MATLAB在电力系统优化计算中的应用.pdf

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1、MATLAB在电力系统优化计算中的应用MATLAB在电力系统优化计算中的应用作者：高新强，韦化，陈吉，安英会，GAO Xin-qiang，WEI Hua，CHEN Ji，An Ying-hui作者单位：高新强,韦化,陈吉,GAO Xin-qiang,WEI Hua,CHEN Ji(广西大学,电气工程学院,广西,南宁,530004)，安英会,An Ying-hui(湖南凌津滩水电厂,湖南,常德,415723)刊名：长沙电力学院学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF CHANGSHA UNIVERSITY OF ELECTRIC POWER(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：

2、2005，20(4)被引用次数：0次 参考文献(4条)参考文献(4条)1.王锡凡.方万良.杜正春 现代电力系统分析 20032.吴天明.谢小竹.彭彬 MATLAB电力系统设计与分析 20043.张葛祥.李娜 MATLAB仿真技术与应用 20034.Wei H.Sasaki H.Kubokawa J An Interior Point Nonlinear Programming for Optimal Power Flow Problemswith a Novel Data Structure 1998(03)相似文献(8条)相似文献(8条)1.期刊论文 李尹.韦化 基于Matlab符号计算工具

3、箱的内点法最优潮流研究-电力自动化设备2003,23(7)为提高最优潮流算法的通用性,利用Matlab符号计算工具箱完成了一种基于扰动KKT条件的内点算法最优潮流的符号计算.可以获得系统状态变量的显式符号结果,该方法使得复杂的最优潮流修正方程的形成与求解过程简化为在每次迭代中进行一次简单的代数替换.通过对4个不同的目标建模仿真,结果表明,该方法可极大地简化最优潮流计算程序的复杂程度,提高代码的通用性和易维护性.2.学位论文 梅德冬 电容式电压互感器暂态过程对保护影响及算法研究 2003 目前电容式电压互感器越来越多地应用于电力系统中.精确的研究电容式电压互感器的暂态过程,分析它对继电保护的影响

4、,提出相应的解决方法,具有非常重要的意义.该文运用Matlab的符号计算,分析了CVT参数的灵敏度,其暂态噪声的特点及对保护的影响,推导了CVT二次侧电压及傅氏变换后的形式,在此基础上提出了针对CVT的最小二乘算法以及基于傅氏算法的补偿算法.3.学位论文 王绍部 基于广域测量系统的电力系统动态稳定分析及控制 2008 随着大区电网的互联和现代电力电子设备的介入，电网的规模日益扩大，电网结构日趋复杂，电力系统的动态行为也越来越复杂。离线的仿真分析和实际的电网监测结果均表明，互联后的大系统产生了严重的动态稳定问题。互联电网整体动态稳定性能的恶化使得局部扰动极易引发全网安全稳定事故，从而限制了区间和

5、区内主要断面的送电能力。广域测量系统的出现为广域电力系统的稳定分析和控制提供了新的契机。广域测量系统可以在同一时间参考坐标下捕捉到大规模互联电力系统各地点的实时动态信息，为整个电力系统的优化控制以及紧急控制提供数据平台。本文首先介绍了广域测量系统的概念，并从开环和闭环两个方面阐述了基于WAMS的电力系统动态稳定分析及控制的研究现状。然后从开环和闭环两个方面展开本文的研究工作。在基于WAMS的闭环电力系统动态稳定分析及控制方面，本文主要做了如下工作：在第二章，本文推导出了一种新的线性多时滞系统稳定判据。该判据采用辐角原理来判定线性多时滞系统的特征方程在复平面的右半平面是否有根。该判据不涉及任何符

6、号计算，对系统阶次和时滞空间的维数不敏感，因此可以判定高阶多时滞系统的稳定性。同时，该判据是线性多时滞系统稳定的充分必要条件，可以无保守地判定高阶多时滞线性系统的稳定性。仿真结果表明，该判据可以方便简洁地判定线性多时滞系统的稳定性。第三章讨论了线性多时滞系统的稳定时滞域的拓扑和具有随机时滞的线性多时滞系统稳定分析的关系。为了分析具有随机时滞的线性多时滞系统的稳定性，本章构建了一个函数，该函数的全局最小值为零，且与稳定时滞域边界上的点对应。该函数在定义域内连续可微，因此可以通过极小化该函数的值来确定稳定时滞域的边界。然后基于上述的拓扑分析，应用遗传算法，LM算法及填充函数法确定合适的反馈增益矩阵

