划的方法来解决经济分配问题[5],并首次引入了电压约束和其它运行参数约束,此乃更为周全的经济调度问题,也是OPE问题的最初模型。所谓OPE,即当系统的结构参数及负荷情况给定时,通过控制变量的优选,找到一个能满足所有指定的约束条件,并使系统的一个或多个性能指标达到最优时的潮流分布[6]。OPF计算是一种多目标优化的过程,它在解决潮流方程的同时,采用优化的技术,对电力系统的控制设置自动调整。此外,还允许扩大优化标准,在优化过程中增加系统的约束数量(母线电压,潮流等)。这些优化标准称为目标,通常系统运行指标和极限称为约束。
数学上,OPF分析可以表示为:
Min=f(x,u)(1)
等式约束为:
ρP(x,u)=0(2)
ρQ(x,u)=0(3)
不等式约束为:
u minΦuΦu max(4)
y(x,u)minΦy(x,u)Φy(x,u)max(5)式中 x———静态变量参数;
u———控制变量参数;
f———目标函数,用x和u表示;
y———系统输出矢量,包括潮流等的典型变量参数,它是x和u的函数;
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East China E lectric P ower
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P———有功功率,用x和u表示;
Q———无功功率,用x和u表示。
方程(1)表明所描述的目标方程要最小化或优化。方程(2)和(3)表明系统功率平衡点方程(潮流方程)须满足。方程(4)表明控制的上下极限。方程(5)表明输出变量的上下极限。
从20世纪60年代提出OPF问题到今天,许多学者对这个问题做出了深入的研究,除了提出由于目标函数和约束条件不同而构成应用范围不同的OPF数学模型之外,更大量的是从改善算法的收敛性能,提高计算速度等目的出发,提出了LPF计算的各种方法,取得了丰硕的成果。目前OPF的经典算法主要是指以简化梯度法、牛顿法和内点法为代表的几种解算方法。其中内点法OPF是解决OPF问题的最新一代算法。它本质上是拉格朗日函数,牛顿法和对数障碍函数法三者的结合,从初始内点出发,沿着最速下降方向,从可行域内部直接走向最优解。它的显著特征是其迭代次数与系统规模关系不大。
在梯度法与牛顿法求解OPF方面,虽现在均已找到了适应电力网络的物理特征的做法,解算大规模电力系统问题已不太困难,但该方法在处理不等式约束集方面仍较困难。目前处理该问题的策略主要有罚函数法、乘子罚函数法、G RG法和积极约束集启发式策略法。
上述方法中的罚函数法在罚因子增大时,容易造成Hessian矩阵条件数过大的病态;乘子罚函数法的罚因子选择对于不同的系统需要进行大量的试探工作,同时在处理的不等式约束过多时,容易出现交替违反的现象;G RG法虽然没有用罚函数来处理不等式约束集,然而其在状态变量和控制变量的划分上变动频繁,给计算带来一定的难度;积极约束集启发式策略法方面,虽然一些改进策略使得对于识别起作用不等式约束集的工作得到一定进展,然而伴随着约束的进入起作用集与退出起作用集,其计算量仍较可观[7]。
为了有效解决上述算法的问题,从20世纪90年代以来,专家开始尝试将内点法用于OPF问题。内点法的基本思想是从内点出发,沿可行方向求出使目标函数值下降的后继内点,再从得到的内点出发,沿另一个可行方向求出使目标函数值下降的内点,重复以上步骤,得出一个由内点组成的序列,使得目标函数值严格单调下降,当满足终止准则时停止迭代。这样就避免了对不等式约束集的上述处理[8]。
而ET AP软件中OPF计算模块正是采用了最新的内点优化技术以及初等双向搜索法来进行解算的。
2 ET AP在OPF计算中的功能简介
目前,无论是节点实时电价的计算、辅助服务的定价、还是输电网络的阻塞管理及可用输电容量的估计等领域,都需要利用OPF作为研究工具。目前市面上性能较强的OPF分析软件并不多,ET AP是一种在OPF分析方面功能较为齐全的软件。ET AP是一个集成化的电力系统计算分析应用软件,该软件由美国OTI公司(Operation T echnology Inc)开发,OPF是其中的一个模块,该软件无论是进行离线分析还是实时计算与控制均有很大的应用价值。
在进行OPF计算时ET AP提供了种类丰富的优化目标函数,而且可以同时选择多个目标并用加权系数来组合。这给基于不同研究目的OPF 计算带来很大的方便。
2.1 ET AP可供选择的优化目标函数
(1)系统有功功率损耗最小;
(2)系统无功功率损耗最小;
(3)平衡母线送入的有功功率最小(外系统送入的有功功率最小);
(4)并联无功设备最少(可以优化来自并联无功控制设备产生的无功的利用);
(5)系统发电机燃料总成本最小;
(6)最小控制(有两种最小控制方法。其一是控制动作最少,在这种情况下,控制动作总数将被调整到最少。其二是控制调节最小,在这种情况下,所有控制调节的幅度将被减到最小。);
(7)电压安全指标最大(母线电压安全指标
公式:J=∑
All Branches
i
U j-U i,avg
d U j
2n
其中U i,avg= (U i,max+U i,min/2,d U=(U i,max-U i,min)/2;
(8)潮流安全指标最大(潮流安全指标公式: J=∑
All Branches
j
S j
S j
2n
这里S j指线路潮流实际值,S j 指线路潮流的额定值);
(9)最小化母线的电压幅值差异。
ET AP用来进行OPF计算的可调节量也较为
冯煜 ET AP分析软件在最优潮流分析中的应用15(总505)
丰富,而且也可以选择多个目标并以加权系数来组合。以便根据不同的需要让计算机在优化计算时,对不同可调量在变化次序上与变化幅度上做出选择(如系统某处电压过低时,是首先考虑投入几组并联电容器还是调节有载调压变压器的分接头)。2.2 ETAP 可供选择的调节量
(1)发电机有功出力;
(2)发电机机端电压;(3)其他母线的电压;
(4)变压器带载调压分接头;(5)并联电容器投入运行的数目。2.3 ETAP 提供的不可行处理
由于OPF 计算的复杂性,有时可能会遇到目标方程、约束、电力系统平衡方程抵触,这很可能会导致计算最终不收敛,ET AP 对此提供了多种不可行处理。
图1 IEEE 230节点系统接线图
(1)释放发电机电压约束;(2)释放负荷母线电压约束;(3)释放所有电压约束;
(4)忽略和继续(选择此项可继续优化,而不
进行约束的释放,计算将一直进行,直到在给定的迭代次数内或达到最大重复次数找到可行的解);
(5)退出计算。2.4 ETAP 能显示的数据报告
在计算结束后ET AP 不但能在图中直观的显示出一些基本的数据(根据选择可以显示如母线电压,潮流等数据),还能形成多份不同种类的详细数据报告。
(1)完整报告(内含有所有详尽的输入信息与计算结果);
(2)潮流报告(内含有所有节点间潮流流动的方向与数值);
(3)优化调整报告(内含有所有在OPF 计算中被调整量的情况);
(4)总结报告(内含有发电机发出的总功率,
负荷消耗的总功率,线路损耗以及计算所迭代的次数等信息)。
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3 OPF算例
