下载文档原格式
基于内点法的电力系统无功优化内点法（Interior Point Method）是一种求解线性规划问题的有效方法。
在电力系统中，无功优化是一项重要的任务，可以通过调整无功功率的分配来降低无功损耗，并提高系统的可靠性和稳定性。
本文将介绍基于内点法的电力系统无功优化方法，并分析其应用和优势。
电力系统无功优化是在满足电力负荷需求和电力平衡的前提下，通过调整发电机无功功率、变压器调压器的位置和无功补偿装置的容量等控制措施，使系统的无功损耗最小。
无功损耗不仅会导致电网的能耗增加，还会引起电压波动、设备过载和谐波等问题，降低电力系统的稳定性和可靠性。
内点法是线性规划的一种求解方法，通过在平行于可行域的内部选择一系列点来逼近最优解。
与传统的单纯形法相比，内点法具有更快的收敛速度和更好的稳定性。
基于内点法的电力系统无功优化可以通过以下步骤实现：1.建立数学模型：将电力系统建模为无功优化问题，并根据系统的拓扑结构、负荷需求和发电机等参数，构建优化模型。
2.定义优化目标：将无功损耗最小作为优化目标，并给出约束条件，包括功率平衡等约束条件。
3.求解优化问题：采用内点法求解优化问题，通过选择合适的初始点和迭代算法，逐步逼近最优解。
4.优化结果评估：将求解得到的无功功率分配方案应用于电力系统中，评估其对无功损耗的改善效果，包括无功损耗的降低和电压稳定性的提高等。
1.收敛速度快：内点法通过在可行域内选择一系列内点来逼近最优解，相比传统的单纯形法，收敛速度更快，能够在较短的时间内求解出最优解。
2.稳定性好：内点法在迭代过程中能够保持在可行域内，不会出现基变换等问题，具有较好的数值稳定性。
3.可行性保证：由于内点法在可行域内，因此能够保证解的可行性，即所得解满足所有约束条件。
4.考虑多目标：内点法可以通过引入惩罚函数等方法，将多个目标转化为单一目标，从而实现多目标的优化。
在实际应用中，基于内点法的电力系统无功优化可以提高系统的运行效率和能源利用率，降低电网的无功损耗，优化电力负荷的分配，提高电压的稳定性和功率因数，改善供电质量。
电力系统无功优化算法研究-机电论文电力系统无功优化算法研究赵利富高栋赵航（国网山东省电力公司检修公司，山东淄博255000）摘要：随着我国电力事业的快速发展，为用户持续性地提供高质量电能成为电力人员不懈的追求。
通过改变电力系统的无功电能分布，能有效地提高电能质量，维护电网的经济、安全、稳定运行。
电力系统无功优化问题过程相当复杂，目前，尚未有一种完善的无功优化算法以供使用。
现介绍各种传统优化算法和人工智能算法基本原理，并对它们优缺点、适用范围及改进措施做出了总结，最后展望了无功优化算法的研究方向。
关键词：电力系统；无功优化；传统优化算法；人工智能算法0引言改革开放以来，中国的电力事业伴随着经济的发展发生了巨大变化。
电能质量对现代工农业的生产以及整个电力系统的稳定性具有重要影响。
电力系统无功优化技术能够合理分布系统无功电能、降低系统的有功损耗、提高传输效率和节约运营成本。
因此，对电力系统无功优化问题的研究具有重要意义。
20世纪60年代，法国学者J.Carpentier提出了电力系统最优潮流［1］（Optimal Power Flow，简称OPF）模型，从此各国开始了无功优化算法的研究。
目前，常用的无功优化算法可分为传统的无功优化算法和人工智能优化算法两大类。
1传统的无功优化算法1.1线性规划法线性规划法的基本原理是将非线性问题转化成线性问题来解决，其主要过程是将目标函数附近的不等式约束条件和目标函数用泰勒级数展开，通过逐次逼近的方式来寻找函数的最优解。
目前，常用的线性规划算法有灵敏度分析法和内点法。
灵敏度分析法以灵敏度关系为基础，在寻优的过程中需要对雅可比矩阵求逆，计算量大、计算速度慢、效率低。
通常通过简化雅克比矩阵的方法来提高计算效率。
从本质上来讲，内点法［2］是牛顿法、对数障碍函数法和拉格朗日函数三者的结合，相对灵敏度分析法而言，其具有迭代次数少、计算效率高等优点，但存在寻优过程严格遵从一个路径、对初始点的要求高等缺点。
