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

1、電力系統(tǒng)是人類所建立的最復雜的工業(yè)系統(tǒng)之一,是一個實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、傳輸、分配復雜、大型、強非線性、高維數(shù)、分層分布的動態(tài)大系統(tǒng)。同時,電力系統(tǒng)也是現(xiàn)代社會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、重負荷、大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、交直流聯(lián)合輸電和高度自動控制等特點日益鮮明。電力系統(tǒng)分析是進行電力系統(tǒng)研究、規(guī)劃設計、運行調(diào)度與控制的重要基礎和

2、手段,隨著研究工作的深入和計算機的普及,已形成了潮流計算、短路計算和穩(wěn)定分析計算這三大計算模塊。其中潮流計算是電力系統(tǒng)運行控制中最基本的工具,其結果可以幫助運行調(diào)度人員了解電網(wǎng)的實際運行狀況,也可以為后續(xù)分析計算如穩(wěn)定分析做準備。隨著實際電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大,運行工況多樣化,當調(diào)度員在做日?；蜷L期規(guī)劃時,經(jīng)常在得到滿足實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。此時調(diào)度員或方式規(guī)劃人員難以獲得有效信息對潮流進行調(diào)整,憑借

3、人工經(jīng)驗進行調(diào)整,效率較低工作量大而且難以獲得貼近現(xiàn)實的實際工況。所以研究在多種工況下提高潮流計算收斂性的算法具有重要的理論價值和實際意義。
　　本文首先介紹了提高大規(guī)模潮流計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用最廣泛的最優(yōu)乘子法及新興張量法,總結了兩種算法的優(yōu)點及有待發(fā)展的參考方向。其次,本文還詳細介紹了提高潮流計算收斂性的優(yōu)化算法及其特點。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,并結合最新自適應LM方法的數(shù)學成果,將其引入潮流計算。研究并總結了自適應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),從而提高潮流計算收斂性的機理,發(fā)現(xiàn)自適應LM方法也是一種永不發(fā)散的潮流計算方法,且依據(jù)相關數(shù)學定理,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LM方法提高潮流收斂性原理的基礎上,提出了將自適應LM方法應用于大規(guī)模潮流計算的迭代步稀疏實現(xiàn)

5、方法,簡化了程序同原有常規(guī)牛頓法的接口,增強了算法的工程實用性。通過國內(nèi)大規(guī)模實際電網(wǎng)算例驗證,采用稀疏技術實現(xiàn)的自適應LM方法的大規(guī)模電力系統(tǒng)潮流計算具有很好的工程應用前景。
　　最后,將自適應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)模潮流計算收斂性的算法。在本文最后,將自適應LM方法應用至中小規(guī)模的交直流混聯(lián)系統(tǒng),說明自適應LM方法具有提高