电力系统动态无功优化并行算法及其实现 被引量：40

1

作者 缪楠林 刘明波 赵维兴 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期150-157,共8页

由于全天24个时段的动态无功优化模型需要考虑变压器分接头和电容器投切开关的允许动作次数限制,当采用引入离散惩罚机制的非线性原对偶内点法求解时,其修正方程的维数会随系统规模的增大而急剧增大,但不难发现其修正方程系数矩阵具有... 由于全天24个时段的动态无功优化模型需要考虑变压器分接头和电容器投切开关的允许动作次数限制,当采用引入离散惩罚机制的非线性原对偶内点法求解时,其修正方程的维数会随系统规模的增大而急剧增大,但不难发现其修正方程系数矩阵具有对角加边分块结构,可将其解耦为25个低维线性方程组。从而提出一种粗粒度的并行计算方法,并在基于消息传递接口(MPI)机制的并行计算环境下实现。将所提算法应用于一个实际的14节点和IEEE118节点系统的实践表明,它能够有效地提升计算速度,在大型电力系统中有着良好的应用潜力。 展开更多

关键词 动态无功优化 非线性原对偶内点法 离散惩罚 并行计算 消息传递接口

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基于对角加边模型的多区域无功优化分解算法 被引量：19

2

作者 赵维兴 刘明波 缪楠林 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期25-29,40,共6页

基于对角加边矩阵结构,提出了一种新的多区域电力系统离散无功优化分解算法。该方法先将电力系统按照一定的规则进行分区,通过引入虚拟节点构成各区域之间的边界网络,并采用内嵌离散惩罚的非线性原对偶内点法求解。最终所形成的线性修... 基于对角加边矩阵结构,提出了一种新的多区域电力系统离散无功优化分解算法。该方法先将电力系统按照一定的规则进行分区,通过引入虚拟节点构成各区域之间的边界网络,并采用内嵌离散惩罚的非线性原对偶内点法求解。最终所形成的线性修正方程组的系数矩阵具有对角加边结构。由此提出2种分解方法实现各区域修正方程的独立求解,寻找全系统及其各区域的近最优离散解。以IEEE118节点试验系统和2个实际系统(538节点和1133节点系统)作为算例,通过对集中优化方法和2种分解方法进行比较分析验证了所提出方法的有效性。 展开更多

关键词 无功优化 多区域电力系统 非线性原对偶内点法 对角加边矩阵 区域分解 离散控制

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基于近似牛顿方向的多区域无功优化解耦算法 被引量：28

3

作者 赵维兴 刘明波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第25期18-24,共7页

针对多区域电力系统的无功优化问题,提出了基于近似牛顿方向和GMRES算法的无功优化解耦算法。该算法以非线性原对偶内点法为基础,在迭代计算过程中构造近似牛顿方向,实现弱耦合系统的完全解耦,保证算法具有局部线性收敛特性,且其计算速... 针对多区域电力系统的无功优化问题,提出了基于近似牛顿方向和GMRES算法的无功优化解耦算法。该算法以非线性原对偶内点法为基础,在迭代计算过程中构造近似牛顿方向,实现弱耦合系统的完全解耦,保证算法具有局部线性收敛特性,且其计算速度要比非线性原对偶内点法快。对于不能实现解耦的强耦合系统,以近似牛顿方向为初值和解耦对角阵作为预处理器,采用GMRES法求解,使算法具有良好的收敛性和较快的计算速度。以708节点系统作为试验系统验证所提算法的正确性和有效性,得到了满足所有等式和不等式约束的最优可行解。并以树型子系统分解法对其进行分解,对不同分解方案的计算结果进行了比较分析。 展开更多

关键词 多区域电力系统 无功优化 非线性原对偶内点法 分解 广义极小化残余法 近似牛顿方向

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电力系统动态无功优化问题的快速解耦算法 被引量：35

4

作者 赖永生 刘明波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期32-39,共8页

由于在全天24个时段的动态无功优化模型中加入了变压器分接头和电容器投切开关的全天允许动作次数限制,当采用引入离散惩罚的非线性原对偶内点法求解时,其修正方程的维数会随系统规模的增大而急剧增大。该文指出其修正方程系数矩阵可具... 由于在全天24个时段的动态无功优化模型中加入了变压器分接头和电容器投切开关的全天允许动作次数限制,当采用引入离散惩罚的非线性原对偶内点法求解时,其修正方程的维数会随系统规模的增大而急剧增大。该文指出其修正方程系数矩阵可具有箭形分块结构,可采用两种方法将其精确解耦为25个低维线性方程组。应用稀疏矩阵的三角分解技术可实现对它们的快速求解。一个实际的14节点系统和IEEE 118节点系统的计算结果表明,应用提出的快速解耦算法能在保证电容器和变压器分接头满足全天最大允许动作次数约束和运行约束的前提下,获得近似最优离散解,且具有较快的计算速度。 展开更多

