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天津电网潮流分析和暂态稳定仿真研究

作　者: 李丛林
导　师: 林济铿；陈天恒
学　校: 天津大学
专　业: 电气工程
关键词: 电力系统潮流计算张量方法机电暂态 SGMRES(m)算法
分类号: TM711
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

对天津电网进行深入的潮流分析和机电暂态仿真研究,对于保证天津电网,乃至华北电网的安全性和稳定性具有重要意义。电力系统潮流计算是应用最为广泛、最基本和最重要的一种电气计算。暂态稳定仿真是电力系统暂态稳定性分析中常用的方法。但对于大规模的电力系统,潮流和仿真计算耗时很多,其中大部分时间用于求解非线性方程组和求解修正方程组。采用可以加速方程求解的算法,引入适合的加速仿真策略,可以提高潮流计算和暂态稳定仿真的速度。针对上述事实,本文引入了新的方法,对天津电网系统进行了潮流和仿真计算。具体工作主要包括以下两方面:本文对电力系统潮流算法进行了研究,提出了一种基于张量方法的潮流计算算法。本潮流计算算法采用张量方法求解潮流计算过程中的非线性方程组。张量方法是求解非线性方程组的有效方法,该方法每次迭代中引入了带有二阶项的二次模型。与传统牛顿法相比,具有更好的收敛性,尤其在雅可比矩阵条件数很大或趋向于奇异时,仍具有良好的收敛性。算例结果表明,基于张量方法的潮流算法具有更好的收敛性,可以用来求解重负荷条件下的潮流问题。本文将该算法应用到天津及华北电网计算中去,取得了很好的效果。本文提出了一种基于SGMRES(m)算法的暂态稳定仿真算法,并把该算法对天津电网进行了深入研究。该算法主要特点是采用SGMRES(m)(SimplerGMRES(m))方法对暂态仿真中形成的线性方程组进行求解。SGMRES(m)通过改进GMRES(m)方法中标准正交基的生成过程,使得每一次迭代的最后避免了求解最小二乘问题,仅需求解系数矩阵为上三角矩阵的线性方程组,从而有效减小了算法的计算量,且保持较好的收敛性。同时,为加快仿真速度,该算法结合了伪牛顿策略和系数矩阵预条件技术以加速仿真。该算法可以有效提高机电暂态仿真速度,文中将其应用到天津及华北电网的暂态仿真计算中,获得了有代表性故障的临界切除时间和关键发电机的最大出力。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-17
  1.1 课题的目的和研究意义  8
  1.2 天津电网概况  8-9
  1.3 电力系统潮流计算概述  9-12
    1.3.1 潮流计算  9-10
    1.3.2 病态潮流研究现状  10-12
  1.4 电力系统暂态稳定性简介及分析方法  12-15
    1.4.1 电力系统的暂态稳定性  12
    1.4.2 暂态稳定性分析方法  12
    1.4.3 暂态稳定分析的数学模型  12-13
    1.4.4 微分方程和代数方程组的求解方法  13-14
    1.4.5 线性方程组解法  14-15
      1.4.5.1 直接法  14
      1.4.5.2 迭代法  14-15
    1.4.6 迭代法在电力系统中的应用现状  15
  1.5 本文主要工作  15-17
第二章 GMRES 方法和张量法概述  17-23
  2.1 张量方法概述  17-19
    2.1.1 张量的定义  17
    2.1.2 张量方法简介  17-18
    2.1.3 张量方法的发展  18-19
  2.2 GMRES 方法概述  19-21
    2.2.1 GMRES 方法  19-21
    2.2.2 GMRES 方法的发展  21
    2.2.3 预处理技术  21
  2.3 本章小结  21-23
第三章基于张量法的天津电网系统潮流计算  23-31
  3.1 概述  23-24
  3.2 求解非线性方程组的张量法  24-27
  3.3 潮流计算的数学模型  27-28
  3.4 基于张量法的潮流算法  28-29
  3.5 算例及结果  29-30
  3.6 本章小结  30-31
第四章基于SG MRES (m)天津电网暂态稳定仿真  31-45
  4.1 暂态时域仿真  31
  4.2 基于SGMRES(m)算法的机电暂态稳定仿真算法  31-36
    4.2.1 SGMRES (m)算法  31-33
    4.2.2 伪牛顿策略和不完全LU 分解  33-34
    4.2.3 SGMRES (m)算法  34-35
    4.2.4 算法流程  35-36
  4.3 算例及结果分析  36-39
    4.3.1 计算精度  38
    4.3.2 仿真计算速度  38-39
  4.4 天津电网机电暂态分析  39-44
    4.4.1 发电机极限出力  39-42
    4.4.2 极限重合闸时间  42-44
  4.5 本章小结  44-45
第五章结论  45-46
参考文献  46-49
发表论文和参加科研情况说明  49-50
致谢  50

天津电网潮流分析和暂态稳定仿真研究

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