暂态稳定计算中网络节点编号优化算法的研究

论文摘要

大规模交直流联合运行的电力系统的形成,对电力系统暂态稳定分析速度提出更高的要求。暂态稳定性的快速正确评估,对于电力系统的安全稳定运行具有重要的意义。目前广泛采用数值积分法对预想事故进行暂态稳定性分析,这种方法的主要缺点是计算速度慢。在电力系统暂态稳定计算中,大量的计算量存在于网络方程中的矩阵运算,深入研究电力系统暂态稳定计算中节点编号的优化以提高计算速度是本论文的主要研究内容。本文首先分析了稀疏技术在电力系统网络计算中的应用以及各种已有稀疏矩阵节点编号和稀疏矢量节点编号方法的特点、效率及其存在的问题。根据节点优化编号本质上属于组合优化的特点,提出了基于粒子群优化算法的节点优化编号方案。在不同规模的系统上证明了算法的有效性,并以该算法的结果作为近似最优解,与传统的各节点编号算法进行比较,说明了对于大规模电网各传统节点编号算法还有待改进。同时,指出了当系统网络结构或独立矢量、解矢量发生局部变化时,对基于粒子群优化的最优节点编号作局部修正仍然是比较好的近似最优解。文中还指出了暂态稳定计算中,网络方程独立矢量中仅发电机节点的注入电流为非零元,解矢量也只需要得到发电机节点电压的特点,根据这个特点,提出了在独立矢量和解矢量确定的情况下的MSNOL、MD-MSL1、MD-ML1、MD-MNPS等节点编号优化算法,并与其他算法得到的结果进行了比较,证实了这些算法的有效性。最后,提出可将改进的节点编号优化算法应用于网络的分区中,说明了基于因子树的网络分割方案,将节点编号优化方案用于优化平衡分区的计算负荷及在分区中进一步减少前代回代计算量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 暂态稳定计算及稀疏技术的应用
• 1.2.1.电力系统暂态稳定计算
• 1.2.2.稀疏技术及其在暂态稳定计算中的应用
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 电力网络计算中节点优化编号方案
• 2.1 稀疏技术
• 2.1.1 稀疏技术概述
• 2.1.2 稀疏矩阵技术
• 2.1.3 稀疏向量法
• 2.2 节点优化编号
• 2.2.1 稀疏矩阵法中的节点优化编号方法
• 2.2.2 稀疏向量法中的节点优化编号方法
• 2.3 电力网络分块算法
• 2.3.1 网络分块解法
• 2.3.2 大规模电网分解协调及并行运算
• 2.3.3 网络分区
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于粒子群优化算法的节点编号优化算法
• 3.1 原始粒子群优化算法
• 3.1.1 粒子群算法基本原理
• 3.1.2 粒子群优化算法的设计步骤和算法流程
• 3.1.3 粒子群算法的特点及研究现状
• 3.2 基于PSO的节点优化编号
• 3.2.1 PSO针对节点编号问题的机理分析
• 3.2.2 节点编号的PSO优化模型
• 3.2.3 算法性能测试与讨论
• 3.3 基于PSO的节点编号的局部修正
• 3.3.1 网络结构变化时的PSO节点编号算法修正
• 3.3.2 独立稀疏矢量发生变化时PSO节点编号算法修正
• 3.4 本章小结
• 第4章 独立稀疏矢量、解矢量确定时的节点编号优化算法
• 4.1 暂态稳定计算中节点优化编号
• 4.2 各传统节点编号方案的改进
• 4.2.1 稀疏矩阵节点编号方案的改进
• 4.2.2 稀疏矢量节点编号方案的改进
• 4.3 基于独立矢量结构确定情况下的节点编号方案
• 4.4 节点编号在网络分区中的应用
• 4.4.1 BBDF分块模型的并行运算
• 4.4.2 因子化路径树形成
• 4.4.3 因子化路径树划分
• 4.5 本章小结
• 第5章 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表和录用的论文