基于连续递推牛顿法的电力系统潮流和最优潮流问题研究

摘要

潮流计算和最优潮流计算都是电力系统规划和运行中应用广泛、使用频繁的基础分析工具。随着系统规模不断扩大、电网结构日益复杂、负荷水平逐日攀升、运行要求日渐提高，传统的潮流和最优潮流计算方法面临收敛难的挑战。本课题引入连续递推牛顿法求解病态潮流问题，还提出了基于连续递推思想的内点算法求解大规模交直流系统最优潮流问题，极大地改善了传统算法求解潮流和最优潮流问题的收敛性。
　　 引入一个基于连续递推牛顿法的全新潮流求解模型，将潮流计算中非线性方程组的求解问题直接转化为一组自治常微分方程组的计算问题。该模型原理清晰，结构简单，且具有一般性，传统牛顿法和基于牛顿法的多种鲁棒性方法都可以表达成该模型的特殊情况。可采用多种求解微分方程的数值积分方法求解该潮流模型，形成一整套有效求解病态潮流问题的算法框架，同时为求解潮流问题开启了一种崭新的思路。通过对欧洲和国内的四个实际系统(节点数从1254到8076)进行计算，表明新算法求解大规模系统病态潮流问题的有效性和实用性。
　　 提出了求解最优潮流问题的连续递推内点算法框架，在原始一对偶内点法的基础上，将一阶KKT非线性方程组转化为自治常微分方程组，可采用多种数值积分方法求解，进而获得不同于传统牛顿法的新方向，改善了原始一对偶内点法的收敛性。该算法易于实现，且不必改动原内点算法程序框架，方便对原程序进行升级。五个大规模实际系统(节点数从3301到9458)的计算结果表明，该算法步长大、收敛性好、鲁棒性强，特别适合求解大规模交直流系统在苛刻运行条件下的最优潮流问题，具有广阔的应用前景。