應(yīng)用Levenberg-Marquardt方法提高電力系統(tǒng)大規(guī)模潮流計(jì)算收斂性研究.pdf

1、電力系統(tǒng)是人類所建立的最復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)之一,是一個(gè)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、傳輸、分配復(fù)雜、大型、強(qiáng)非線性、高維數(shù)、分層分布的動(dòng)態(tài)大系統(tǒng)。同時(shí),電力系統(tǒng)也是現(xiàn)代社會(huì)中極為重要的工程系統(tǒng),提供人類生產(chǎn)生活中所需要的絕大部分能量,同時(shí)也消耗大量煤、石油等不可再生的一次能源。隨著電力工業(yè)的迅猛發(fā)展,其大系統(tǒng)、大電網(wǎng)、超高壓、重負(fù)荷、大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、交直流聯(lián)合輸電和高度自動(dòng)控制等特點(diǎn)日益鮮明。電力系統(tǒng)分析是進(jìn)行電力系統(tǒng)研究、規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)行調(diào)度與控制的重要基礎(chǔ)和

2、手段,隨著研究工作的深入和計(jì)算機(jī)的普及,已形成了潮流計(jì)算、短路計(jì)算和穩(wěn)定分析計(jì)算這三大計(jì)算模塊。其中潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)運(yùn)行控制中最基本的工具,其結(jié)果可以幫助運(yùn)行調(diào)度人員了解電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行狀況,也可以為后續(xù)分析計(jì)算如穩(wěn)定分析做準(zhǔn)備。隨著實(shí)際電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大,運(yùn)行工況多樣化,當(dāng)調(diào)度員在做日?；蜷L(zhǎng)期規(guī)劃時(shí),經(jīng)常在得到滿足實(shí)際要求的潮流分布前,碰到大量常規(guī)的牛頓法難以收斂的工況。此時(shí)調(diào)度員或方式規(guī)劃人員難以獲得有效信息對(duì)潮流進(jìn)行調(diào)整,憑借

3、人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整,效率較低工作量大而且難以獲得貼近現(xiàn)實(shí)的實(shí)際工況。所以研究在多種工況下提高潮流計(jì)算收斂性的算法具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。
　　本文首先介紹了提高大規(guī)模潮流計(jì)算收斂性算法的歷史發(fā)展,在理論上介紹了至今提高潮流收斂性應(yīng)用最廣泛的最優(yōu)乘子法及新興張量法,總結(jié)了兩種算法的優(yōu)點(diǎn)及有待發(fā)展的參考方向。其次,本文還詳細(xì)介紹了提高潮流計(jì)算收斂性的優(yōu)化算法及其特點(diǎn)。然后基于潮流方程的最小二乘模型,介紹了Levenberg-Mar

4、quardt(LM)方法的歷史及發(fā)展,并結(jié)合最新自適應(yīng)LM方法的數(shù)學(xué)成果,將其引入潮流計(jì)算。研究并總結(jié)了自適應(yīng)LM方法具有一定能力繞開迭代過程中雅克比矩陣近似奇異區(qū),從而提高潮流計(jì)算收斂性的機(jī)理,發(fā)現(xiàn)自適應(yīng)LM方法也是一種永不發(fā)散的潮流計(jì)算方法,且依據(jù)相關(guān)數(shù)學(xué)定理,該方法具有以局部二階收斂階數(shù)收斂到非線性方程組最小二乘解的能力。在深入研究自適應(yīng)LM方法提高潮流收斂性原理的基礎(chǔ)上,提出了將自適應(yīng)LM方法應(yīng)用于大規(guī)模潮流計(jì)算的迭代步稀疏實(shí)現(xiàn)

5、方法,簡(jiǎn)化了程序同原有常規(guī)牛頓法的接口,增強(qiáng)了算法的工程實(shí)用性。通過國(guó)內(nèi)大規(guī)模實(shí)際電網(wǎng)算例驗(yàn)證,采用稀疏技術(shù)實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)LM方法的大規(guī)模電力系統(tǒng)潮流計(jì)算具有很好的工程應(yīng)用前景。
　　最后,將自適應(yīng)LM方法同傳統(tǒng)提高潮流收斂性的最優(yōu)乘子法及新興張量法在計(jì)算量、不同工況下的收斂性等方面做比較,說明了LM方法是一種通用的提高大規(guī)模潮流計(jì)算收斂性的算法。在本文最后,將自適應(yīng)LM方法應(yīng)用至中小規(guī)模的交直流混聯(lián)系統(tǒng),說明自適應(yīng)LM方法具有提高