为了测试ET AP在OPF计算中的表现,对IEEE230节点系统分别进行了一次传统潮流计算,与4组不同优化目标的OPF计算。所采用的系统接线图如图1所示,其中母线1上接了等效电网U1(平衡节点),母线2,母线5,母线8,母线11,母线13上分别接了发电机1,2,3,4,5,母线27,母线22,母线17上各接入了20组可分批投入的电容器组(初始投入了8组),而母线4&母线12以及母线6&母线10之间各由一台有载调压变压器相连。
算例所选的四组不同优化目标为:
A:100%目标函数(1)100%目标函数(2)+ 100%目标函数(5)1)
B:100%目标函数(1)100%目标函数(2)+ 60%目标函数(6)①
C:100%目标函数(3)50%目标函数(4)+ 50%目标函数(6)②
D:100%目标函数(7)2)+100%目标函数(8)3)+50%目标函数(6)
注1):G en1～G en5的燃料成本曲线,来自于文献[9]中表1所提供的数据模拟而成。而外部等效电网U的燃料成本被设置成一个固定的最高值。
2):公式中的n取值为1。
3):公式中的n取值为1。
在以上4个不同优化目标的OPF计算中,所有可调量都被选中并以100%的加权系数将它们组合。降此之外发电机(1,2,3,4,5)母线电压约束范围设置在95%～105%,其他母线电压约束范围被设置在96%～102%,并对各变压器设置了一定的潮流约束。有载调压变压器一次侧调节范围设置在-10%～10%,步长为1.25%。不可行处理选择退出计算。计算精度设置为0.001,最大迭代次数为99次。
首先对此系统进行传统潮流计算。结果显示:母线9,母线10,母线14,母线15,母线16,母线17,母线18,母线21,母线22,母线23,母线24,母线25,母线27超过了临界值(98%～102%),母线19,母线20,母线26,母线29,母线30超过了限值(95%～105%)。
接下来对此系统进行4组不同的优化目标OPF计算,结果见表1。
从表1提供的部分计算结果来看,针对不同的优化目标,ET AP的确有效地提出了不同的运行方案。比如含有目标函数(1)和目标函数(2)的优化目标A,B,确实要比另两个优化目标的系统网损耗小;含有目标函数(6)①的优化目标B,与其他的优化目标相比,控制动作总数最少,只调节了变压器T6210的一档分接头;而含有目标函数(4)的优化目标C,其并联的无功设备最少,只有母线27上有8组电容器投入使用,母线22与母线17上的电容器组都退出了运行。而且收敛迅速(10次左右就收敛了),计算耗时少(ms)级。由此可见,ET AP的OPF计算能力非常强大且有效。
表1 不同的优化目标下OPF计算的结果优化目标A B C D
外部等效电网U1
的功率
67.976
+j35.334
113.373
+j21.826
40.129
+j43.505
114.815
+j24.845发电机总功率
420.043
+j205.742
375.000
+j220.748
449.940
+j203.937
375.000
+j224.061等效电网的U/%100.00100.00100.00100.00
发电机1的U/%100.24100.15100.00100.36
发电机2的U/%101.11100.00100.00100.07
发电机3的U/%102.80104.87104.61103.09
发电机4的U/%104.99105.00105.00102.30
发电机5的U/%103.92103.00103.41100.37
变压器T4212/%-2.5(一次侧)00-7.5
变压器T6210/%-3.75(一次侧)-1.25-1.25-10
并联电容器组1投入8组(初值)投入8组投入8组投入8组并联电容器组2投入8组(初值)投入8组投入0组投入8组并联电容器组3投入8组(初值)投入8组投入0组投入8组系统的损耗
4.678
+j45.765
4.968
+j47.103
6.648
+j50.280
6.486
+j53.698迭代次数1112139
ET AP软件还有一个可扩展的功能———实时分析计算。通过专用的通信接口和软件,可实时采集在线数据,根据要求进行计算分析,给出优化方案等,甚至进行实时优化控制。
4 结语
随着时间的推移,ET AP的功能也在不断的完善与更新中,最新版本的ET AP2OPF计算模块中又加入了一些新的优化目标函数,如,串型补偿最小化,甩负荷最小化,系统环流最小化等,而且还可以对每个母线设置不同的地区(area)号和按区域(zone)号。由此带来最大的好处是,当进行发电机自动电压调节控制与并联补偿控制时可以按地区和区域来调节。
总之,随着OPF计算在各类分析中应用的增多,优秀的OPF计算软件能令使用者的分析和研
冯煜 ET AP分析软件在最优潮流分析中的应用17(总507)
究工作事半功倍。
参考文献
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收稿日期:2004207215
作者简介:冯煜 (19812),男,上海交通大学电力系统及自动化硕士研究生。
300MW汽轮发电机组最佳启动方案的研究
夏云春
(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,安徽 合肥 230026)
摘 要:通过对上海汽轮机厂300MW汽轮发电机组轴系在启停过程中的热应力和疲劳寿命的分析,提出了以安全性和经济性为目的300MW汽轮机发电机组参与电网的调峰运行过程的最佳启动方案,为其参与电网的调峰运行提供了理论参考,对该机组的调峰运行具有一定的指导意义。
关键词:汽轮发电机组;热应力;疲劳寿命;最佳启动
中图分类号:TK263.6 文献标识码:A 文章编号:100129529(2004)0820018204
Study on the optimum start2up and shut2dow n plan for a300MW steam turbo2generator U nit
XIA Yun2chun
(S tate key lab.of UST C,Hefei,Anhui,23026)
Abstract:By means of the analyses of the thermal stress and fatigue life expenditure of rotators for a300MW steam turbo2 generator unit in startup and shutdown,this paper puts up the optimum startup and shutdown plans for a300MW steam tur2 bo2generator unit which is taken for the safety and economical purposes under its operation.This will provide s ome theoretical references for its peak2regulation in power netw orks.
