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篇一：河南科技大学 河南科技大学

课 程 设 计 说 明 书

课程名称 题 目 学 院 班 级学生姓名指导教师 日 期 专业课程设计任务书

班级：农电112 姓名： 学号：设计题目：传统优化算法在电网最优潮流中的应用设计 一、设计目的

熟悉专业课程设计的相关规程、规定，了解电力系统，电网设计数学模型的基本建立方法和相关算法的计算机模拟，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的相关专业课程内容，学习撰写工程设计说明书，对电力系统相关状态进行模拟，对电网设计相关参数计算机计算设计有初步的认识。 二、设计要求

（1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应项目分析，建立数学模型。 （2）通过课题设计，掌握电力系统计算机算法设计的方法和设计步骤。 （3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。 （4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及实现，给出个人分析、设计以及实现。 三、 设计任务 （一）设计内容

1．了解电网潮流的分析方法及存在的问题，了解电网潮流的最优分析的常用的解决算法，弄清该课题的研究目的和意义。 2．确定电网潮流优化的几种最优优化方法，分析对比不同优化方法对电网潮流的诊断效果和处理方法。

3．确定电网潮流的常用的几种优化方法后，使用MATLAB对相应的方法进行编程实现，对电网潮流模式进行模拟和仿真。

4．分析模拟、仿真效果，模拟仿真中涉及到的算法进行优化，提高优化算法。 （二）设计任务

1．建立相关算法、模型。

2．设计说明书，包括全部设计内容，对电力系统相关状态进行模拟。 3．总体方案图，仿真软件模拟波形图，计算相关参数。 四、设计时间安排 查找相关资料（2天）、确定总体方案，进行必要的计算。（1天）、对电力系统相关状态进行模拟，计算相关参数，（2天）、

使用（MATLAB）等相关软件进行电路图系统图设计与仿真。（2天）、撰写设计报告（2天）和答辩（1天）。 五、主要参考文献 [1] 电力工程基础

[2] 工厂供电，电力系统分析

[3] 相关设计仿真软件手册，如（MATLAB）等。 [4] 数学建模算法分析等

[5] 电气工程设计手册等

[2] 图书馆中文数据库“万方数字化期刊”其他相关网络资料 指导教师签字：年 月 日

传统优化算法在电网最优潮流中的应用设计 摘 要

潮流计算是电力系统中的重要内容，对于功率，电压，电流的分布有极其重要的作用。在潮流计算的节点优化方法中，传统的节点优化方法并未考虑各类型节点在形成修正方程时的不同作用。

本文在分析PQ节点、平衡节点和PV节点在形成修正方程过程中作用的基础上，提出在半动态节点优化过程中针对各类型节点的特点进行区别处理的改进方法，经对算例进行节点编号优化试验，证明本方法可减少节点优化的工作量和提高优化效果，进而加快潮流计算的速度。

潮流计算是电力系统非常重要的分析计算，用以研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求；对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。 关键字：潮流计算，电力系统，内点算法，优化设计 目 录

第一章 绪论 ........................................................................................................ 1

1.1 最优潮流分布的简介及其应用 .............................................................. 1

1.2 最优潮流解法的评价 .............................................................................. 1

1.2.1 变电所的防雷保护牛顿-拉夫逊法 .............................................. 2

1.2.2 内点理论简介及其应用 ................................................................ 2

1.3 电力系统最优潮流的应用分类 .............................................................. 3

1.4 内点算法的缺陷和前景 .......................................................................... 3 第二章 现代内点理论的应用分析 .............................................................. 4

2.1 内点算法的理论依据 .............................................................................. 4

2.2 基于扰动KKT条件的原始-对偶内点算法(P-DIPM) .......................... 5 第三章 内点算法 ............................................................................................... 7

3.1 内点算法算法介绍 .................................................................................. 7

3.2 原始对偶内点法求解非线性规划 .......................................................... 7

3.3 计算流程及分析说明 .............................................................................. 8

第四章 编程语言的选择 ............................................................................... 10

4.1 编程语言的介绍和选择 ........................................................................ 10

4.2 MATLAB在优化工具箱的应用分类 ................................................ 10

4.3 MATLAB在电力系统最优潮流中的应用 ........................................... 10 第五章 系统仿真 ............................................................................................. 12

5.1 内点计算原程序 .................................................................................... 12

5.2 软件设置及其仿真波形 ........................................................................ 13

第六章 个人体会 ............................................................................................. 15 参考文献 ............................................................................................................. 16 第一章 绪论

