电力系统潮流分析

潮流计算的意义在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点,流交换掌握、调峰、调相、调压的要求;在编制年运行方式时,在估量负荷增长及设备投运根底上,选择典型方式进展潮流计算,觉察电网中薄弱环节,供调度员日常度的建议;正常检修及下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电器热稳定要求及电压质量要求;预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案;总结为在和规划方案的争论中,都需要进展潮流计算以比较运系统的运行状态,也需要进展大量而快速的潮流计算;因此,潮流计算是电力系统中应用最广泛、最根本和最重要的一种电气运算;在系统规划设计和安排系统的运行方式时,承受离线潮流计算；在的实时监控中,则承受在线潮流计算;潮流计算的进展史利用电子计算机进展潮流计算从2050;此后,潮流计算曾承受了各种不同的方法,这些方法的进展主要是围围着对潮流计算的一些根本要求进展的;对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：算法的牢靠性或收敛性计算速度和内存占用量计算的便利性和敏捷性电力系统潮流计算属于稳态分析范畴,不涉及系统元件的动态特性和过渡过程;因此其数学模型不包含微分方程,是一组高阶非线性方程;非线性代数方程组的解法离不开迭代,因此,潮流计算方法首先要求它是能牢靠的收敛,并给出正确答案;随着电力系统规模的不断扩大,潮流问题的方程式阶数越来越高,目前已到达几千阶甚至上万阶,对这样规模的方程式并不是承受任何数学方法都能保证给出正确答案的;这种状况促使电力系统的争论人员不断寻求的更牢靠的计算方法;在用数字计算机求解电力系统潮流问题的开头阶段,人们普遍承受以节点导纳为根底的高斯-赛德尔迭代法一下简称导纳法;这个方法的原理比较简洁,要求的数字计算机的内存量也比较小,适应当时的制作水平和电力系统理论水平,于是电力系统计算人员转向以阻抗矩阵为主的逐次代入法以下简称阻抗法;20世纪60年月初,数字计算机已经进展到其次代,计算机的内存和计算速度发生了很大的飞跃,从而为阻抗法的承受制造了条件;阻抗矩阵是满矩阵,阻抗法要求计算机储存表征系统接线和参数的阻抗矩阵;这就需要较大的内存量;而且阻抗法每迭代一次都要求顺次取阻抗矩阵中的每一个元素进展计算,因此,每次迭代的计算量很大;阻抗法改善了电力系统潮流计算问题的收敛性,解决了导纳法无法解决的一些系统的潮流计算,在当时获得了广泛的应用,曾为主要缺点就是占用计算机的内存很大,每次迭代的计算量很大;当系统不断扩大时,这些缺点就更加突出;为了抑制阻抗法在内存和速度方面的缺点,后来进展了以阻抗矩阵为根底的分块阻抗法;这个方法把一个大系统分割为几个小的地区系统,在计算机内只需存储各个地区系统的阻抗矩阵及它们之间的联络线的阻抗,这样不仅大幅度的节约了内存容量,同时也提高了节约速度;抑制阻抗法缺点的另一途径是承受牛顿-拉夫逊法以下简称;牛顿法是数学中求解非线性方程式的典型方法,有较好的收敛性;解决电力系统潮流计算问题是以导纳矩阵为根底的,因此,只要在迭代过程中尽可能保持方程式的稀疏性,就可以大大提高牛顿潮流程序的计算效率;自从20世纪60年月中期承受了最正确挨次消去法成为直到目前仍被广泛承受的方法;在牛顿法的根底上,依据电力系统的特点,抓住主要冲突,对纯数学的牛顿法进展了改造,得到了P-Q分解法;P-Q分解法在计算速度方面有显着的提高,快速得到了推广;牛顿法的特点是将非线性方程线性化;20世纪70年月后期,有人提出承受更准确的模型,马上泰勒级数的高阶项也包括进来,期望以此提高算法的性能,这便产生了保存非线性的潮流算法;另外,为了解决病态潮流计算,消灭了将潮流计算表示为一个无约束非线性规划问题的模型,即非线性规划潮流算法;近20多年来,潮流算法的争论仍旧格外活泼,但是大多数争论都是围绕改进牛顿法和P-Q分解法进展的;此外,随着人工智能理论的进展,遗传算法、、模糊算法也渐渐被引入潮流计算;但是,到目前为止这些的模型和算法还不能取代牛顿法和P-Q分解法的地位;由于电力系统规模的不断扩大,对计算速度的要求不断提高,计算机的并行计算技术也将在潮流计算中得到广泛的应用,成为重要的争论领域;潮流计算的进展趋势通过几十年的进展,潮流算法日趋成熟;近几年,对潮流算法的快速解耦法;牛顿法,由于其在求解非线性潮流方程时承受的是逐次线性化的方法,为了进一步提高算法的收敛性和计算速度,人们考虑承受将泰勒级数的高阶项或非线性项也考虑进来,于是产生了二阶潮流算法;后来又提出了依据直角坐标形式的潮流方程是一个二次代数方程的特点,提出了承受直角坐标的保存非线性快速潮流算法;对于保存非线性算法典型论文有：文献保存非线性的电力系统概率潮流计算提出了它在电力系统概率潮流计算中的应用;该文献提出了一种的概率潮流计算方法,它保存了潮流方程的非线性,又利用了Ｐ－Ｑ解耦方法,因而数学模型精度较高,且保存了Ｐ－Ｑ解耦的优点,有利于大电网的随机潮流计算,用提出的方法对一个典型的系统进展了计算,其数值用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ随机模拟作了验证,得到了满足的结果;文献基于系统分割的保存非线性的快速P-Q解耦潮流计算法分析争论了保存非线性的P-Q解耦快速潮流计算法;该文献提出了一种的状态估量算法,既保存了量测方程非线性又利用了快速P-Q分解方法,因此数学模型精度高且保存了快速P-Q分解的优点,提高了状态估量的计算精度和速度.