K ey w ords:steam turbo2generator unit,thermal stress,fatigue life,optimum start2up
目前,国产300MW汽轮发电机组是我国电网的主力机组之一。为了充分满足电网运行特点的要求,300MW机组参与电网的调峰运行是当前亟待解决的重要问题之一。汽轮发电机组的转子是在高温、高压中高速旋转的部件,受力最危险、最复杂。而对于转子的受力情况来说,热应力是影响机组安全运行的主要因素之一,直接影响到转子的疲劳寿命。因此,开展对汽轮发电机组最佳启动和停机方案的研究,主要是以安全性和经济性为目标,对机组在启动和停机过程中的热应力水平和疲劳寿命损耗进行研究,以便在机组参与调峰运行时,制定出合理的启停方案,对转子的热应力水平进行合理控制,以保证机组的安全和经济运行。
1 转子上的应力分布
在机组启动和停机的过程中,转子内部沿径向将产生一定的温度梯度,由此产生了热应力。
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牛顿拉夫逊法潮流计算
摘要 本文，首先简单介绍了基于在MALAB中行潮流计算的原理、意义，然后用具体的实例，简单介绍了如何利用MALAB去进行电力系统中的潮流计算。 众所周知，电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行情况的一种计算，它根据给定的运行条件及系统接线情况确定整个电力系统各部分的运行状态：各线的电压、各元件中流过的功率、系统的功率损耗等等。在电力系统规划的设计和现有电力系统运行方式的研究中，都需要利用潮流计算来定量地分析比较供电方案或运行方式的合理性、可靠性和经济性。 此外，在进行电力系统静态及暂态稳定计算时，要利用潮流计算的结果作为其计算的基础；一些故障分析以及优化计算也需要有相应的潮流计算作配合；潮流计算往往成为上述计算程序的一个重要组成部分。以上这些，主要是在系统规划设计及运行方式安排中的应用，属于离线计算范畴。 牛顿－拉夫逊法在电力系统潮流计算的常用算法之一，它收敛性好，迭代次数少。本文介绍了电力系统潮流计算机辅助分析的基本知识及潮流计算牛顿－拉夫逊法，最后介绍了利用MTALAB程序运行的结果。 关键词：电力系统潮流计算，牛顿－拉夫逊法，MATLAB
ABSTRACT This article first introduces the flow calculation based on the principle of MALAB Bank of China, meaning, and then use specific examples, a brief introduction, how to use MALAB to the flow calculation in power systems. As we all know, is the study of power flow calculation of power system steady-state operation of a calculation, which according to the given operating conditions and system wiring the entire power system to determine the operational status of each part: the bus voltage flowing through the components power, system power loss and so on. In power system planning power system design and operation mode of the current study, are required to quantitatively calculated using the trend analysis and comparison of the program or run mode power supply reasonable, reliability and economy. In addition, during the power system static and transient stability calculation, the results of calculation to take advantage of the trend as its basis of calculation; number of fault analysis and optimization also requires a corresponding flow calculation for cooperation; power flow calculation program often become the an important part. These, mainly in the way of system design and operation arrangements in the application areas are off-line calculation. Newton - Raphson power flow calculation in power system is one commonly used method, it is good convergence of the iteration number of small, introduce the trend of computer-aided power system analysis of the basic knowledge and power flow Newton - Raphson method, introduced by the last matlab run results. Keywords：power system flow calculation, Newton – Raphson method, matlab
基于内点法的最优潮流计算
基于内点法的最优潮流计 算 Prepared on 24 November 2020
摘要 内点法是一种能在可行域内部寻优的方法，即从初始内点出发，沿着中心路径方向在可行域内部直接走向最优解的方法。其中路径跟踪法是目前最具有发展潜力的一类内点算法，该方法鲁棒性强，对初值的选择不敏感，在目前电力系统优化问题中得到了广泛的应用。本文采用路径跟踪法进行最优求解，首先介绍了路径跟踪法的基本模型，并且结合具体算例，用编写的Matlab程序进行仿真分析，验证了该方法在最优潮流计算中的优越性能。 关键词：最优潮流、内点法、路径跟踪法、仿真
目次
0、引言 电力系统最优潮流，简称OPF（Optimal Power Flow）。OPF问题是一个复杂的非线性规划问题，要求满足待定的电力系统运行和安全约束条件下，通过调整系统中可利用控制手段实现预定目标最优的系统稳定运行状态。针对不同的应用，OPF模型课以选择不同的控制变量、状态变量集合，不同的目标函数，以及不同的约束条件，其数学模型可描述为确定一组最优控制变量u，以使目标函数取极小值，并且满足如下等式和不等式。 {min u f(x,u) S.t.?(x,u)=0 g(x,u)≤0 （0-1）其中min u f(x,u)为优化的目标函数，可以表示系统运行成本最小、或者系统运行网损最小。S.t.?(x,u)=0为等式约束，表示满足系统稳定运行的功率平衡。g(x,u)≤0为不等式约束，表示电源有功出力的上下界约束、节点电压上下线约束、线路传输功率上下线约束等等。 电力系统最优潮流算法大致可以分为两类：经典算法和智能算法。其中经典算法主要是指以简化梯度法、牛顿法、内点法和解耦法为代表的基于线性规划和非线性规划以及解耦原则的算法，是研究最多的最优潮流算法, 这类算法的特点是以一阶或二阶梯度作为寻找最优解的主要信息。智能算法主要是指遗传算法和模拟退火发等，这类算法的特点是不以梯度作为寻优信息，属于非导数的优化方法。 因此经典算法的优点是能按目标函数的导数信息确定搜索方向，计算速度快，算法比较成熟，结果可信度高。缺点是对目标函数及约束条件有一定的限
配电网络的拓扑分析及潮流计算
配电网络的拓扑分析及潮流计算 李晨 在当前经济迅猛发展、供电日趋紧张的情况下，通过配电网络重构，充分发挥现有配电网的潜力，提高系统的安全性和经济性，具有很大的经济效益和社会效益。本文对配电网拓扑分析、对配电网络潮流计算作分析研究，应用MATLAB编程来验证并分析配电网结构特点。配电网的拓扑分析用树搜索法，并采用前推回代法进行潮流计算分析，通过树搜索形成网络拓扑表，然后利用前推回代法计算潮流分布。 1 配电网的接线分析 配电网是指电力系统中二次降压侧直接或降压后向用户供电的网络。配电网由馈线、降压变压器、断路器、各种开关构成。就我国电力系统而言，配电网是指110kV及以下的电网。在配电网中，通常把110kV，35kV级称为高压，10kV级称为中压，0.4kV级称为低压。从体系结构上，配电网可以分作辐射状网、树状网和环状网，如图2.3所示。我国配电网大部分是呈树状结构。 辐射网树状网环状网 图1-1配电网的体系结构 1.1 配电网的支路节点编号 通过简化可把一个复杂的配电网络简化成一个节点一边关系的树状网络，于是就可以运行图论的知识进行网络拓扑分析。按照这种简化模型，易知：节点数目比支路数目和开关数目多1，所以节点从0开始编号，而支路数和开关数从1开始编号，这样编号三者在序号上就可以完全一致，为后面的网损计算打下良好的基础。联络线支路和上面的联络开关编号放在最后处理。 图1-2节点支路编号示意图 图中①为节点号，1为支路号，其它节点、支路编号的含义相同。 节点、支路编号原则：将根节点编为0，并按父节点小于子节点号的原则由根节点向下顺序编号，规定去路正方向为父节点指向子节点，且支路编号与其子节点同号，则网络结构
电力系统分析潮流计算例题
电力系统的潮流计算 西安交通大学自动化学院 2012.10 3．1 电网结构如图3—11所示，其额定电压为10KV 。已知各节点的负荷功率及参数： MVA j S )2.03.0(2 +=， MVA j S )3.05.0(3+=， MVA j S )15.02.0(4+= Ω+=)4.22.1(12j Z ，Ω+=)0.20.1(23j Z ，Ω+=)0.35.1(24j Z 试求电压和功率分布。 解：（1）先假设各节点电压均为额定电压，求线路始端功率。 0068.00034.0)21(103.05.0)(2 2223232232323j j jX R V Q P S N +=++=++=?0019.00009.0)35.1(10 15.02.0)(2 2 224242242424j j jX R V Q P S N +=++=++=?