1.1 最优潮流分布的简介及其应用

电力系统实际供应着现代化社会生产和生活所需的绝大部分能量，相应

地，也带来了其原材料——煤、石油等矿物燃料的大量耗费。对于这样一个大额输入、大额输出的生产系统，提高其运行效率、争取其运行优化的必要性是毋庸置疑的。事实证明，若能在保证供电的条件下减少燃料消耗，哪怕是0.1%，也将意味着全国每年能节约数以千万吨计的燃料。[1]因此，电力系统的优化运行问题长期以来一直受到电力系统工程技术人员和学者的重视，尤其是近20多年来这方面的研究成果很多，并在实践上不断取得进展。 最优化(Optimization )，指的是人们在生产过程或生活中为某个目的而选

择的一个“最好”方案或一组“得力”措施以取得“最佳”效果这样一个宏观过程。 电力系统最优运行是电力系统分析的一个重要分支，它所研究的问题主

要是在保证满足用户用电需求(即负荷需求)的前提下，如何优化地调度系统中各发电机组或发电厂的运行工况，从而使系统发电所需的总费用或所消耗的总燃料耗量达到最小，这样一个运筹决策最优的问题。从数学模型上讲一般可将之描述为非线性规划或混合非线性规划问题。

电力系统的最优潮流也称为 OPF问题（optional power flow）是指在满

足特定的系统运行和安全约束的条件下，通过调整系统中可利用控制手段(如发电机功率、变压器抽头、无功补偿设备等)实现预定目标最优的系统稳定运行状态。但随着电力系统规模的发展，一次大面积的供电中断所导致的国民经济损失将能抵消优化运行数十年所产生的累计经济效益。国外近几年的系统运行证明了这一严峻的事实，尤其是前几年的美加大停电事故，这使系统运行的安全性被提到了与经济性等同的位置，甚至要优先考虑。因此，经典经济调度方法逐渐不能满足电力系统最优运行的需要，必须考虑约束条件。此外，经典经济调度方法还有以下两个方面缺点[3]：

(1)考虑网损微增率的协调方程在理论上被认为有缺陷，即具有病态形 式。在推导它的过程中，没有反映平衡节点的作用，而且工作量大。 (2)经典经济调度方法除了可以考虑有功功率越限的约束之外，其他各 种约束条件都不便引入，而各种安全性约束是应当遵守的。

1.2 最优潮流解法的评价

尽管最优潮流完美地统一了电力系统在安全和经济两方面的要求，但由于其等式约束和不等约束条件众多，考虑的情况比较复杂，计算工作量大，占用的内存多，计算速度慢，并且存在收敛性等问题，长期以来都没能完全投入实用。不过也正因为如此，才使最优潮流成为研究的热点，吸引着众多中外电力系统工程技术人员和学者多年来孜孜不倦地探索和研究，提出了一系列的优化算法。其主要分类如下。 (1)牛顿法

(2)线性规划(LP).

篇二：河南科技大学教案首页 河南科技大学教案首页 课程名称

授课章节 教学目的和要求： 教学基本内容：计划学时 教学重点和难点：

授课方式、方法和手段： 作业与思考题：

说明：1．教案首页中各栏目内上下尺寸可自行调整。

2．教案首页后续页用河南科技大学教案专用纸书写，或使用A4纸打印。 篇三：2014河南科技大学 机电学院导师信息 2

1.马伟，男，1955年9月出生，汉族，硕士，教授，硕士研究生导师。现为中国机械工程学

会高级会员；美国机械工程师学会（ASME）会员；中国汽车工程学会高级会员；中国轴承工

业协会常务理事、中国轴承工业协会技术委员会副主任委员，《轴承》杂志编委会副主任委 员；洛阳市优秀专家。主要从事机械结构振动理论及动态信号处理技术，反求理论及逆向设

计技术应用研究。

近年来，在机械工程和车辆工程领域主持或承担完成国家863、国家重大科技攻关和国防 项目5项，省部级及企业委托项目20余项；发表论文30余篇。出版专著2部。主持开发的

动平衡机、东方红系列轮式拖拉机、重型卡车等产品已创造了良好的经济、社会效益。获省

部级科技进步一等奖1项，二等奖3项，三等奖3项。申请专利5项。目前承担支撑计划重

点项目（子项）2项，“十一五”国家科技攻关计划项目1项，企业委托项目3项。 近年来毕业的研究生有的在攻读博士学位，有的在高校、科研院所或大型企业的技术部门 工作。

本年度招收的研究生拟参与“十一五”国家科技支撑计划重点项目“关键基础件和通用部件——高速、精密、重载轴承关键技术研究（2006BAF01B02）”等项目的研究工作。

2 .马文锁，男，山西省阳城县人，1969年10月生，工学博士，机械工程专业副教授，硕士

研究生导师。2006年获上海大学上海市应用数学和力学研究所工学博士学位。主要研究方向：

特种加工技术及其工艺装备、三维编织复合材料的几何结构和力学性能。

近年来，主持完成河南省教育厅基础研究项目“三维管状编织复合材料力学性能研究”和