7、，使得控制器对反馈信号中随机变化的时滞不敏感。基于稳定时滞域拓扑分析的控制器设计方法克服了以往方法对系统阶次的敏感性。第四章分析了闭环时滞电力系统受扰失稳的动态过程和基于线性化模型的控制器的鲁棒性，分析结果表明：反馈信号中的时滞使得控制器的鲁棒性变差，失稳的形式表现为电力系统的电压失稳；闭环时滞电力系统受扰后能否保持稳定取决于受扰后的初始状态是否具有极限集。然后在上述分析的基础上，提出了一种控制策略。该策略的本质为非线性系统的切换镇定。仿真结果表明：该控制策略可以有效解决闭环时滞电力系统中控制器的鲁棒性不足问题，且简单可靠，容易在电力系统中实现。在第五章，基于前三章的理论分析，针对闭环电力系统

8、的非线性、多时滞且变时滞等特点，本文设计了对异步随机变化的时滞不敏感的广域阻尼控制器。时域仿真结果表明：对于2区4机系统，当区内通讯和区间通讯分别具有不同的时滞及其随机性的情况下，所设计的控制器仍能有效阻尼区间联络线上的低频振荡。在基于WAMS的开环电力系统动态稳定分析及控制方面，本文在第六章提出了一种利用WAMS的信息监测和控制多机电力系统的非线性振荡（Hopf分岔）的方法。该方法采用乘幂法来计算系统雅可比矩阵的最大实部共轭特征根。当前运行（平衡）点与Hopf分岔面之间的距离可以通过计算系统雅可比矩阵的最大实部共轭特征根进行在线动态监控。当系统的当前运行（平衡）点接近Hopf分岔面时，直接计

9、算Hopf分岔面的近似法矢量，并根据该近似法矢量来调节系统的控制参数，从而达到在线控制系统分岔（发生非线性振荡）的目的。本文在IEEE14节点的系统上通过调节系统的无功功率验证了上述方法的有效性。4.期刊论文 王守相.郑志杰.王成山.WANG Shou-xiang.ZHENG Zhi-jie.WANG Cheng-shan 不确定条件下电力系统仿真的区间泰勒模型算法-中国电机工程学报2008,28(7)由于模型参数的近似处理和量测误差的存在,电力系统仿真模型参数的数值具有不确定性,特引入区间泰勒模型算法来处理电力系统仿真计算中的不确定性问题,并采用区间泰勒模型来描述模型参数的不确定性,将方程变

10、量变换为区间泰勒模型.区间泰勒模型算法是在普通区间算法基础上引入符号计算的思想形成的,它可在一定程度上记录变量之间的相关性,从而削减普通区间算法由于过估计产生的保守性问题.该文提出一种电力系统时域仿真的区间泰勒模型算法,该算法克服普通区间算法的结果过于保守的缺点,可得到与蒙特卡罗法相当接近的结果,计算量却比蒙特卡罗法要小得多.采用新英格兰1O机算例系统的计算结果与传统时域仿真的点值法和蒙特卡罗方法的结果比较,也验证了方法的有效性和应用价值.5.学位论文 郑志杰 计及不确定性的电力系统时域仿真 2007 电力系统时域仿真是电力系统研究、规划、运行、设计等各个方面不可或缺的工具。由于模型参数的近似

11、处理以及在测量、转换和传输等环节误差的存在，电力系统仿真模型参数的数值具有不确定性；由于数字计算机的有限精度，时域仿真计算过程还存在舍入误差积累等问题。长期以来，电力系统时域仿真基本上是采用确定性的方法进行的，故产生的分析结果可能是不可靠的。因此，在电力系统时域仿真计算中对不确定性因素进行有效考虑，对电力系统的稳定运行有重要的意义。本文主要针对电力系统时域仿真中存在的不确定性问题，在泰勒级数积分法基础上，分别提出和实现了考虑不确定性的电力系统时域仿真的蒙特卡罗方法、区间算法和区间泰勒模型算法，并用相应的算例进行了验证。蒙特卡罗法是研究不确定性电力系统时域仿真的有效方法，它可以较精确分析发电机的

12、原动机输入机械功率、发电机的转子惯性常数以及仿真计算的初值等参数的不确定性对仿真结果的影响，但计算负担较重。区间算法是可靠计算的重要工具。本文采用区间数来描述模型参数的不确定性，将系统微分方程的变量取为区间变量，从而提出了一种可以处理不确定性的电力系统时域仿真的区间算法。该算法只需一次仿真，就几乎可以严格分析任何形式不确定性对仿真的影响，相比于蒙特卡罗法具有时间节省的优点。区间泰勒模型算法是在普通区间算法基础上引入符号计算的思想形成的，它可以在一定程度上记录变量之间的相关性，从而削减普通区间算法由于过估计产生的保守性问题。本文提出了一种电力系统时域仿真的区间泰勒模型算法，该算法克服了普通区间算