则： 3068.05034.023323j S S S +=?+= 1519.02009.024424j S S S +=?+= 6587.00043.122423' 12 j S S S S +=++= 又 0346 .00173.0)4.22.1(106587.00043.1)(2 2 212122'12'1212j j jX R V Q P S N +=++=++=? 故： 6933.00216.112'1212 j S S S +=?+= （2） 再用已知的线路始端电压kV V 5.101 =及上述求得的线路始端功率 12 S ，求出线 路 各 点 电 压 。
kV V X Q R P V 2752.05 .104.26933.02.10216.1)(11212121212=?+?=+=? kV V V V 2248.101212=?-≈ kV V V V kV V X Q R P V 1508.100740.0) (24242 2424242424=?-≈?=+=? kV V V V kV V X Q R P V 1156.101092.0) (23232 2323232323=?-≈?=+=? （3）根据上述求得的线路各点电压，重新计算各线路的功率损耗和线路始端功率。 0066.00033.0)21(12.103.05.02 2 223j j S +=++=? 0018.00009.0)35.1(15 .1015.02.02 2 224j j S +=++=? 故 3066.05033.023323j S S S +=?+= 1518.02009.024424j S S S +=?+= 则 6584.00042.122423' 12 j S S S S +=++= 又 0331.00166.0)4.22.1(22 .106584.00042.12 2 212j j S +=++=? 从而可得线路始端功率 6915.00208.112 j S +=
直流电网潮流分析与控制的发展趋势和关键问题
电压源型换流器（VSC）的概念首先由加拿大McGill大学的Boon-TeckOoi首次提出,其具有不需无功补偿、提高交流电网功角稳定性、有功和无功能够快速独立控制等优点,适用于解决新能源发电功率的随机性和波动性问题[1-3]。该技术的发展经历了“双端”—“多端”—“直流电网”的演进过程,电压源型换流器构建的直流电网可以充分利用各种能源资源的互补特性及现有的交直流输配电设备,实现广域大范围内能源资源的优化配置、大规模新能源电力的可靠接入,是解决新能源发电并网问题的最佳技术方案之一[4-5]。 构建未来直流电网面临着一些关键技术挑战。一方面,包括高压直流断路器及DC/DC变换器在内的关键设备研制是直流电网必须解决的关键核心问题。另一方面,由于直流电网的响应时间常数较小,对直流电网系统仿真、直流电网运行控制和保护技术、直流电网快速故障检测技术提出了新的更高的要求。众所周知,潮流问题是电力系统分析中最基本的问题,对直流电网潮流分析与控制技术的研究也是上述问题研究的重要基础。近年来,直流电网潮流问题引起了大量学者的关注[6-7]。目前,直流电网的潮流问题的研究还处于起步阶段,其中的科学问题和内在规律尚未得到完全揭示,因此对其进行分析和总结具有重要的理论和现实意义[8]。 在关于直流电网的潮流研究中,最基本的问题是直流电网潮流分析与控制技术,本文分别对直流电网潮流分析与直流电网潮流控制进行了论述。需要说明的是本文主要对直流输电网络进行分析总结,未考虑直流配电网络。本文首先归纳了直流电网潮流计算方法,同时考虑到VSC 具有高度可控性,进而对含VSC的最优潮流问题进行了总结,并先后分析了二者的收敛性与计算效率;然后在此基础上,概述了控制直流电网潮流的方法—系统级控制和直流潮流控制器技术,其可用来实现最优潮流的分布,并且对潮流控制能力和经济性做出了分析;最终对直流电网潮流分析与控制的发展趋势和关键问题进行了总结与展望,为未来直流电网潮流问题的相关研究提供了技术参考。 1、直流电网潮流分析 世界范围内对直流电网的建设都依托于现有的交流电网,并不是从零开始、与交流电网相互独立,所以一般对直流电网潮流和最优潮流的分析都是以直流电网和与其连接的交流电网构成的交直流混合系统为研究对象。因此,本文以交直流混合系统为基础,且主要对交直流混合电网中的直流电网潮流分析进行归纳和总结。 本节系统的分类总结了直流电网潮流计算方法,同时,为了更好的利用VSC的控制性能,对直流电网最优潮流问题进行了归纳分析。 1.1 直流电网潮流计算 随着大量的直流电网连接于现有的交流电网,对系统的设备运行、继电保护以及安全稳定造成了一定的影响。因此,有必要对交直流电网潮流计算展开研究以防止过负荷、电压越限等问题。交流系统潮流计算只是求解节点的4个状态量：有功功率、无功功率、电压幅值和相角,而交直流混合系统还需要求解直流电压/电流、换流器的功率因数以及调制比。在进行交直流电网潮流计算时,需要在现有的交流系统计算模型中引入直流系统变量以建立交直流混合系统的非线性方程组,如图1所示。 图1中：Pi、Pj为不同换流站与交流系统之间流动的有功功率;Qi、Qj为不同换流站与交流
电力系统分析潮流计算
电力系统分析潮流计算报告
目录 一．配电网概述 (3) 1.1 配电网的分类 (3) 1.2 配电网运行的特点及要求 (3) 1.3 配电网潮流计算的意义 (4) 二．计算原理及计算流程 (4) 2.1 前推回代法计算原理 (4) 2.2 前推回代法计算流程 (7) 2.3主程序清单： (9) 2.4 输入文件清单： (11) 2.5计算结果清单： (12) 三．前推回代法计算流程图 (13) 参考文献 (14)
一．配电网概述 1.1 配电网的分类 在电力网中重要起分配电能作用的网络就称为配电网； 配电网按电压等级来分类，可分为高压配电网（35—110KV），中压配电网（6—10KV，苏州有20KV的），低压配电网（220/380V）； 在负载率较大的特大型城市，220KV电网也有配电功能。 按供电区的功能来分类，可分为城市配电网，农村配电网和工厂配电网等。 在城市电网系统中,主网是指110KV及其以上电压等级的电网，主要起连接区域高压（220KV及以上）电网的作用。 配电网是指35KV及其以下电压等级的电网，作用是给城市里各个配电站和各类用电负荷供给电源。 从投资角度看，我国与国外先进国家的发电、输电、配电投资比率差异很大，国外基本上是电网投资大于电厂投资，输电投资小于配电投资。我国刚从重发电轻供电状态中转变过来，而在供电投资中，输电投资大于配电投资。从我国城网改造之后，将逐渐从输电投资转入配电建设为主。 本文是基于前推回代法的配电网潮流分析计算的研究，研究是是以根节点为10kV的电压等级的配电网。 1.2 配电网运行的特点及要求 配电系统相对于输电系统来说，由于电压等级低、供电范围小，但与用户直接相连，是供电部门对用户服务的窗口，因而决定了配电网运行有如下特点和基本要求：
电力系统潮流计算发展史
