基于GMRES改进连续潮流法的静态电压稳定研究

【摘要】：连续潮流法是电力系统静态电压稳定分析的重要方法,它有效克服了功率极限点处潮流雅可比矩阵奇异的难题,能够追踪潮流解的轨迹,绘制系统的PV曲线,提供系统稳定裕度的直观信息,是电力系统安全稳定分析的有效工具。事故的筛选和排序是电压稳定性评估的主要模块之一,研究事故筛选与排序的方法和指标对于分析系统的安全稳定情况具有重要意义。随着区域电网的互联和发展以及电力系统规模的扩大,大规模电力系统的电压稳定性分析开始引起学者们的广泛关注和重视。大型电力系统不仅节点数目多,而且网络结构复杂,如何保证大型电力系统安全稳定的运行,避免电压失稳和崩溃现象的发生是当前电力行业研究的热点问题之一。 本文分析了传统连续潮流法的特点,指出了该方法应用在大型电力系统中的不完善方面,提出了一种基于GMRES的改进连续潮流法。在此基础上,提出了基于二阶段法(包括：电压降法,无功损耗法和基于GMRES/直接法的改进连续潮流法)的事故筛选和排序方法。 本文的主要工作和贡献可以概括为以下几点： (1)论述了静态电压稳定的研究内容；深入分析了静态电压稳定的特性曲线和常用方法；指出了常规潮流法和传统连续潮流法的不足之处；对连续潮流的各个环节和GMRES理论进行了深入研究；对几种常见的事故筛选和排序方法进行了分析和总结。 (2)提出了一种基于GMRES的改进连续潮流法。该算法主要针对大型电力系统,在预测过程中采用拉格朗日二次插值,通过非线性预测获得预估解,减少了算法的计算时间；在校正过程中将GMRES方法与牛顿法相结合,采用由GMRES内迭代和牛顿法外迭代构成的双层迭代法进行校正,并应用ILU分解对系数矩阵进行预处理,从而提高了算法的计算速度；算法可以根据梯度参数的变化对步长进行控制,有效的减少了追踪曲线所需要的潮流解个数,提高了连续潮流的效率。通过对实例系统的仿真计算,验证了本文算法的有效性和快速性。 (3)提出了一种基于二阶段法的事故筛选和排序方法。第1阶段通过事故前后的潮流获得事故排序的电压降和无功损耗指标,将基于这两种指标的排序结果相结合,进而确定严重故障集(事故后潮流不收敛的故障直接进入失稳故障集)；第2阶段在严重故障集中根据电力系统规模的大小选用基于GMRES/直接法的改进连续潮流法进行精确排序,获得危险故障集。该方法将事故筛选与排序的整个过程分阶段处理,兼顾了事故排序的精确度和速度,减少了计算时间,提高了排序效率,经实例仿真计算取得了良好的计算结果。