基于定常雅克比矩阵的开断潮流快速计算

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随着我国电力需求的快速增长,西电东送、全国联网战略的实施,我国电网作为一个日益复杂的非线性的大型系统,本身存在大量的干扰,如负荷波动、发电机停运、线路开路故障及运行方式的变化等。然而,近年来由于传统一次能源日益枯竭,以风能、太阳能为代表的替代性新能源大量并网,它们所具备的波动性和强间歇性给电网系统运行与控制等方面带来了巨大的挑战。且目前输配电分离政策和充电桩的大力发展,给电网的调度运行带来了更大的挑战。因此快速而准确地定量分析系统发生断线故障后对电网运行和调度造成的影响,具有重要的研究价值与意义。本文在分析快速解耦开断潮流计算法的基础上提出了基于快速解耦法的开断函数断线潮流计算法。快速解耦开断潮流算法包括直接法和迭代法:直接法是在原有潮流结果的基础上通过辨识两端点节点类型来计算单支路开断后系统状态,其计算原理清晰,计算结果准确;迭代法则直接在迭代开始前就对电压与相角变量进行了修正;迭代法的计算原理简单,求解过程解耦,计算速度快,但是由于忽略了被开断支路对地导纳应当被截断,因此计算精度会受到影响。本文所提算法通过支路开断函数来模拟支路的开断状况,在计算过程中采用系统正常状态下形成的雅克比矩阵,并根据电压对开断系数的泰勒展开式来计算支路开断后潮流分布状况。IEEE标准系统的潮流计算结果证实了该方法的可行性。本文基于保留非线性项的牛顿拉夫逊潮流算法提出了运用修正系数矩阵函数的定常雅克比矩阵开断潮流算法。与普通牛顿拉夫逊算法不同的是,保留非线性项潮流算法在整个迭代过程中只需计算一次雅克比矩阵。本文所提算法在整个计算过程均保留系统开断前的雅克比矩阵,这是确保该算法能具备更快的计算速度的关键,并且能有效避免避免网络结构改变导致潮流计算结果不收敛等问题。同时采用了简化的保留非线性潮流算法作为计算基础,从而在牺牲掉部分精度的条件下对开断潮流计算速度进行了提升。在改进后的潮流计算的基础上,运用支路开断函数来模拟支路开断,并通过分析其在潮流计算中对导纳矩阵和原雅可比矩阵的影响,推导出了修正系数矩阵函数Akm(?)。基于IEEE标准节点系统的仿真算例验证了该算法的计算准确性与快速性。综上所述,本文提出的结合保留非线性项的潮流算法与修正系数矩阵函数Akm(?)的开断潮流计算法,为静态安全分析提供了一种新定量计算分析法。
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