电力系统潮流计算发展史 对潮流计算的要求可以归纳为下面几点： （1）算法的可靠性或收敛性 （2）计算速度和内存占用量 （3）计算的方便性和灵活性 电力系统潮流计算属于稳态分析范畴，不涉及系统元件的动态特性和过渡过程。因此其数学模型不包含微分方程，是一组高阶非线性方程。非线性代数方程组的解法离不开迭代，因此，潮流计算方法首先要求它是能可靠的收敛，并给出正确答案。随着电力系统规模的不断扩大，潮流问题的方程式阶数越来越高，目前已达到几千阶甚至上万阶，对这样规模的方程式并不是采用任何数学方法都能保证给出正确答案的。这种情况促使电力系统的研究人员不断寻求新的更可靠的计算方法。 在用数字计算机求解电力系统潮流问题的开始阶段，人们普遍采用以节点导纳矩阵为基础的高斯-赛德尔迭代法（一下简称导纳法）。这个方法的原理比较简单，要求的数字计算机的内存量也比较小，适应当时的电子数字计算机制作水平和电力系统理论水平，于是电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为主的逐次代入法（以下简称阻抗法）。 20世纪60年代初，数字计算机已经发展到第二代，计算机的内存和计算速度发生了很大的飞跃，从而为阻抗法的采用创造了条件。阻抗矩阵是满矩阵，阻抗法要求计算机储存表征系统接线和参数的阻抗矩阵。这就需要较大的内存量。而且阻抗法每迭代一次都要求顺次取阻抗矩阵中的每一个元素进行计算，因此，每次迭代的计算量很大。 阻抗法改善了电力系统潮流计算问题的收敛性，解决了导纳法无法解决的一些系统的潮流计算，在当时获得了广泛的应用，曾为我国电力系统设计、运行和研究作出了很大的贡献。但是，阻抗法的主要缺点就是占用计算机的内存很大，每次迭代的计算量很大。当系统不断扩大时，这些缺点就更加突出。为了克服阻抗法在内存和速度方面的缺点，后来发展了以阻抗矩阵为基础的分块阻抗法。这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统，在计算机内只需存储各个地区系
电力系统分析潮流计算
题目：电力系统分析潮流计算 初始条件：系统如图所示 = i(W 如矶=10.5^^% = 10.5^% = BL 9 T3SFL1-8000/110(1105%)/6 3码 =52kw t A^)= 12,76kw t V s% = iO.5J用=LI T4 2 爲FL1-16000/110(110 2 痊.5%)/10.5 ARf = 62kw d A^0= = 10.5^94 = Li 导线LGJ-150 巾=Di21D/Am; x a= 0.4￡lfkm>b a=2.8 x LO^s/km 要求完成的主要任务： 1、计算参数，画等值电路； 2、进行网络潮流计算； 3、不满足供电要求，进行调压计算 时间安排： 熟悉设计任务5.27 收 集相关资料5.28 选定 设计原理5.29 计算分 析及结果分析撰写设 计报告6.7 5.30 -- 6.6 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 简述................................... 1 设计任务及要求分析........................... 2 潮流计算过程 (4) 2.1 计算参数并作出等值电路. (4) 2.1.1 输电线路的等值参数计算. (4) 2.1.2 变压器的等值参数计算. ......................................... 2.1.3 等值电路.............................. 3 功率分布计算.............................. 4 调压计算...................... 5 心得体会...................... 参考文献....................... 本科生课程设计成绩评定表................ 错误！未定义书签 错误！未定义书签 4 6 7 错误！未定义书签。 错误！未定义书签。
电力系统最优潮流的发展
电力系统最优潮流的发展 蔡黎明，丁晓群 河海大学电气工程学院，南京 (210098) E-mail：clmstar1981@ https://www.360docs.net/doc/2f14355814.html, 摘要：最优潮流是电力系统计算所要研究一个重要方面，它对电力系统运行安全性、经济性和可靠性起着指导的作用。本文较为详细地分析最优潮流的发展进程，介绍了电力系统潮流计算的最新优化内容和各种优化方法，并作了简要比较和评述。对于最优潮流的发展方向，本文亦作了一些探讨。 关键词：最优潮流，电力系统，经典优化方法，智能优化方法 1. 引言 电力系统最优潮流（Optimal Power Flow, OPF）是在满足系统运行和安全约束的前提下如何获得一个系统的最优运行状。最优潮流作为经典经济调度理论的发展和延伸，将经济性和安全性、有功功率与无功功率近乎完美地结合起来。发展至今，OPF已成为一种不可缺少的网络分析和优化工具。 OPF是一个典型的非线性规划问题，通常的数学描述为： 目标函数：min F(X) 约束条件（包括等式约束和不等式约束）： G(X)=0 （1） H(X)≤0 式中，F(X)是标量目标函数，可以为系统的发电费用函数、系统的有功网损、无功补偿的经济效益等；X包括系统的控制变量（如发电机有功无功输出功率，有载调压变压器分接头档位，电容器/电抗器投切组数等）状态变量（如节点电压幅值和相角）；G(X)为等式约束，即节点注入潮流方程；H(X)为系统的各种安全约束，包括节点电压约束、发电机节点的有功无功功率约束、支路潮流约束、变压器变比约束、电容器/电抗器组数约束、线路两端电压相角约束等；现在所使用的最优潮流的软件都是基于这种模型为基础。 OPF在数学上是一类多变量、高维数、多约束、连续和离散的变量共存混合非线性优化问题。40多年来，很多学者对其进行了大量的研究，就如何改善算法的收敛性能、提高计算速度等目的，提出了最优潮流算法的各种方法，取得了不少成果。当前的研究重点主要是在目标函数的内容和不等式约束的处理上，于是形成了各种不同的OPF算法。以往有关OPF的文献要么是针对OPF算法，要么是只涉及到OPF的内容。因此，本文将两方面结合起来，首先对OPF的最新内容作较全面的介绍，然后介绍OPF的各种最新算法，包括经典方法和人工智能方法等。 2. 电力系统最优潮流所涉及的研究内容 电力系统最优潮流问题指的是在满足特定的系统运行和安全约束条件下，通过调整系统中可利用控制手段实现预定目标最优的系统稳态运行状态。它把电力系统经济调度和潮流计算有机结合起来，以潮流方程为基础，进行经济和安全（包括有功和无功）的全面优化，是一个大型的多约束、非线性规划问题。它可以用式（1）来表示。通常，电力网络方程可以建立在直角坐标系下，也可以建立在极坐标系下，由于当前在线应用的潮流计算大多是解耦
潮流计算国内外现状
