電力系統(tǒng)潮流分析

潮流計算的意義在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過潮流計算,合理規(guī)劃電源容量及接入點,流交換掌握、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求;在編制年運行方式時,在估量負(fù)荷增長及設(shè)備投運根底上,選擇典型方式進(jìn)展潮流計算,覺察電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常度的建議;正常檢修及下的潮流計算,用于日運行方式的編制,指導(dǎo)發(fā)電器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求;預(yù)想事故、設(shè)備退出運行對靜態(tài)安全的影響分析及作出預(yù)想的運行方式調(diào)整方案;總結(jié)為在和規(guī)劃方案的爭論中,都需要進(jìn)展潮流計算以比較運系統(tǒng)的運行狀態(tài),也需要進(jìn)展大量而快速的潮流計算;因此,潮流計算是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最根本和最重要的一種電氣運算;在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計和安排系統(tǒng)的運行方式時,承受離線潮流計算；在的實時監(jiān)控中,則承受在線潮流計算;潮流計算的進(jìn)展史利用電子計算機進(jìn)展潮流計算從2050;此后,潮流計算曾承受了各種不同的方法,這些方法的進(jìn)展主要是圍圍著對潮流計算的一些根本要求進(jìn)展的;對潮流計算的要求可以歸納為下面幾點：算法的牢靠性或收斂性計算速度和內(nèi)存占用量計算的便利性和敏捷性電力系統(tǒng)潮流計算屬于穩(wěn)態(tài)分析范疇,不涉及系統(tǒng)元件的動態(tài)特性和過渡過程;因此其數(shù)學(xué)模型不包含微分方程,是一組高階非線性方程;非線性代數(shù)方程組的解法離不開迭代,因此,潮流計算方法首先要求它是能牢靠的收斂,并給出正確答案;隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大,潮流問題的方程式階數(shù)越來越高,目前已到達(dá)幾千階甚至上萬階,對這樣規(guī)模的方程式并不是承受任何數(shù)學(xué)方法都能保證給出正確答案的;這種狀況促使電力系統(tǒng)的爭論人員不斷尋求的更牢靠的計算方法;在用數(shù)字計算機求解電力系統(tǒng)潮流問題的開頭階段,人們普遍承受以節(jié)點導(dǎo)納為根底的高斯-賽德爾迭代法一下簡稱導(dǎo)納法;這個方法的原理比較簡潔,要求的數(shù)字計算機的內(nèi)存量也比較小,適應(yīng)當(dāng)時的制作水平和電力系統(tǒng)理論水平,于是電力系統(tǒng)計算人員轉(zhuǎn)向以阻抗矩陣為主的逐次代入法以下簡稱阻抗法;20世紀(jì)60年月初,數(shù)字計算機已經(jīng)進(jìn)展到其次代,計算機的內(nèi)存和計算速度發(fā)生了很大的飛躍,從而為阻抗法的承受制造了條件;阻抗矩陣是滿矩陣,阻抗法要求計算機儲存表征系統(tǒng)接線和參數(shù)的阻抗矩陣;這就需要較大的內(nèi)存量;而且阻抗法每迭代一次都要求順次取阻抗矩陣中的每一個元素進(jìn)展計算,因此,每次迭代的計算量很大;阻抗法改善了電力系統(tǒng)潮流計算問題的收斂性,解決了導(dǎo)納法無法解決的一些系統(tǒng)的潮流計算,在當(dāng)時獲得了廣泛的應(yīng)用,曾為主要缺點就是占用計算機的內(nèi)存很大,每次迭代的計算量很大;當(dāng)系統(tǒng)不斷擴大時,這些缺點就更加突出;為了抑制阻抗法在內(nèi)存和速度方面的缺點,后來進(jìn)展了以阻抗矩陣為根底的分塊阻抗法;這個方法把一個大系統(tǒng)分割為幾個小的地區(qū)系統(tǒng),在計算機內(nèi)只需存儲各個地區(qū)系統(tǒng)的阻抗矩陣及它們之間的聯(lián)絡(luò)線的阻抗,這樣不僅大幅度的節(jié)約了內(nèi)存容量,同時也提高了節(jié)約速度;抑制阻抗法缺點的另一途徑是承受牛頓-拉夫遜法以下簡稱;牛頓法是數(shù)學(xué)中求解非線性方程式的典型方法,有較好的收斂性;解決電力系統(tǒng)潮流計算問題是以導(dǎo)納矩陣為根底的,因此,只要在迭代過程中盡可能保持方程式的稀疏性,就可以大大提高牛頓潮流程序的計算效率;自從20世紀(jì)60