电力系统无功优化的意义和算法无功优化，就是当系统的结构参数及负荷情况给定时，通过对某些控制变量的优化，所能找到的在满足所有指定约束条件的前提下，使系统的某一个或多个性能指标达到最优时的无功调节手段。
无功优化问题是从最优潮流的发展中逐渐分化出的一个分支问题。
无功优化的主要方法有：非线性、线性、混合整数、动态规划法以及近几年兴起的一些方法，如：神经网络方法、专家系统方法和遗传算法等。
传统数学优化方法依赖于精确的数学模型，但精确的数学模型较复杂，难以适应实时控制要求，而粗略的数学模型又存在较大误差。
近年来，基于对延期界和人类本身的有效类比而获得启示的智能方法受到了研究人员的注意，其中以专家系统、神经网络、遗传算法、模拟退火方法、Tabu搜索方法、模糊集理论、粗糙集理论等为代表。
二、无功优化的意义电力系统无功优化是保证系统安全、经济运行的一种有效手段，是提高电力系统电压质量的重要措施之一。
实现无功功率的优化可以改善电压的分布、提高用户端的电压质量、减少电力传输（主要是线路和变压器）的电能损耗，从而降低电力成本，同时也能提高电力传输能力和稳定运行水平。
为了满足电网的调压要求和尽可能减少电网的有功功率损耗，希望电网的无功功率要尽量少流动，特别要避免无功功率的远距离流动，这就出现了电压无功优化问题。
随着经济建设的迅猛发展，电网规模日益扩大，电力负荷与日俱增，庞大电力系统的运行不仅要重视有功功率的生产和平衡，而且要十分重视无功功率的平衡和配置。
如果电力系统无功功率不足和分布不合理，将会产生一系列诸如：电压水平降低、损耗增大、系统稳定性下降、用户用电设备不能正常运转等问题，严重时还会造成系统的崩溃。
如何在满足负荷发展需要的前提下，充分利用系统现有的无功资源和调压手段，保证系统的安全、经济运行，一直是国内外电力工作者潜心研究的，一个既有理论指导意义又有实际应用价值的问题。
三、电力系统无功优化算法现有的无功优化方法，大致可以分为运筹学方法和人工智能方法两类。
分类号密级U D C 编号10486武汉大学硕士学位论文基于改进原对偶内点法的无功优化研究研究生姓名： 2008202070051学科、专业名称：电力系统及其自动化研究方向：电力系统运行与控制二○一○年五月The Study on Reactive Power Optimization Based on Improved Primal-Dual Interior PointMethodGraduate：2008202070051May，2010郑重声明本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，否则本人愿意承担由此而产生的法律后果和法律责任，特此郑重声明。
学位论文作者（签名）：年月日摘要无功优化是电力系统优化计算的一个基本问题。
无功优化，就是在给定的系统网络结构及负荷水平下，通过对可调变压器分接头、无功补偿装置(如可投切电容器、静止无功补偿器)等的调节，在满足所有约束条件的前提下，使系统有功损耗最小。
电力系统的无功优化能有效地降低网损，保证电压质量、提高电力系统运行的经济性、安全性和稳定性。
无功优化的目标函数与约束条件具有非线性、控制变量是连续变量也有离散变量共存，因此，无功优化问题是一个复杂的非线性混合整数规划问题。
如何提高计算速度、保证计算结果正确性是无功优化面临的主要问题。
在以往的无功优化算法中，为计算方便，无功优化的数学模型都从不同角度被加以简化，通常的做法是将离散变量作为连续变量处理，当得出最优解后，再通过“就近归整”的方式取得整数值，这样不可避免的会使所得最优解与真正意义上的最优解存在偏差。
针对上述问题，本文在非线性原对偶内点法的基础上加入预测—校正技术和二次罚函数法。
在这种改进内点算法中，通过在恰当的时期引入二次罚函数以及选择合适的罚因子大小来实现对离散变量的归整；预测—校正技术能够首先在预测阶段求出仿射方向，然后在校正阶段对其进行校正从而得到牛顿方向，从而在迭代过程中取得更大的迭代步长，加快了算法的收敛速度。