近年来，大多数研究都是围绕改进牛顿法和P-Q分解法进行。此外，随着人工智能理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐引入潮流计算。但是，到目前为止这些新的模型和算法还不能取代牛顿法和P-Q分解法的地位。由于电力系统规模不断扩大，对计算速度要求不断提高，计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛应用，成为重要的研究领域。 经过三十多年的发展，潮流算法已经比较成熟，但是仍存在不少尚待解决的问题。例如各种牛顿法潮流算法，对于某些条件可能导致不收敛。潮流计算的多解现象及其机理在重负荷情况下，临近多根与电压不稳定问题的关联。当前无论在实践上还是在理论上，均有许多问题需待解决，特别是如何快速求解成千上万个变量的大规模非线性规划问题。 近几年，对潮流计算的研究仍然是如何改善传统的潮流算法。牛顿拉夫逊法，由于其在求解非线性潮流方程时采用逐次线性化方法，为了进一步提高算法的收敛性和计算速度，人们考虑采用将泰勒级数高阶项或非线性项也考虑进来，于是产生了二阶潮流算法。后来又提出了根据直角坐标形式的潮流方程是一个二次代数方程的特点，提出了采用直角坐标的保留非线性快速潮流算法。 在这种情况下，进行电力系统规划和运行条件分析时，若不考虑随机变化因素，就要对众多可能发生的情况作大量的方案计算，计算时间是难以承受的，并且很难反映系统整体的状况。随机潮流计算是解决上述问题的有效方法和手段。应用随机理论来描述这种不确定性，探讨相应的数学建模，计算机算法和实际应用，称为随机潮流（Probabilistic Load Flow,简写为PLF）研究，也称为随机潮流。采用随机潮流计算方法，输入数据为已知的随机变量，给定的是它们的随机统计特性（例如，给定节点注入功率的期望和方差或随机密度函数等），输出数据则是节点电压和支路潮流的统计特性，有期望值和方差或随机密度函数等。由这些结果，可以知道节点电压、支路功率、PV节点无功功率及平衡节点功率的平均值、取值范围以及其随机等。这样，只要通过一次计算就能为电力系统的运行条件提供更完备的信息，减少了大量的计算工作量。根据这些信息，可以更深刻地揭示系统运行状况、存在问题和薄弱环节，为规划与运行决策提供更全面的信息，可以更恰当地确定输电线和无功补偿装置的容量以及系统的备用容量等，从而提高了电力系统的安全运行水平。 1.3.1国外关于随机潮流计算的研究现状 把随机分析方法应用在电力系统的潮流研究上来最初是 B.Borkowska在1974年提出来的。自从那以后，就有两种方法采用了随机分析方法来研究潮流问题：随机潮流方法和随机潮流方法。在随机潮流研究中，负荷和发电量在ti 瞬间被看成随机变量。这种方法研究了这种不确定性在每个瞬间给传统的潮流计
电力系统分析潮流计算
题 目: 电力系统分析潮流计算 初始条件：系统如图所示 T1、T2 SFL1-16000/110 (121±2×2.5%)/6.3 T3 SFL1-8000/110(110±5%)/6.3 T4 2×SFL1-16000/110(110±2×2.5%)/10.5 导线 LGJ-150 要求完成的主要任务: 1、计算参数，画等值电路； 2、进行网络潮流计算； 3、不满足供电要求，进行调压计算。 时间安排： 熟悉设计任务 5.27 收集相关资料 5.28 选定设计原理 5.29 计算分析及结果分析 5.30 --6.6 撰写设计报告 6.7 指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日
目录简述 2 1设计任务及要求分析 3 2潮流计算过程 4 2.1计算参数并作出等值电路 4 2.1.1输电线路的等值参数计算 4 2.1.2变压器的等值参数计算 4 2.1.3等值电路 6 3功率分布计算 7 4调压计算 10 5心得体会 11 参考文献 12 本科生课程设计成绩评定表 13
简述 潮流计算是电力系统最基本最常用的计算。根据系统给定的运行条件，网络接线及元件参数，通过潮流计算可以确定各母线的电压（幅值和相角），各支路流过的功率，整个系统的功率损耗。潮流计算是实现电力系统安全经济发供电的必要手段和重要工作环节。因此，潮流计算在电力系统的规划计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。 本次课程设计要求将系统中的元件转换为等值参数，并绘制出相应的等值电路，然后依据等值电路图计算网络中的功率分布、功率损耗和未知的节点电压。 最后还需进行检验，如不满足供电要求，还应进行调压计算。 关键词：潮流计算；等值电路；功率损耗；节点电压；调压
电力系统仿真分析技术的发展趋势
电力系统仿真分析技术的发展趋势 0 引言 随着化石能源逐渐枯竭，发展利用清洁能源和可再生能源成为世界各国的必然选择，也是新能源变革的主要内容。中国新能源变革的目标可以归纳为：以可再生能源逐步替代化石能源，提高化石能源的清洁高效利用水平，实现可再生能源(水能、风能、太阳能、地热能、生物质能)和核能利用在一次能源消耗占较大份额。在新能源变革形势下，电网的使命也将发生变化，智能电网是适应新能源变革和承担电网新使命的新一代电网。 中国自21 世纪初就提出了建设特高压电网的设想，并逐步加以实施，近两年根据国际电力系统发展的最新动向，又进一步提出了建设智能电网的宏伟蓝图。中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的现代电网。与此同时，随着电网规模的不断扩大，新能源、新设备的不断加入，当今电力系统已经日益变得复杂，这使得运行人员更加难于对其进行监视、分析和控制。近些年，国内外不断发生大规模的停电事故，这些事故都造成了很大的经济损失和社会影响，不断地为人们敲响警钟，也给电网的安全稳定运行提出了更高的要求。 在上述的大停电事故中，电力系统从第一次元件故障，到整个系统崩溃，一般会有一个较长的过程，如果这期间运行人员能够进行正确的处理，大停电是可以避免的。换言之，电网缺乏有效的在线监测和预警系统，不能及时掌握实时电网稳定情况并采取有效的控制措施是导致大停电事故发生的重要原因。 电力系统仿真分析是电力系统规划设计和调度运行的基础，涵盖的范围非常广泛，包括从稳态分析、动态分析到暂态分析的各个方面。根据实时电力系统动态过程响应时间与系统仿真时间的关系，可分为非实时仿真和实时仿真；根据仿真的数据来源，又可分为离线仿真、在线仿真。其中在线仿真是实现在线预警和决策支持的必要手段。 电力系统仿真分析涵盖电力系统、数学、计算机、通信等多学科技术领域，面对智能电网建设提出的要求，需要不断地引入先进的计算机和通信技术以及数学方法等，推动仿真分析技术在仿真的准确性、快速性、灵活性等方面的发展。具体体现在以下几个方面： 1）可实现更大规模电网的仿真计算，同时仿真数据的粗细程度可根据需要自动调整。 2）仿真计算应具有更快的速度及更高的准确性。 3）仿真计算应具备更多的功能，并与环境、经济等相关领域相结合。 4）仿真建模应具备更大的灵活性，以适应智能电网中层出不穷的新元件、新设备建模的需要。 5）需加强对电力系统智能建模方法的应用以及仿真结果的智能化分析。 6）电网自愈对实时决策控制的要求。要求能实时跟踪评价电力系统行为，一旦发生故障，立即进行快速仿真并提供决策控制支持，防止大面积停电，并快速从紧急状态恢复到正常状态。 7）仿真试验应具备更大的灵活性。未来的仿真试验将可实现对多个异地试验设备的同步测试。 8）仿真计算应适应新的计算模式，如云计算、协同计算等。 9）可实现智能人机交互仿真，显著提高用户操作的便捷性和仿真系统的使用效率。 10）数据融合技术在仿真分析中应用，提高对仿真分析中对多源海量数据的整合能力。 本文将依据计算机、网络、通信等技术当前和未来可能的发展，探讨和预测新的先进计算技术(如云计算等)及其在电力系统仿真分析中的应用。
基于matlab的电力系统潮流计算
昆明学院2014届毕业论文（设计） 论文（设计）题目基于MATLAB的电力系统潮流计算子课题题目 姓名白春涛 学号 201004170201 所属院系自动控制与机械工程 专业年级电气工程及其自动化2010级 指导教师王荔芳 2014 年 5 月