承受系统分割方法将大系统分割为多个小系统,分别对每个小系统进展状态估量,然后对各小系统的状态估量结果进展协调,得到整个系统具有同一参考节点的状态估量结果,这样可大大提高状态估量的计算速度,有利于进展大电网的状态估量.在18节点系统上进展的数字仿真试验验证了该方法的有效性;岩本伸一等提出了一种保存非线性的快速潮流计算法,但用的是,因而没法利用P-Q解耦;为了更有利于大电网的潮流计算,将此原理推广用于P-Q解耦;这样,既利用了保存非线性的快P-Q对于一些病态系统,应用非线性潮流计算方法往往会造成计算过程的振荡或者不收敛,从数学上讲,非线性的潮流计算方程组原来就是无解的;这样,人们提出来了将潮流方程构造成一个函数,求此函数的最小值问题,称之为非线性规划潮流的计算方法;优点是原理上保证了计算过程永久不会发散;假设将数学规划原理和牛顿潮流算法有机结合一起就是最优乘子法;另外,为了优化系统的运行,从全部以上的可行潮流解中选择出满足肯定指标要求的一个最佳方案就是最优潮流问题;最优潮流是一种同时考虑经济性和安全性的分析优化问题;OPF性分析、能量治理以及电力定价等方面得到了广泛的应用;最优潮流方面的典型论文有：文献电力系统最优潮流算法的争论以NCP出了一种的求解最优潮流算法——投影渐近半光滑牛顿型算法;该文献以NCP方法为根底,提出了一种的求解OPF算法——投影渐近半光滑牛顿型算法;针对电力系统的特点,本文的争论工作如下：1OPF问题的KKT系统等价的带界约束的半光滑方程系统;与已有的NCP方法相比,的模型由于无需考虑界约束对应的对偶变量乘子变量,降低了问题的维数,从而适用于解大规模的2.基于建立的模型,本文提出了一类的Newton型算法,该算法一方面保持界约束的相容性,另一方面有较3.考虑到电力系统固有的弱耦合特性,受传统解耦最优潮流方法的启示,在所提出的Newton型方法的根底上,本文又设计了一类分解方法;方法基于解耦——校正的策略实现算法,不仅充分利用了4.依据所提出的两种算法,用标准的IEEE电力测试系统进展数值试验,并与已有的其他方法进展比较;结果显示算法具有良好的收敛性和计算效果,在电力系统的规划与运行方面将有宽阔的应用前景;文献基于可信域内点法的最优潮流问题争论介绍了OPF内点法具有收敛性强、多项式时间简单性等优点,是极具潜力的优秀算法之一;电力系统不断进展,使得OPF算法跻身于极其困难、非凸的大规模非线性规划行列;可信域和线性搜寻方法是保证最优化算法全局收敛性能的两类技术,将内点法和可信域、线性搜寻方法有机结合,构造的优化算法,是数学规划领域的争论热点;此方面的典型文献有：文献电力市场环境下基于最优潮流的输电容量充裕度争论首先以最优潮流为工具,选取系统中的关键线路作为系统输电容量充裕度的争论对象,从电网运行的安全性、牢靠性的角度系统地研究了稳定限额对输电容量充裕度的影响,指出稳定限额因子与影子价格的乘积可直接反响出稳定限额水平的经济价值,同时也可以较好的指示出系统运行相对安全、经济的稳定限额水平区间;文献电力市场环境下基于最优潮流的节点实时电价和购电份额争论为了为配电公司最优购电模型供给价格参考依据,以发电本钱最小为目标函数,考虑电力的影响,建立了实时电价模型;模型利用推测校正原对偶内点法求解,以IEEE30节点系统为算例验证了模型的可行性;文献电力系统动态最优潮流的模型与算法争论指出电力系统动态最优潮流是对调度周期内的系统状态进展统一优化的有效工具,对保证电力系统安全经济运行具有重要的理论意义和现实意义;文献结合内点法和免疫遗传算法,对经典动态最优潮流问题和动态无功优化问题的算法进展了深入的争论,提出了的算法;并建立了含电压稳定约束、含无功型离散变量,以及含机组启停变量的动态最优潮流模型,将算法推广应用于各种模型,拓展了动态最优潮流的争论领域;潮流计算方法和三相潮流计算方法;直流潮流计算方法,文献基于改进布登法的交直流潮流计算主要介绍在分析求解非线性方程组的布罗伊登法和一种改进的布罗伊登法的根底上,针对交直流混联系统,运用改进的布罗伊登法,提出了一种潮流计算的统一迭代法,设计了算法的具体实现步骤,并以一个IEEE9节点修改系统进展仿真计算,结果说明本文承受的改进布罗伊登法交直流潮流计算方法有效可行;文献基于直流潮流和分布因子三脆性源辨识技术提出了基于直流潮流和分布因子法相结合,提出了快速找到系