基于线性内点法的高中压配电网电压无功优化摘要：针对高中压配电网的特点，将电压/无功优化问题分解成电容器投切和变压器分接头调整两个子问题，通过这两个子问题的交替优化得到最终解。
采用原对偶路径跟踪法求解逐次线性化的电容器投切优化问题时，适当简化电压约束，提高了求解速度。
变压器调整则采用逐步调整策略实现电压控制和减少调整次数。
另外，改进了前代后代法潮流算法使之能处理弱环网和变压器支路。
最后，通过算例验证了该算法的有效性。
关键词：配电网络电压/无功优化线性规划内点法前代后代法1前言配电网电压无功优化是一个多变量、多约束混合非线性规划问题，优化方法主要有线性规划法［1，2］、非线性规划法［3］、动态规划法［4，5］和现代启发式搜索方法。
非线性规划法具有较高的精度，但收敛性能有待提高。
动态规划法和现代启发式搜索方法可以收敛于全局最优解，但计算时间随问题的规模急剧增加。
线性规划法是一种非常成功的求解无功优化问题的方法，它的主要优点是收敛可靠，计算速度快，便于处理各种约束条件。
而线性规划内点法具有多项式时间复杂性，适合解决大规模配电网的电压/无功优化问题。
本文运用原对偶路径跟踪内点法解决电容器优化投切子问题，计算时适当简化了电压约束，提高了求解速度。
配电系统按电压等级可分为高压配电网(35~110kV)、中压配电网(6~10kV)、低压配电网(220~380V)。
在高中压配电网中，可通过投切电容器和调节变压器分接头达到电压无功优化的目的。
根据高中压配电网具有弱环网或辐射状的特点，将优化问题分解成电容器投切和变压器分接头调节两个子问题，通过对两个子问题的交替优化来协调两者之间的耦合性，并得到最终最优解。
另外，考虑到系统具有弱环网和存在变压器支路的情况，改进了前代后代法潮流算法。
2高中压配电网无功优化的数学模型在高中压配电网中，变压器分接头的调节和电容器投切是电压无功控制的主要手段，事实上两种控制手段之间的耦合比较弱［2］，在实际系统中常常是分开进行的［2，6］。
无功电压管理及优化措施摘要：电网运行的稳定离不开电网调度的合理和平衡的安排。
我国在推进电网自动化的过程中，加强了对电力系统中无功电压的管理工作。
有效的控制以及合理安排无功电压管理的补偿措施，是稳定电力系统运行的必要条件。
因此，如何制定高效的无功管理政策，在现有管理的工作基础上，提出优化措施和建议，以提高供电质量，降低电网运行中的损耗是当前急需解决的问题。
本文主要分析了无功管理方面主要实施的措施，并且以优化电压控制的经济运行为目标，阐述了一些在无功电压管理系统的建立方面的建议，以期望为电网调度的经济运行提供参考。
关键词：无功管理；自动化；措施近年来，随着国家对信息化政策的推动和实行，电网的自动化管理方面也逐步迈向电网调度的自动化。
我国的电力工业高速发展，一些相应的计算机管理系统随之开发完善，比如经常性使用的Supervisory Control And Data Acquisition系统、Management Information System系统等等。
在理论方面，关于无功电压管理的优化措施研究大量涌现，不断丰富在优化无功电压管理工作的措施；在硬件配套方面，有关无功电压优化的零固件更新换代迅速。
硬件更新与软件理论的结合，提高了电压管理的整体水平，再辅以计算机信息化的技术支持，电网自动化的快速推动，为电网的经济运行提供了优化管理的重要支持。
传统的调度运行已经无法满足现代电网的调运的运行机制。
传统的电网调度运行中，无功电压管理需要将功率因数保持在0。
90以上的基准，同时基础的原则是以地区和各层级之间达到平衡为调整。
这其实在理论上是最优的电压无功管理措施，但是在实际的情况中，因为各地区和不同层次之间的情况不同，难以达到供电电压的调整平衡。
当遇到较远距离的情况或者一些多级变压器的输送出现无功率的现象时，就会出现超出允许偏差范围的情况出现。
这样导致区域性的正向调压原则难以实现，即在电网的使用高峰期，负荷的电压值低于在电网低使用期间的电压值。