关键词 动态无功优化 非线性原对偶内点法 离散惩罚 精确解耦 三角分解

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大规模电力系统离散无功优化问题的解耦算法 被引量：4

5

作者 赵维兴 刘明波 陈灿旭 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期127-133,157,共8页

根据节点分裂法将大规模电力系统的离散无功优化模型转化成多区域分解形式,再采用引入离散惩罚的非线性原对偶内点法求解,获得具有分块结构的降阶线性修正方程组.对弱耦合系统,直接将非对角子矩阵置零即可实现修正方程的完全解耦,算法... 根据节点分裂法将大规模电力系统的离散无功优化模型转化成多区域分解形式,再采用引入离散惩罚的非线性原对偶内点法求解,获得具有分块结构的降阶线性修正方程组.对弱耦合系统,直接将非对角子矩阵置零即可实现修正方程的完全解耦,算法具有局部线性收敛特性.对于强耦合系统,可以采用与处理弱耦合系统类似的方法获得近似牛顿方向和解耦对角矩阵,以它们作为迭代初值和预处理器,采用GMRES法求解,保证算法具有良好的收敛性和较快的计算速度.文中以1062节点系统和一个实际538节点系统验证了算法的有效性,进一步提出了较实用的解耦判据. 展开更多

关键词 电力系统 无功优化 解耦 非线性原对偶内点法 离散惩罚 广义极小化残余法 近似牛顿方向

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应用多波前法快速求解最优协调电压控制问题 被引量：4

6

作者 郑文杰 刘明波 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期11-17,共7页

将长期电压稳定场景下的协调电压控制问题用带有微分—代数方程约束的最优控制模型来描述,借助Radau排列技术将这个动态优化问题转化为大型非线性规划模型,并采用非线性原—对偶内点法求解。重点探讨如何应用多波前方法结合近似最小度... 将长期电压稳定场景下的协调电压控制问题用带有微分—代数方程约束的最优控制模型来描述,借助Radau排列技术将这个动态优化问题转化为大型非线性规划模型,并采用非线性原—对偶内点法求解。重点探讨如何应用多波前方法结合近似最小度排序提高求解稀疏线性修正方程的效率。以IEEE 17机162节点系统和新英格兰10机39节点系统作为算例,通过与近似最小度法和反向Cuthill-McKee法排序下三角分解结果进行对比,证实了所述方法在计算速度上的优越性。 展开更多

关键词 电压稳定 最优协调电压控制 非线性规划 Radau排列 非线性原—对偶内点法 多波前法 近似最小度法 反向Cuthill-McKee法

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分立型功率MOSFET结温估计的非线性热网络模型和参数辨识方法 被引量：14

7

作者 万萌 应展烽 张伟 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期2477-2488,共12页

分立型功率MOSFET是一类重要的电力电子器件,结温估计对于其安全运行具有重要意义。传统结温估计模型将功率器件壳温测量值作为解算的边界条件,对温度传感器安装可靠性要求较高,故当其应用于体积小巧的分立型功率MOSFET时,所得结温估计... 分立型功率MOSFET是一类重要的电力电子器件,结温估计对于其安全运行具有重要意义。传统结温估计模型将功率器件壳温测量值作为解算的边界条件,对温度传感器安装可靠性要求较高,故当其应用于体积小巧的分立型功率MOSFET时,所得结温估计结果容易因传感器脱落而不可靠。为此,该文提出针对分立型功率MOSFET结温估计的非线性热网络模型。该模型利用较易测量的功率器件环境温度作为边界条件,计及非线性热对流和热辐射作用,有效描述器件与环境之间的换热过程。为克服模型热参数难以获取问题,提出模型参数的辨识方法,证明了辨识目标函数的凸函数特性。利用原对偶内点法,获得参数辨识的全局最优解,有效确定模型热参数。相关实验表明,所提模型能够在壳温测量不可靠时,提高分立型功率MOSFET结温工程估计的可靠性。 展开更多

关键词 分立型功率器件 结温估计 非线性热网络模型 参数辨识 原对偶内点法

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一个改进的原始对偶内点方法 被引量：3

8

作者 姜志侠 李军 张珊 《吉林大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期677-682,共6页

