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利用牛顿拉夫逊法激流计算的原理?牛顿拉夫逊法基本原理

作者:机械网
文章来源:本站

  激流计算的原理就是如何进行潮流计算。常用的潮流计算方法有:牛顿-拉夫逊法及快速分解法。 快速分解法有两个主要特点:(1)降阶在潮流计算的修正方程中利用了有功功率主要与节点电压相位有关,无功功率主要与节点电压幅值有关的特点,实现P-Q分解,使系数矩阵由原来的2N×2N阶降为N×N阶,N为系统的节点数(不包括缓冲节点)。

  (2)因子表固定化 利用了线路两端电压相位差不大的假定,使修正方程系数矩阵元素变为常数,并且就是节点导纳的虚部。由于以上两个特点,使快速分解法每一次迭代的计算量比牛顿法大大减少。

  快速分解法只具有一次收敛性,因此要求的迭代次数比牛顿法多,但总体上快速分解法的计算速度仍比牛顿法快。

  快速分解法只适用于高压网的潮流计算,对中、低压网,因线路电阻与电抗的比值大,线路两端电压相位差不大的假定已不成立,用快速分解法计算,会出现不收敛问题。

  

利用牛顿拉夫逊法激流计算的原理?牛顿拉夫逊法基本原理

  潮流计算是电力网络设计及运行中最基本的计算,对电力网络的各种设计方案及各种运行方式进行潮流计算,可以得到各种电网各节点的电压,并求得网络的潮流及网络中各元件的电力损耗,进而求得电能损耗。

  在数学上是多元非线性方程组的求解问题,求解的方法有很多种。牛顿一拉夫逊法是数学上解非线性方程式的有效方法,有较好的收敛性。将牛顿法用于潮流计算是以导纳矩阵为基础的,由于利用了导纳矩阵的对称性、稀疏性及节点编号顺序优化等技巧,使牛顿法在收敛性、占用内存、计算速度等方面都达到了一定的要求。

  牛顿-拉夫逊法是一种求解非线性方程的数值解法,由于便于编写程序用计算机求解,应用较广。下面以一元非线性代数方程的求解为例,来说明牛顿-拉夫逊法的基本思想。

  

利用牛顿拉夫逊法激流计算的原理?牛顿拉夫逊法基本原理

  设欲求解的非线性代数方程为

  f(x)=o

  设方程的真实解为x*,则必有f(x*)=0。用牛顿-拉夫逊法求方程真实解x*的步骤如下:

  首先选取余割合适的初始估值x°作为方程f(x)=0的解,若恰巧有f(x°)=0,则方程的真实解即为x*= x°若f(x°)≠0,则做下一步。

  取x1=x°+Δx°为第一次的修正估值,则

  f(x1)=f(x°+Δx°)

  其中Δx°为初始估值的增量,即Δx°=x1-x°。设函数f(x)具有任意阶导数,即可将上式在x°的邻域展开为泰勒级数,即:

  f(x1)=f(x°+Δx°)=f(x°)+f'(x°)Δx°+[f''(x°)(Δx°)2]/2+…

  若所取的Δx°足够小,则含(Δx°)2的项及其余的一切高阶项均可略去,并使其等于零,即:

  f(x1)≈f(x°)+f'(x°)Δx°=0

  故得 Δx°=-f(x°)/f'(x°)

  从而 x1= x°-f(x°)/f'(x°)

  可见,只要f'(x°)≠0,即可根据上式求出第一次的修正估值x1,若恰巧有f(x1)=0,则方程的真实解即为x*=x1。若f(x1)≠0,则用上述方法由x1再确定第二次的修正估值x2。如此反复叠代下去,直到求得真实解x*为止。

  设为第k次的估值, 为第(k+1)次的修正估值从而

  此式为一叠代表达式,称为牛顿-拉夫逊算式。若正好有 ,则方程的真实解为 ,迭代即告结束,否则继续迭代下去,应用上式的条件是:

  为函数f(x)在 点的一阶导数值。

  实际中只要 足够小,即满足: 迭代即可结束。式中ε为预先指定的一个小正数,视需要而定。

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