刍议无功电压管理存在的问题及解决方案摘要：目前，我国电力系统的无功补偿和无功平衡的状况不容乐观，这种状况使电网对电压的调控能力和负荷能力都较差，降低电压的质量。
很多地区的无功电压存在的问题是多方面的，给供电企业的管理带来了一系列的障碍，所以，必须找出无功电压的存在问题和供电企业在无功电压管理中的问题，基于这些问题提出有效的管理对策，从而保证电压的质量，提高供电企业的经济效益和社会效益，为电力系统安全稳定的运行提供保障。
关键词：无功电压；管理；问题；解决方案一、电力系统电压质量及无功电压管理的意义1.1保证电力设备安全，维护电网稳定配网电压稳定有非常重要的意义。
一是能够确保居民用电安全稳定，如果电压不稳，则会造成居民在使用电器之时有安全隐患，轻则损坏居民用电设备，重则对居民的人身财产造成伤害；二是能够保证工业生产正常进行，稳定的电压可以确保工业设备正常运转，不会对设备造成损坏，如果电压不稳，则可能会使工业设备无法稳定运行，对企业造成重大经济损失。
1.2对满足电能输出供应需求有重要作用随着社会经济的发展，社会需求对电力的需求越来越紧张，需求量飞速增高。
一旦电能供应不能够满足社会发展日益增长的需要，社会经济就会呈现出发展迟缓现象，严重的甚至造成社会的瘫痪。
加强电力系统电压质量及无功电压管理，对于提高电网的供应质量和输出质量，合理配置电力资源，改善电网输出效率，促进整个社会的正常运转具有重要作用。
1.3对于优化资源配置，保护社会环境有重要作用电力资源作为能源资源，对我国经济社会发展有重要的影响。
从总量上来说，我国电力资源的总量是非常丰富的，单由于我国人口众多，人均资源便非常紧缺。
而且石油等资源已经处于枯竭等边缘，再加上大量的开采和使用，对整个社会环境造成了极大的污染。
电力资源是可再生的资源，不进不仅能够满足社会所需，还能够对环境产生积极影响。
加强电力系统电压质量及无功电压管理，能够合理地对资源进行优化配置，解决资源匮乏的难题，对社会环境的保护有积极影响。
基于强化学习理论的地区电网无功电压优化控制方法刁浩然;杨明;陈芳;孙国忠【摘要】基于强化学习理论,提出一种实用的地区电网无功电压优化控制方法.方法采用Q学习算法,在动作策略与电网状态的交互中不断学习,得到各状态一动作对所对应的Q值函数,形成电网各种运行状态下最佳的无功电压优化控制策略.方法摆脱了传统电网无功优化求解非线性混合整数规划模型所存在的收敛性问题,同时,相对于基于多区图的无功电压控制方式,由于方法所依据的Q值函数包含电网的全局响应信息,因而,可以综合判断执行控制策略后各变电站之间的相互影响,统一协调地控制各无功电压控制设备,给出所辖电网内的全局最佳控制策略,提高无功电压优化控制效果.通过对220kV变电站及其馈线系统的测试计算,证明了方法的有效性.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)012【总页数】7页(P408-414)【关键词】电力系统;无功电压优化控制;强化学习;Q算法【作者】刁浩然;杨明;陈芳;孙国忠【作者单位】电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 济南 250061;电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学) 济南 250061;济南大学自动化与电气工程学院济南 250061;唐山供电公司唐山 063000【正文语种】中文【中图分类】TM711电压是评估电能质量的重要指标，电压水平直接影响到用户的生产安全。
通过调节电网中无功功率分布来实现对电压的有效控制是保障电网安全、可靠运行的关键措施之一。
深入研究无功电压控制技术是促进电网发展必不可少的工作，具有巨大的经济和社会效益。
自上世纪70年代末，无功电压控制成为电力系统运行与控制方向的研究热点。
其中，由于内点法具备计算时间对问题规模不敏感的特点，受到了学者们的广泛关注[1-5]。
文献[1]尝试将原对偶仿射尺度内点法用于求解基于损耗灵敏度系数和相对灵敏度系数矩阵的无功优化模型，其收敛次数比较稳定，具有多项式时间复杂度。