年月中期承受了最正確挨次消去法成為直到目前仍被廣泛承受的方法;在牛頓法的根底上,依據(jù)電力系統(tǒng)的特點,抓住主要沖突,對純數(shù)學(xué)的牛頓法進(jìn)展了改造,得到了P-Q分解法;P-Q分解法在計算速度方面有顯著的提高,快速得到了推廣;牛頓法的特點是將非線性方程線性化;20世紀(jì)70年月后期,有人提出承受更準(zhǔn)確的模型,馬上泰勒級數(shù)的高階項也包括進(jìn)來,期望以此提高算法的性能,這便產(chǎn)生了保存非線性的潮流算法;另外,為了解決病態(tài)潮流計算,消滅了將潮流計算表示為一個無約束非線性規(guī)劃問題的模型,即非線性規(guī)劃潮流算法;近20多年來,潮流算法的爭論仍舊格外活潑,但是大多數(shù)爭論都是圍繞改進(jìn)牛頓法和P-Q分解法進(jìn)展的;此外,隨著人工智能理論的進(jìn)展,遺傳算法、、模糊算法也漸漸被引入潮流計算;但是,到目前為止這些的模型和算法還不能取代牛頓法和P-Q分解法的地位;由于電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大,對計算速度的要求不斷提高,計算機的并行計算技術(shù)也將在潮流計算中得到廣泛的應(yīng)用,成為重要的爭論領(lǐng)域;潮流計算的進(jìn)展趨勢通過幾十年的進(jìn)展,潮流算法日趨成熟;近幾年,對潮流算法的快速解耦法;牛頓法,由于其在求解非線性潮流方程時承受的是逐次線性化的方法,為了進(jìn)一步提高算法的收斂性和計算速度,人們考慮承受將泰勒級數(shù)的高階項或非線性項也考慮進(jìn)來,于是產(chǎn)生了二階潮流算法;后來又提出了依據(jù)直角坐標(biāo)形式的潮流方程是一個二次代數(shù)方程的特點,提出了承受直角坐標(biāo)的保存非線性快速潮流算法;對于保存非線性算法典型論文有：文獻(xiàn)保存非線性的電力系統(tǒng)概率潮流計算提出了它在電力系統(tǒng)概率潮流計算中的應(yīng)用;該文獻(xiàn)提出了一種的概率潮流計算方法,它保存了潮流方程的非線性,又利用了Ｐ－Ｑ解耦方法,因而數(shù)學(xué)模型精度較高,且保存了Ｐ－Ｑ解耦的優(yōu)點,有利于大電網(wǎng)的隨機潮流計算,用提出的方法對一個典型的系統(tǒng)進(jìn)展了計算,其數(shù)值用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ隨機模擬作了驗證,得到了滿足的結(jié)果;文獻(xiàn)基于系統(tǒng)分割的保存非線性的快速P-Q解耦潮流計算法分析爭論了保存非線性的P-Q解耦快速潮流計算法;該文獻(xiàn)提出了一種的狀態(tài)估量算法,既保存了量測方程非線性又利用了快速P-Q分解方法,因此數(shù)學(xué)模型精度高且保存了快速P-Q分解的優(yōu)點,提高了狀態(tài)估量的計算精度和速度.承受系統(tǒng)分割方法將大系統(tǒng)分割為多個小系統(tǒng),分別對每個小系統(tǒng)進(jìn)展?fàn)顟B(tài)估量,然后對各小系統(tǒng)的狀態(tài)估量結(jié)果進(jìn)展協(xié)調(diào),得到整個系統(tǒng)具有同一參考節(jié)點的狀態(tài)估量結(jié)果,這樣可大大提高狀態(tài)估量的計算速度,有利于進(jìn)展大電網(wǎng)的狀態(tài)估量.在18節(jié)點系統(tǒng)上進(jìn)展的數(shù)字仿真試驗驗證了該方法的有效性;巖本伸一等提出了一種保存非線性的快速潮流計算法,但用的是,因而沒法利用P-Q解耦;為了更有利于大電網(wǎng)的潮流計算,將此原理推廣用于P-Q解耦;這樣,既利用了保存非線性的快P-Q對于一些病態(tài)系統(tǒng),應(yīng)用非線性潮流計算方法往往會造成計算過程的振蕩或者不收斂,從數(shù)學(xué)上講,非線性的潮流計算方程組原來就是無解的;這樣,人們提出來了將潮流方程構(gòu)造成一個函數(shù),求此函數(shù)的最小值問題,稱之為非線性規(guī)劃潮流的計算方法;優(yōu)點是原理上保證了計算過程永久不會發(fā)散;假設(shè)將數(shù)學(xué)規(guī)劃原理和牛頓潮流算法有機結(jié)合一起就是最優(yōu)乘子法;另外,為了優(yōu)化系統(tǒng)的運行,從全部以上的可行潮流解中選擇出滿足肯定指標(biāo)要求的一個最佳方案就是最優(yōu)潮流問題;最優(yōu)潮流是一種同時考慮經(jīng)濟性和安全性的分析優(yōu)化問題;OPF性分析、能量治理以及電力定價等方面得到了廣泛的應(yīng)用;最優(yōu)潮流方面的典型論文有：文獻(xiàn)電力系統(tǒng)最優(yōu)潮流算法的爭論以NCP出了一種的求解最優(yōu)潮流算法——投影漸近半光滑牛頓型算法;該文獻(xiàn)以NCP方法為根底,提出了一種的求解OPF算法——投影漸近半光滑牛頓型算法;針對電力系統(tǒng)的特點,本文的爭論工作如下：1OPF問題的KKT系統(tǒng)等價的帶界約束的半光滑方程系統(tǒng);與已有的NCP方法相比,的模型由于無需考慮界約束對應(yīng)的對偶變量乘子變量,降低了問題的維數(shù),從而適用于解大規(guī)模的2.