摘要 电力系统潮流计算是最基本、最常用的计算。根据系统给定的运行条件、网络及元件参数，通过电力系统潮流计算可以确定各母线上的电压（幅值及相角）、网络中的功率发布以及功率损耗等。电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础。因此潮流计算在电力系统的规划设计、生产运行、调度管理及科学研究中都有着广泛的应用。 由于电力系统是一个具有高度非线性的复杂系统，在潮流计算时涉及到大量的矢量计算和矩阵运算，手工计算已经无法满足需要，因而需要一个具有高效处理矩阵运算的语言。本次设计的主要目的就是利用MATLAB最重要的组件之一Simlink中的电力元件库（SimPowerSystens）构建电力系统仿真模型。对电力系统进行仿真计算，利用MATLAB的强大计算功能，编写M语言，设置变量参数，得出计算结果并进行分析，并得出结论。结果表明运用MATLAB对复杂电力系统潮流进行分析与仿真，能够准确直观地考察电力系统稳态的静态特征，验证了MATLAB在电力系统仿真中的强大作用。 关键词：电力系统潮流计算；MATLAB；仿真
Abstract Power system power flow calculation is the most basic, the most commonly used computing.According to the system of a given operation conditions, network and component parameters, through the power system flow calculation on each busbar voltage can be determined (amplitude and phase Angle), released in the network power and power loss, etc.The result of the power system flow calculation is the basis of the calculation and fault analysis of power system stability.So the power flow calculation in power system planning and design, production, scheduling management and has a wide application in scientific research. Because of the power system is a highly nonlinear complex system, when the power flow calculation involves a lot of vector and matrix calculation, manual calculation has been unable to meet this need, and therefore need a language with efficient processing matrix operations.The main purpose of this design is to use one of the most important component of MATLAB in the Simlink power component library (SimPowerSystens) power system simulation model was constructed.For power system simulation, using the powerful calculation function of MATLAB, write M language, set a variable parameters, it is concluded that the calculation results and analysis, and conclusion.Results show that using the MATLAB to complex trend analysis and simulation, power system accurately visually inspect the static characteristics of electric power system steady state, the powerful functions of MATLAB in power system simulation is verified. Key words: power system flow calculation;MATLAB;The simulation
电力系统分析潮流计算的计算机算法
潮流计算的计算机算法实验报告 ：学号：班级： 一、实验目的 掌握潮流计算的计算机算法。 熟悉MATLAB，并掌握MATLAB程序的基本调试方法。 二、实验准备 根据课程容，熟悉MATLAB软件的使用方法，自行学习MATLAB程序的基础语法，并根据所学知识编写潮流计算牛顿拉夫逊法(或PQ分解法) 的计算程序，用相应的算例在MATLAB上进行计算、调试和验证。 三、实验要求 每人一组，在实验课时，用MATLAB调试和修改运行程序，用算例计算输出潮流结果。 四、实验程序 clear; %清空存 n=input('请输入节点数:n='); n1=input('请输入支路数:n1='); isb=input('请输入平衡节点号:isb='); pr=input('请输入误差精度:pr='); B1=input('请输入支路参数:B1='); B2=input('请输入节点参数:B2='); X=input('节点号和对地参数:X='); Y=zeros(n); Times=1;
%一：创建节点导纳矩阵 for i=1:n1 if B1(i,6)==0 %不含变压器的支路 p=B1(i,1); q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/B1(i,3); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4); Y(q,q)=Y(q,q)+1/B1(i,3)+0.5*B1(i,4); else %含有变压器的支路 p=B1(i,1); q=B1(i,2); Y(p,q)=Y(p,q)-1/(B1(i,3)*B1(i,5)); Y(q,p)=Y(p,q); Y(p,p)=Y(p,p)+1/B1(i,3); Y(q,q)=Y(q,q)+1/(B1(i,5)^2*B1(i,3)); end end Y; %将OrgS、DetaS初始化 OrgS=zeros(2*n-2,1); DetaS=zeros(2*n-2,1); %二：创建OrgS，用于存储初始功率参数 h=0; j=0; for i=1:n %对PQ节点的处理 if i~=isb&B2(i,6)==2 h=h+1; for j=1:n OrgS(2*h-1,1)=OrgS(2*h-1,1)+real(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*real(B2(j,3))-imag (Y(i,j))*Imag(B2(j,3)))+imag(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*imag(B2(j,3))+imag(Y(i ,j))*real(B2(j,3))); OrgS(2*h,1)=OrgS(2*h,1)+imag(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*real(B2(j,3))-imag(Y( i,j))*imag(B2(j,3)))-real(B2(i,3))*(real(Y(i,j))*imag(B2(j,3))+imag(Y(i,j))* real(B2(j,3))); end end