针对一般的光滑约束最优化问题,提出一种原始对偶不可行内点算法,该算法运用3个值函数使算法能收敛到局部极小点而非其他一阶最优性点,并通过将等式约束的罚项和松弛变量的障碍项添加到目标函数中转化原问题.计算结果证明了算法的可行... 针对一般的光滑约束最优化问题,提出一种原始对偶不可行内点算法,该算法运用3个值函数使算法能收敛到局部极小点而非其他一阶最优性点,并通过将等式约束的罚项和松弛变量的障碍项添加到目标函数中转化原问题.计算结果证明了算法的可行性和有效性. 展开更多

关键词 内点法 原始对偶 非线性规划

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原-对偶内点法和预测-校正内点法在最优潮流的应用 被引量：8

9

作者 杨利水 杨旭 顾家翠 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2012年第6期29-34,共6页

最优潮流问题在数学上是一个带约束条件的优化问题,其模型包括目标函数以及等式约束条件和不等式约束条件。利用原-对偶内点法和预测-校正内点法进行最优潮流的计算,原-对偶内点法是在保持原始可行性和对偶可行性的同时,沿一条原-对偶... 最优潮流问题在数学上是一个带约束条件的优化问题,其模型包括目标函数以及等式约束条件和不等式约束条件。利用原-对偶内点法和预测-校正内点法进行最优潮流的计算,原-对偶内点法是在保持原始可行性和对偶可行性的同时,沿一条原-对偶路径寻找最优解。预测-校正法在进行泰勒展开时保留了高阶项,首先通过修正方程计算仿射方向,在计算得到仿射扰动因子后回代入修正方程得到校正方向,进而得到修正量。预测-校正法具有比原-对偶法更好的收敛性,用Matlab实现了原-对偶内点法和预测-校正内点法进行潮流优化计算,并用算例进行了验证。 展开更多

关键词 最优潮流 非线性规划 内点法 原-对偶法 预测-校正法

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基于扰动KKT条件的原始-对偶内点法和分支定界法的最优潮流研究 被引量：22

10

作者 范宏 韦化 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2004年第5期5-9,共5页

针对严格最优潮流模型的精确求解提出了一种新算法。新算法将基于扰动KKT(Karush鄄Kuhn鄄Tucker)条件的原始-对偶内点法和分支定界法巧妙结合,运用分支定界法的分支处理对离散变量进行整数逼近,同时采用基于扰动KKT条件的原始-对偶内点... 针对严格最优潮流模型的精确求解提出了一种新算法。新算法将基于扰动KKT(Karush鄄Kuhn鄄Tucker)条件的原始-对偶内点法和分支定界法巧妙结合,运用分支定界法的分支处理对离散变量进行整数逼近,同时采用基于扰动KKT条件的原始-对偶内点法求解系列松驰问题,然后通过剪支处理和逐层定界达到收敛,实现了精确求解严格最优潮流的目的。此外,新算法将原问题的可行域进行逐步细分实现了全局寻优性。通过对IEEE14-118节点测试系统的数值仿真和不同算法的比较分析,证明了该算法是行之有效的。 展开更多

关键词 严格最优潮流 混合整数非线性规划 原始-对偶内点法 KKT条件 分支定界法

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应用线搜索滤波器内点法求解最优协调电压控制问题 被引量：3

11

作者 郑文杰 刘明波 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期70-77,共8页

基于准稳态模型,协调电压控制问题表示为含连续-离散时间的微分-代数方程约束的最优控制模型。采用直接动态优化方法求解该代数-微分方程优化问题。利用Radau排列法将研究时间段划分为有限个区间,将所有状态变量、代数变量和控制变量在... 基于准稳态模型,协调电压控制问题表示为含连续-离散时间的微分-代数方程约束的最优控制模型。采用直接动态优化方法求解该代数-微分方程优化问题。利用Radau排列法将研究时间段划分为有限个区间,将所有状态变量、代数变量和控制变量在每个区间内用一系列多项式近似,从而将动态优化问题转化为非线性规划问题。引入一种改进的原对偶内点法求解该非线性规划模型。基于线搜索滤波器的内点法有着良好的收敛性能,能快速获得最优解。从IEEE 17机162节点系统的仿真结果看出,该方法能求出有效控制量以增强系统的长期电压稳定性。 展开更多

关键词 协调电压控制 直接动态优化 Radau排列 非线性原对偶内点算法 线搜索滤波器方法

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基于功率器件壳温估计的逆变电路动态限流方法 被引量：3

12

作者 万萌 应展烽 张旭东 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期89-98,106,共11页