基于建立的模型,本文提出了一類的Newton型算法,該算法一方面保持界約束的相容性,另一方面有較3.考慮到電力系統(tǒng)固有的弱耦合特性,受傳統(tǒng)解耦最優(yōu)潮流方法的啟示,在所提出的Newton型方法的根底上,本文又設(shè)計了一類分解方法;方法基于解耦——校正的策略實現(xiàn)算法,不僅充分利用了4.依據(jù)所提出的兩種算法,用標(biāo)準(zhǔn)的IEEE電力測試系統(tǒng)進(jìn)展數(shù)值試驗,并與已有的其他方法進(jìn)展比較;結(jié)果顯示算法具有良好的收斂性和計算效果,在電力系統(tǒng)的規(guī)劃與運行方面將有寬闊的應(yīng)用前景;文獻(xiàn)基于可信域內(nèi)點法的最優(yōu)潮流問題爭論介紹了OPF內(nèi)點法具有收斂性強、多項式時間簡單性等優(yōu)點,是極具潛力的優(yōu)秀算法之一;電力系統(tǒng)不斷進(jìn)展,使得OPF算法躋身于極其困難、非凸的大規(guī)模非線性規(guī)劃行列;可信域和線性搜尋方法是保證最優(yōu)化算法全局收斂性能的兩類技術(shù),將內(nèi)點法和可信域、線性搜尋方法有機結(jié)合,構(gòu)造的優(yōu)化算法,是數(shù)學(xué)規(guī)劃領(lǐng)域的爭論熱點;此方面的典型文獻(xiàn)有：文獻(xiàn)電力市場環(huán)境下基于最優(yōu)潮流的輸電容量充裕度爭論首先以最優(yōu)潮流為工具,選取系統(tǒng)中的關(guān)鍵線路作為系統(tǒng)輸電容量充裕度的爭論對象,從電網(wǎng)運行的安全性、牢靠性的角度系統(tǒng)地研究了穩(wěn)定限額對輸電容量充裕度的影響,指出穩(wěn)定限額因子與影子價格的乘積可直接反響出穩(wěn)定限額水平的經(jīng)濟價值,同時也可以較好的指示出系統(tǒng)運行相對安全、經(jīng)濟的穩(wěn)定限額水平區(qū)間;文獻(xiàn)電力市場環(huán)境下基于最優(yōu)潮流的節(jié)點實時電價和購電份額爭論為了為配電公司最優(yōu)購電模型供給價格參考依據(jù),以發(fā)電本錢最小為目標(biāo)函數(shù),考慮電力的影響,建立了實時電價模型;模型利用推測校正原對偶內(nèi)點法求解,以IEEE30節(jié)點系統(tǒng)為算例驗證了模型的可行性;文獻(xiàn)電力系統(tǒng)動態(tài)最優(yōu)潮流的模型與算法爭論指出電力系統(tǒng)動態(tài)最優(yōu)潮流是對調(diào)度周期內(nèi)的系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)展統(tǒng)一優(yōu)化的有效工具,對保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義;文獻(xiàn)結(jié)合內(nèi)點法和免疫遺傳算法,對經(jīng)典動態(tài)最優(yōu)潮流問題和動態(tài)無功優(yōu)化問題的算法進(jìn)展了深入的爭論,提出了的算法;并建立了含電壓穩(wěn)定約束、含無功型離散變量,以及含機組啟停變量的動態(tài)最優(yōu)潮流模型,將算法推廣應(yīng)用于各種模型,拓展了動態(tài)最優(yōu)潮流的爭論領(lǐng)域;潮流計算方法和三相潮流計算方法;直流潮流計算方法,文獻(xiàn)基于改進(jìn)布登法的交直流潮流計算主要介紹在分析求解非線性方程組的布羅伊登法和一種改進(jìn)的布羅伊登法的根底上,針對交直流混聯(lián)系統(tǒng),運用改進(jìn)的布羅伊登法,提出了一種潮流計算的統(tǒng)一迭代法,設(shè)計了算法的具體實現(xiàn)步驟,并以一個IEEE9節(jié)點修改系統(tǒng)進(jìn)展仿真計算,結(jié)果說明本文承受的改進(jìn)布羅伊登法交直流潮流計算方法有效可行;文獻(xiàn)基于直流潮流和分布因子三脆性源辨識技術(shù)提出了基于直流潮流和分布因子法相結(jié)合,提出了快速找到系