基于動態(tài)軌跡的統(tǒng)一性潮流法.pdf

1、潮流計算是電力系統(tǒng)分析的一項基本工作。隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模與復(fù)雜度日益增加，電力系統(tǒng)的非線性程度越來越高（重載情況下尤為明顯），傳統(tǒng)潮流算法經(jīng)常遇到不收斂的情況。因此有必要發(fā)展魯棒并高效的潮流計算方法。本文研究了以非線性動力系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)的潮流方法。主要工作分為以下幾個方面：
　?。?）首先研究了牛頓潮流算法的狀態(tài)空間收斂域特性。采用數(shù)值仿真的方法對牛頓法的收斂域進(jìn)行了刻畫，分析了牛頓法收斂域在基態(tài)和負(fù)荷變化時的特性

2、，從收斂域的角度揭示了牛頓法對初值的敏感性和負(fù)荷條件對牛頓法收斂性的影響機理。
　?。?）研究了基于動力系統(tǒng)軌跡的潮流方法，將潮流計算問題轉(zhuǎn)換為動力系統(tǒng)的求解問題，通過追蹤動力系統(tǒng)軌跡獲得穩(wěn)定平衡點來得到潮流方程的解。首先介紹了基于動力系統(tǒng)軌跡的潮流方法的基本思想，分析了該方法的特點及優(yōu)勢。然后介紹了幾種典型動力系統(tǒng)方程的構(gòu)造形式，給出動力系統(tǒng)穩(wěn)定平衡點和潮流解之間的關(guān)系，以及不同潮流問題下動力系統(tǒng)的適用情況。然后，介紹了該方法用

3、于計算潮流多解問題時的求解思路。最后對這種方法進(jìn)行了數(shù)值測試。測試結(jié)果表明基于動力系統(tǒng)軌跡的潮流方法可以用于計算初值問題和病態(tài)問題引起的牛頓法不收斂的情況，表明了這種方法的有效性和魯棒性。
　?。?）基于動力系統(tǒng)軌跡的潮流法，潮流解的收斂域?qū)?yīng)著動力系統(tǒng)穩(wěn)定平衡點的穩(wěn)定域。本文首先通過數(shù)值方法刻畫了幾種典型動力系統(tǒng)的穩(wěn)定域，分析了穩(wěn)定域在負(fù)荷變化時的特性，從穩(wěn)定域的角度揭示了基于動力系統(tǒng)軌跡的潮流法具有鄰近收斂性，同時說明選取合適

4、的動力系統(tǒng)形式（如QGS形式）時基于動力系統(tǒng)軌跡的潮流方法不會受到初值和病態(tài)條件的影響。其次證明了QGS形式的動力系統(tǒng)滿足穩(wěn)定邊界的刻畫定理，并依據(jù)定理設(shè)計了QGS形式動力系統(tǒng)的穩(wěn)定邊界的系統(tǒng)化刻畫方法。
　　（4）本文結(jié)合靜態(tài)方法和動態(tài)方法的特點，提出了基于動態(tài)軌跡的統(tǒng)一性潮流法（TraJectory-basedUnified Power Flow Method，簡稱TJU潮流法）。首先介紹了基于動態(tài)軌跡的統(tǒng)一性潮流法的基本思想

5、，以及求解的三個階段：準(zhǔn)確軌跡、近似軌跡和快速求解。在此基礎(chǔ)上根據(jù)靜態(tài)方法和動態(tài)方法的結(jié)合情況設(shè)計了兩種整體實現(xiàn)方案。其次，針對SDF形式和QGS形式的動力系統(tǒng)特點，提出了基于這兩種動力系統(tǒng)的TJU潮流法。最后總結(jié)得出了TJU潮流法的特性。TJU潮流法兼具動態(tài)方法和靜態(tài)方法的優(yōu)點，具有良好的收斂性、鄰近收斂性、魯棒性和計算速度。
　　（5）基于動態(tài)軌跡的統(tǒng)一性潮流法算法層的主要內(nèi)容有：首先探討了TJU潮流算法的設(shè)計中動態(tài)方法和靜態(tài)

6、方法的選取，根據(jù) TJU算法的基本思想和數(shù)值方法的特點，靜態(tài)方法采用牛頓法，動態(tài)方法采用Pseudo-Transient方法。根據(jù)TJU潮流法的整體設(shè)計方案，提出了TJU基本潮流算法和TJU增強潮流算法，并詳細(xì)介紹了具體的實現(xiàn)流程。然后通過數(shù)值計算的方式分析了TJU潮流算法中幾個因素對計算速度的影響，對具體實現(xiàn)時參數(shù)的選取有一定的指導(dǎo)意義。最后，通過測試算例對TJU潮流算法進(jìn)行了評估。測試結(jié)果表明TJU潮流算法具有良好的收斂性和計算速度