针对分立型功率器件构成的逆变电路,提出了一种基于器件壳温估计的动态限流方法。该方法首先构造了器件壳温估计的非线性热路模型;再建立了用于辨识该模型热学参数的目标函数,并通过原对偶内点算法对目标函数进行了求解;最后利用模型估... 针对分立型功率器件构成的逆变电路,提出了一种基于器件壳温估计的动态限流方法。该方法首先构造了器件壳温估计的非线性热路模型;再建立了用于辨识该模型热学参数的目标函数,并通过原对偶内点算法对目标函数进行了求解;最后利用模型估计得到的器件壳温,实现逆变电路的动态限流。设计了相关实验平台,对所提方法进行了实验验证。相关结果表明,非线性热路模型能够有效描述功率器件壳温的动态变化,参数辨识可有效获得难以理论计算的热路模型参数。所提动态限流方法能够有效提升器件的热安全性和逆变电路的带载能力。相比传统逆变电路动态限流方法,所提方法无需实时测量器件壳温。因此当器件壳温测量不可靠时,所提方法具有明显优势。 展开更多

关键词 功率器件 逆变电路 壳温估计 动态限流方法 非线性热路模型 参数辨识 原对偶内点法

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最优协调电压控制准稳态模型及其直接动态优化方法 被引量：5

13

作者 郑文杰 刘明波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第31期53-59,共7页

根据准稳态模型,将协调电压控制问题表示为含连续–离散时间的微分–代数方程约束的最优控制模型,并采用现代最优控制理论中的直接法求解该动态优化问题。利用排列法将研究时间段划分为有限个区间,将所有状态变量、代数变量和控制变量... 根据准稳态模型,将协调电压控制问题表示为含连续–离散时间的微分–代数方程约束的最优控制模型,并采用现代最优控制理论中的直接法求解该动态优化问题。利用排列法将研究时间段划分为有限个区间,将所有状态变量、代数变量和控制变量在每个区间内用一系列多项式近似,从而将动态优化问题转化为非线性规划问题。为考虑有载调压变压器变比、可投切电容器组以及负荷切除的离散控制特性,引入二次罚函数处理离散变量,并采用非线性原对偶内点算法求解模型。从新英格兰10机39节点系统的仿真结果看出,该方法能求出有效控制以增强系统的长期电压稳定性。 展开更多

关键词 准稳态模型 直接动态优化法 排列法 非线性原对偶内点算法 离散控制

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对角加边模型无功优化分解算法(英文)

14

作者 赵维兴 刘明波 +1 位作者 王奇 郑文杰 《科学技术与工程》 2008年第18期5170-5173,5177,共5页

将电力系统按照一定的规则进行分区,通过引入虚拟节点构成各区域之间的边界网络,并采用内嵌离散惩罚的非线性原对偶内点法求解,最终所形成的线性修正方程组的系数矩阵具有对角加边的结构。据此结合矩阵的LDU分解提出一种分解方法实现快... 将电力系统按照一定的规则进行分区,通过引入虚拟节点构成各区域之间的边界网络,并采用内嵌离散惩罚的非线性原对偶内点法求解,最终所形成的线性修正方程组的系数矩阵具有对角加边的结构。据此结合矩阵的LDU分解提出一种分解方法实现快速地寻找全系统近似最优离散解。以IEEE118节点试验系统作为算例,通过对集中优化方法和分解方法进行了比较分析来验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 无功优化 非线性原对偶内点法 对角加边矩阵 离散控制

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求解多目标随机动态经济调度问题的场景解耦方法 被引量：18

15

作者 付一木 刘明波 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期34-40,共7页

针对含风电接入的电力系统,建立了以总燃料耗量和购电费用最小为目标的多目标随机动态经济调度模型。借助场景法将该模型转化为大规模多目标确定性动态经济调度模型。采用法线边界交叉法将这个多目标优化问题转换为一系列单目标优化问题... 针对含风电接入的电力系统,建立了以总燃料耗量和购电费用最小为目标的多目标随机动态经济调度模型。借助场景法将该模型转化为大规模多目标确定性动态经济调度模型。采用法线边界交叉法将这个多目标优化问题转换为一系列单目标优化问题,并采用非线性原对偶内点法求解。在迭代过程中,按照场景顺序将简化修正方程的系数矩阵排列为对角加边形式,方便对其实施解耦,并运用异步块迭代法求解,从而将一组高维修正方程组的求解转化为若干个分别与预测场景和误差场景相对应的低维修正方程组的求解。在某省级50机系统上的计算结果表明,场景解耦方法可大幅度降低内存需求且适于求解大系统、多场景、多目标动态经济调度问题。 展开更多

关键词 风电场 随机动态经济调度 多目标 场景法 非线性原对偶内点法 对角加边结构 场景解耦 异步块迭代法

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