13、法的结果过于保守的缺点，可以得到与蒙特卡罗法相当接近的结果，计算量却比蒙特卡罗法要小得多。对WSCC 3机9节点系统和新英格兰10机39节点系统的算例分析结果验证了方法的有效性和应用价值。6.期刊论文 蔡大用.Cai Dayong 静态潮流的多解性和快速算法-电力系统自动化2000,24(10)阐述了潮流方程多解性的意义,作为可能引起电压失稳和崩溃的原因之一,从数学上解决这个问题是十分困难的.着重介绍了近年来发展起来的符号计算,特别是有关Groebner 基方法、吴-方法以及数值分析中的同伦算法,它们可能是探索这个问题的有效途径.静态潮流方程的快速求解算法仍然是一个很具挑战性的课题,为此介绍了

14、非精确Newton 法、非线性共轭梯度法及非光滑信赖域等新算法.7.期刊论文 杨志辉.刘有非.唐云.吴复立 电力市场稳定性分析-中国电机工程学报2005,25(2)电力市场利用市场机制的手段合理分配电力系统资源,其稳定性研究对于调节市场供需状况具有十分重要的意义.针对一类考虑阻塞条件的动态电力市场模型,该文给出了一系列充分条件来判断电力市场的稳定性.通过这些充分条件,电力市场的稳定性可以不通过计算或较少的符号计算得到,这使得判断电力市场稳定性更加方便且准确.此外,利用该文的理论结果还可以合理解释由Alvarado提出的电力市场不稳定模型,并且这些结果还为控制电力市场稳定性提供理论依据.8.学位

15、论文 王超 电力系统稳定平衡点及其吸引域边界算法的研究 2008 从本质上来讲,电压稳定问题与功角稳定问题同样重要,但仅在电力系统过去一二十年内多次出现因电压失稳导致的大停电事故,并且造成巨大的经济损失之后,电压稳定问题才逐渐被科研人员所重视。目前,对电压稳定研究所涉及的负荷建模、分岔现象、电力系统扩展潮流方程组多解、稳定平衡点吸引域的研究还处于探索阶段,而这些方面又恰是从机理上解释电压失稳的重要内容。因此,本文从与这些内容涉及的研究领域入手,以非线性动力学、分岔理论和非线性数值分析理论为数学基础,分析电力系统经典模型微分方程组和电力系统结构保持模型微分-代数方程组,对与电压失稳密切相关的鞍结

16、分岔点、亚/超临界霍普夫分岔点、奇异诱导分岔点和平衡点外不稳定极限环等现象进行研究。本文以电力系统电压稳定为主线,以电力系统电压稳定性分析与计算和利用柔性输配电设备改善电压暂态稳定性两方面内容作为所要研究的问题。重点完成电压稳定性分析与计算中改进Lyapunov-Schmidt(LS)约化中所需正交投影算子构造与证明,推导计算极限环近似解析解所需迭代初值和利用改进同伦延拓法计算系统多解并快速预测稳定运行极限点三个方面的内容。在具体的分析计算中,利用符号变量计算方法对电力系统经典模型实现LS约化和中心流形约化,分别分析系统在鞍结分岔点附近的动态特性和在Hopf分岔点附近一类稳定平衡点吸引域边界；

17、利用代数计算方法,实现电力系统结构保持模型中多解计算,并且利用多解值快速预测稳定运行极限点。论文关于电压稳定性分析与计算方面研究内容按如下思路进行：首先,采用符号计算方法对高维系统的微分方程组进行LS降维或中心流形降维,将其在鞍结分岔点或霍普夫分岔点降维成一维或二维的简单模型,通过分析降维后系统的静态或动态特征来分析原系统对应的信息。利用降维方法获得可进行极限环计算的二阶系统,用I.Bendixson定理推导迭代计算不稳定极限环的初始值,以保证通过摄动增量法的收敛性。用得到的不稳定极限环近似解析解确定发生亚临界霍普夫分岔点之前的邻域内平衡点吸引域的边界。其次,采用代数计算方法,对电力系统结构保

18、持模型的多解问题和运行极限点进行研究计算。通过选取四个不含有开方、三角函数关系的简单独立等式建立机网接口,简化编程过程,减少程序运行时间。改进同伦延拓方法,利用鞍结点与稳定结点外流形的特征,建立1-0和0-0型不动点同伦函数,在求解同伦曲线的若干步长后,将所得状态变量的值作为Newton法迭代初始值,计算出QV曲线上高、低压运行点,并且通过整体平移1-0和0-0型不动点的值,保证计算收敛性。该法能避免延拓法消耗大量时间和同伦延拓法中构造延拓函数G的麻烦及求取同伦曲线时出现趋于无穷远的现象。通过成对求取QV曲线上n对高、低压平衡点确定2n个线性无关方程组,获得2n-1次多项式拟合QV曲线,确定运行极限点。该方法与延拓法相比具有计算时间少的特点,且计算精度能够满足工程实际要求。该方法在2机5节点、3机9节点和10机39节点上进行验证,取得令人满意的结果。本文的研究工作获得国家自然科学基金重点项目(NO.50337010)的资助。本文链接：http:/