关于自动微分技术的内点法最优潮流算法.pdfVIP

第32卷第23期 电力系统自动化 V01．32No．23 AutomationofElectricPower 2008年12月lO日 Systems Dec．10，2008 基于自动微分技术的内点法最优潮流算法 耿光超，江全元 (浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市310027) ， 摘要：讨论了一种基于自动微分(AD)技术的内点法最优潮流(OPF)算法。与已有的基于AD技 术的OPF算法相比，该算法使用高效的基于操作符重栽的AD工具，充分利用直角坐标下雅可比 矩阵和海森矩阵的大部分元素是常数的特点，加入了识别上述矩阵中不变元素的功能，避免了重复 计算。对一组大规模算例的测试分析表明，该算法在保持代码可维护性、灵活性的同时，计算速度 接近手动编程，表明AD技术在电力系统OPF中具有取代传统手动编程的潜力。 关键词：最优潮流；内点法；自动微分；操作符重裁 中图分类号：TM744；0245 0 引言 利用已有代码，减轻了开发者的编程负担，同时方便 了用户自定义模型的实现。但在OPF中使用AD 近年来，内点法被广泛应用于求解电力系统最 的最大问题在于处理大系统时表现出的低效性：AD 优潮流(OPF)，展示了其高效性和鲁棒性[1．6]。在内 占用大量的CPU时间和内存空间，成为程序性能 点法OPF中，需要计算目标函数与约束条件的雅可 的瓶颈。文献[12]在计算大规模系统时，基于AD 比(Jacobian)矩阵和海森(Hessian)矩阵。为了获得 上述矩阵，开发者不得不手动推导并实现1阶和 ～10倍。 2阶导数计算公式。这种手动编程方式具有以下缺 为了提高基于AD技术的内点法OPF算法的 点：①推导导数计算公式过于繁琐且易于出错；②将 计算速度，同时保持程序的灵活性和可维护性，缩短 上述公式手动编程实现不易于调试；③需要手动维 程序开发周期，本文提出了一种新的改进算法。与 护矩阵的稀疏结构，不利于代码的可移植性；④当加 已有的基于AD的算法相比，主要有以下几点改进： 入新设备(如柔性交流输电系统(FACTS)和高压直 1)用基于操作符重载的AD替代在文献中应用 流(HVDC)装置)、增减或修改约束、改变目标函数 较多的基于源代码转换的AD。基于操作符重载的 时，源代码改动频繁。 AD保持了代码的整洁，具有更高的灵活性。 自动微分(AD)技术的使用克服了手动编程的 缺点，与其他微分方法(如数值差分、符号微分)相 到目前为止，在电力系统中AD仅被用于计算 比，AD避免了截断误差，对中央处理器(CPU)时间 和内存空间的占用都远小于上述方法。文献f-7-i13 阵也使用AD计算。 分别在电力系统潮流计算、灵敏度分析与动态仿真