混沌动力学发展及其展望
《自然辩证法概论》课程论文 混沌动力学发展及其展望 学生姓名：胡东 学号：1112306004 专业：控制理论与控制工程 学院：电气工程学院 导师姓名：胡立坤 学期：2011-2012/下(16班) 任课老师：严建新 诚信声明 我郑重声明：本人提交的《自然辩证法概论》课程论文是由本人独立完成的，在正文中和在文末的参考文献中已全部标注并列出了文中所引用的他人的学术成果、观点、图表或论述，保证此文符合学术道德规范的要求。 声明人签名： 日期：
混沌动力学发展及其展望 胡东 （电气工程学院控制理论与控制工程2011级1112306004） 摘要：混沌现象已经被证明是一种普遍现象，混沌动力学是复杂性科学的一个重要分支。本文主要介绍混沌动力学的发展，并且在此基础上分析混沌动力学中的混沌工程学和混沌神经网络。混沌动力学概念的确定已经在科学和工程作出了较大的影响，已经影响到工业的各个领域。并且在此基础上对混沌动力学进行展望。 关键词：混沌动力学；混沌工程学；混沌神经网络；展望； 1、引言 混沌概念的确定不仅影响了科学的发展，而且还极大的促进了工程技术的进步。自1970年以来确定性混沌现象得到了比较大的发展。1990年，日本电子工业发展协会建立“混沌动力学”的概念，定义混沌工程为用通用的理论和技术基础研究确定性混沌、分形的，复杂的系统的学科。混沌运动的动力学特性在描述和量化大量的复杂现象中效果比较明显，特别是在分析电子电路的动力学特性方面优势明显[1]。混沌工程学和混沌神经网络的发展不断完善混沌理论在工业技术发展的各个方面。本文中，我将回顾混沌动力学的发展，并展望混沌动力学研究的发展方向。 2、研究现状与主要成果 混沌与分形是动力学的分支之一。动力学起源于17世纪中叶，当时牛顿发明了微分方程，发现了运动定律与万有引力定律，并将其结合起来解释开普勒的行星运动定律。后来的数学家和物理学家试图将牛顿的方法引申到三体问题中，但解决这个问题却令人惊异的难。几十年以后，人们才意识到，三体问题本质上就是无法求出解析的三体运动方程解的，因此一度认为无望解决这个问题。庞加莱在19世纪末对此做出了突破性的工作，他采用了一种侧重于定性而非定量的新观念。庞加莱创立了一套可以有效分析这种问题的几何方法，这种方法在现代动力学中发展起来并应用在了天体动力学中[2]。庞加莱也是第一个提出“混沌”理论的人，混沌意味着一个受决定性支配的系统会表现出对初始条件依赖非常敏感的无周期行为，因而不可能进行长期的预测。随着计算机技术的发展使的理论学家的计算能力得到长足的提高，可以对一些非线性的方程进行大规模的求解，
浅谈最优潮流的计算_以江西省最优潮流的计算为例_彭永供
浅谈最优潮流的计算 以江西省最优潮流的计算为例 彭永供1 邱剑瑜2 熊玉辉3 (1.南昌大学信息工程学院 330029 2.福建三明市小蕉扎钢厂 3.江西省电力设计院) 摘 要:本文介绍了一个最新开发的、适用于不同类型电力系统最优潮流软件,该软件应用了最新提出的一种数学模型。通过对多个IEEE标准算例网和江西电力系统的大量计算,表明该软件具有很强的实用功能,使用方便,算速快,计算结果合理,收敛性好等诸多优点。 关键词:电力系统;最优潮流;计算软件;内点法 中图分类号: TM712 文献识码: B 文章编号: 1005-7676(2006)04-0019-02 Abstract:The paper have introduced one develop newly,has suitable for the op timum trend software of different kinds of power sys-tem,this software has used a kind of mathematics model put forward newly.Through regardi ng as the calculating a lot of IEEE stan-dards in a large amount of the example network and Jian gxi power system,indicate thi s soft ware has very strong utili ty function,easy to use,can be regarded as the speed fast,the resul t of calculation is rational,a great deal of advantanges such as being good of con-vergence property. Key words:power system;the optimum power flow;caculation software;the inward point method 1 前 言 最优潮流广泛应用于电力系统规划、运行中。最优潮流问题[1][2]是指在网络结构和参数及负荷给定的条件下,在满足各种约束条件的情况下,确定系统的控制变量的取值,使描述系统运行效益的某一目标函数取得极值。最优潮流是最优化原理在动力系统中的运用,具有统筹兼顾、全面规划的特点,不但考虑有功负荷,而且考虑无功负荷的最优分配,不但考虑电源有功上下限,还考虑无功上下限,各节点电压上下限等,可以将可靠性运行和最优经济运行统一用数学模型表述,从而把经济调度和安全监控结合起来。电力系统稳态运行的一个特点是电力系统中有功分量与无功分量之间存在弱的耦合关系,系统有功功率的变化主要受母线电压相位的影响,而无功功率的变化主要是受母线电压幅值变化的影响。根据大型电力系统潮流计算的PQ[3]解耦(Decompositi on)方法,可以将最优潮流问题分解为有功优化和无功优化两个子问题,加速最优潮流的计算速度。将有功、无功分别优化,不仅可以使最优化问题的求解规模减小,还可以分别采用不同的方法来分别实现有功优化、无功优化。有功优化与无功优化可以单独求解[4],也可以组合起来迭代求解。 最优潮流计算的目标是在满足约束条件下使系统的某个指标或多个指标达到最优,因而对系统的安全经济运行具有重要意义。该软件是在多年研究工作并取得成果的基础上开发的,它的对象是大型互联电力系统。既可以全网有功损耗最小为目标,也可以全网发电费用最小或经济效益最大为目标;既可对整个互联系统优化,也可对各区域电网单独进行优化,灵活性好。在算法上采用了适合于大型优化问题的内点算法。编程时充分利用了稀疏技术,从而大大降低了内存和提高了计算速度。通过对多个规模不等的电力系统的大量计算表明,该软件具有使用方便,计算速度快,计算结果合理,收敛性好等诸多优点,具有较强的实用性。 2 计算方法 最优潮流数学模型[5]该软件以有功损耗最小为目标。虽然目标函数和约束条件是非线性的,但在正常情况下可以用一系列的线性规划代替原始的非线性规划问题。该软件采用的是内点算法来解线性方程组。内点法的基本思想是从内点X(0)出发,沿可行方向求出使目标函数值下降的后继点,再从得到的内点出发,沿另一个可行方向求使目标函数值下降的内点,重复以上步骤,产生一个由内点组成的序列{X(k)},使得CTX(k+1)