多区域电网无功优化计算是大型互联系统安全经济运行的一个重要方面,常规无功优化算法在计算速度上还难以满足系统在线分析的需要。分解协调优化算法将大规模优化问题分解为多个优化子问题,缩小了问题规模,减少了数据通信量,能够从根本上解决大规模电网实时计算的难题。本文根据电力系统本身所具有的分布式和分散性特点,以非线性原对偶内点法为基础,提出几种分解协调无功优化计算方法,从而提高优化问题的求解速度。论文主要工作包括以下几个方面： 1、利用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机制的非线性原对偶内点法求解,从而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,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,仍然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,并进一步提出较实用的解耦判据。以1062节点系统和一个实际538节点系统作为试验系统验证所提算法的有效性,得到了满足所有等式和不等式约束的最优可行解,并对集中连续优化、集中离散优化及解耦离散优化结果进行了比较以及对不同分解方案下的计算结果进行了比较分析。 2、根据具有对角加边矩阵结构的线性方程易于分解和实现并行计算的特点,提出了一种新的基于对角加边矩阵结构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的结构。由此提出两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IEEE 118节点试验系统和两个实际系统(538节点和1133节点系统)作为算例,通过对集中优化方法和两种分解方法进行了比较分析来验证所提方法的有效性。 3、采用节点分裂法将电力系统按照实际地理位置进行区域分解,通过对外部系统进行诺顿等值,实现各个区域无功优化的独立计算,即内层迭代计算,并引入一套简单有效的协调机制修正边界节点的等值注入功率和电压,即外层迭代计算,最终实现大系统无功优化分解与协调计算,显著提高计算效率。所提算法增加了各个区域之间优化计算的独立性,降低了区域之间的数据交换量,便于实施分布式计算。以236节点系统和某2212节点实际系统作为算例,通过与集中优化算法的比较来验证所提算法的有效性。 4、通过统一的算例系统,对各种分解算法计算速度和收敛性进行了比较和分析,并从系统的子区域数目和最大子区域规模两方面,对制约分解算法计算速度的因素进行了详细的分析。