电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。电能具有许多优点，它可以方便地转化为其他形式的能，如转化为热能、机械能、光能化学能等；它的输送和分配容易实现，可以实现远距离使用；它的应用规模十分灵活。电能的生产、输送、分配和消费的各环节组成的一个整体称为电力系统。对电力系统系统运行的基本要求是保证安全可靠的供电；要有要求的电能质量；要有良好的经济性；尽可能减小对生态环境的有害影响。

合乎的电能质量是电力系统运行的重要要求之一。衡量电能质量的两个基本指标是电压和频率，电压和频率超出允许的偏移时，不仅会造成废品和减产，还会不同程度的影响用电设备的安全，严重时还有可能会危及到整个电力系统的安全运行。其中电压主要取决于电力系统中的无功功率平衡，如果系统中无功电源的无功输出不能满足额定电压下的负荷和损耗对无功功率的需求，电压就会偏离额定值。因此，要保证良好的电压质量，关键在于系统发出的无功功率满足在额定频率和额定电压允许偏差下的功率平衡要求。电源配置要得当，还要有合适的调整手段。

良好的经济性亦是电力系统运行的重要要求之一。为了提高电力系统运行的经济性，必须尽量的降低发电成本，环境成本和电力网的损耗率。发电成本主要体现为煤耗，经济调度是降低煤耗主要手段，通过增加低成本机组出力，减少高成本机组出力来实现。环境成本主要体现在煤燃烧产生的二氧化硫等污染气体的处理，这可以通过改良燃烧设备和燃烧技术来实现。电能传输产生的网络损耗直接体现为电能的损失，大量的网络损耗不利于系统的经济运行，可以通过无功补偿、变压器抽头位置的调节、发电机的励磁调节来减少无功的流动，从而降低系统的网络损耗。

潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算，它的任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态。所谓最优潮流，就是当系统的结构参数及负荷情况给定时，通过控制变量的优选，所找到能满足所有指定的约束条件 ,并使系统的一个或多个性能指标达到最优时的潮流分布。针对现代电力系统的最优潮流模型具有非线性、非凸性、维数高、变量多（节点多）求解难度大特点。建立基于发电成本和电压质量的多目标最优潮流模型，研究与设计先进的求解方法，克服在求解最优潮流模型的算法中，经典算法容易收敛于局部最优解，现代智能算法花费的CPU计算时间长的缺点。

优化潮流一直是一个具有挑战性的课题，自从20世纪60年代初由法国学者 Carpentier提出以来，广大学者对其进行了大量的研究，除了提出由于目标函数和约束条件不同而构成，应用范围不同的最优潮流数学模型之外，更大量的是从改善算法的收敛性能，提高计算速度等目的出发，提出了最优潮流计算的各种方法，取得了不少成果，但是至今未能圆满地解决这一问题。概括起来主要分为传统的数学优化方法和近代人工智能方法两大类。前者在寻优求解时主要利用数值计算方法，如线性规划法、牛顿法、简化梯度法、内点法等，或多或少地借鉴了运筹学中的优化理论。后者的智能方法则是在对大自然界和人类自身的有效类比中获得启发，形成了包括人工神经网络法、模糊集理论、遗传算法、模拟退火算法、搜索法等多种智能方法。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

最优潮流计算对电力系统的可靠性、经济性和安全运行有很积极的影响，是电力系统领域学者们研究的热点。最优潮流计算是一个带约束的大规模非线性混合整数规划问题，目前己有多种优化算法，但如何提高算法的计算速度和有效性仍需进行大量研究。针对以上问题，在己有研究成果之上，本文主要研究内容如下:

（1）研究电力系统最优潮流问题研究的背景与意义。研究电力系统最优潮流计算的发展历史与研究现状，并总结无功优化各种算法的特点。

（2）研究基于不同优化目的所能选择的优化目标函数，结合约束条件，可组合出不同的潮流计算数学模型。建立在基于发电成本和电压质量的多目标最优潮流模型上，研究与设计先进的求解方法，克服在求解最优潮流模型的算法中，经典算法容易收敛于局部最优解，现代智能算法花费的CPU计算时间长的缺点。

（3）研究相关的重要的基本概念，研究电力系统中最优潮流与潮流计算以及它们的区别，在此基础上建立最优潮流的数学模型（包括单目标和多目标）。