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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)(Simpler GMRES(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。