基于動(dòng)態(tài)軌跡的統(tǒng)一性潮流法.pdf

1、潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析的一項(xiàng)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(lái)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(jì)算方法。本文研究了以非線性動(dòng)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(gè)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(duì)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(shí)的特性

2、，從收斂域的角度揭示了牛頓法對(duì)初值的敏感性和負(fù)荷條件對(duì)牛頓法收斂性的影響機(jī)理。
　?。?）研究了基于動(dòng)力系統(tǒng)軌跡的潮流方法，將潮流計(jì)算問(wèn)題轉(zhuǎn)換為動(dòng)力系統(tǒng)的求解問(wèn)題，通過(guò)追蹤動(dòng)力系統(tǒng)軌跡獲得穩(wěn)定平衡點(diǎn)來(lái)得到潮流方程的解。首先介紹了基于動(dòng)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(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。然后介紹了幾種典型動(dòng)力系統(tǒng)方程的構(gòu)造形式，給出動(dòng)力系統(tǒng)穩(wěn)定平衡點(diǎn)和潮流解之間的關(guān)系，以及不同潮流問(wèn)題下動(dòng)力系統(tǒng)的適用情況。然后，介紹了該方法用

3、于計(jì)算潮流多解問(wèn)題時(shí)的求解思路。最后對(duì)這種方法進(jìn)行了數(shù)值測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明基于動(dòng)力系統(tǒng)軌跡的潮流方法可以用于計(jì)算初值問(wèn)題和病態(tài)問(wèn)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(dòng)力系統(tǒng)軌跡的潮流法，潮流解的收斂域?qū)?yīng)著動(dòng)力系統(tǒng)穩(wěn)定平衡點(diǎn)的穩(wěn)定域。本文首先通過(guò)數(shù)值方法刻畫了幾種典型動(dòng)力系統(tǒng)的穩(wěn)定域，分析了穩(wěn)定域在負(fù)荷變化時(shí)的特性，從穩(wěn)定域的角度揭示了基于動(dòng)力系統(tǒng)軌跡的潮流法具有鄰近收斂性，同時(shí)說(shuō)明選取合適

4、的動(dòng)力系統(tǒng)形式（如QGS形式）時(shí)基于動(dòng)力系統(tǒng)軌跡的潮流方法不會(huì)受到初值和病態(tài)條件的影響。其次證明了QGS形式的動(dòng)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(jì)了QGS形式動(dòng)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(dòng)態(tài)方法的特點(diǎn)，提出了基于動(dòng)態(tài)軌跡的統(tǒng)一性潮流法（TraJectory-basedUnified Power Flow Method，簡(jiǎn)稱TJU潮流法）。首先介紹了基于動(dòng)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(gè)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(dòng)態(tài)方法的結(jié)合情況設(shè)計(jì)了兩種整體實(shí)現(xiàn)方案。其次，針對(duì)SDF形式和QGS形式的動(dòng)力系統(tǒng)特點(diǎn)，提出了基于這兩種動(dòng)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(dòng)態(tài)方法和靜態(tài)方法的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的收斂性、鄰近收斂性、魯棒性和計(jì)算速度。
　?。?）基于動(dòng)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(jì)中動(dòng)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(diǎn)，靜態(tài)方法采用牛頓法，動(dòng)態(tài)方法采用Pseudo-Transient方法。根據(jù)TJU潮流法的整體設(shè)計(jì)方案，提出了TJU基本潮流算法和TJU增強(qiáng)潮流算法，并詳細(xì)介紹了具體的實(shí)現(xiàn)流程。然后通過(guò)數(shù)值計(jì)算的方式分析了TJU潮流算法中幾個(gè)因素對(duì)計(jì)算速度的影響，對(duì)具體實(shí)現(xiàn)時(shí)參數(shù)的選取有一定的指導(dǎo)意義。最后，通過(guò)測(cè)試算例對(duì)TJU潮流算法進(jìn)行了評(píng)估。測(cè)試結(jié)果表明TJU潮流算法具有良好的收斂性和計(jì)算速度