基于数值积分法的综合电力系统暂态稳定性分析,由于计算量大,消耗时间长,多用于离线分析。因为不要求实时性,所以数值积分法在计算精度、收敛速度和适用性上有很大改进空间。数值积分法通过求解电力系统的动态方程组分析暂态稳定性,因此需要建立电力系统的动态数学模型。本文主要建立了发电机、励磁系统、柴油机以及负荷的静态和动态模型,通过联立各模块的数学方程,得到描述系统暂态的刚性微分方程组。为了保证A稳定性,本文选择隐式梯形积分法进行暂态分析。隐式梯形积分法首先把微分方程组差分化为非线性方程组,再通过解非线性方程组得到分析结果。本文通过分析牛顿法、拟牛顿法和最速下降法三种算法在解非线性方程组上的优缺点,使用最速下降法为牛顿法提供初始值的组合算法求解差分方程组。电力系统的潮流计算为暂态分析提供稳态电压和功率。本文使用Python编程语言实现了基于快速解耦法的潮流计算。分析表明,利用Python中的列表和字典两种数据类型表示稀疏矩阵、节点和支路数据,能充分发挥稀疏技术的作用,减少计算量,提高计算速度。本文使用改进的蚁群算法对电力系统的节点编号进行了优化。蚁群算法采用分布式并行计算机制,收敛速度快,能同时找到多个最优解。在最大最小蚁群算法的基础上,通过引入“初始节点开关算子”和“淘汰蚂蚁”的策略,对蚁群算法做了进一步改进。开关算子阻止蚂蚁选择得不到最优解的初始节点,增加了得到最优解的概率;“淘汰蚂蚁”策略则阻止无法找到最优解的蚂蚁继续寻优,减少了计算量。分析表明,两者结合比改进前具有更快的收敛速度,能得到更多的最优解。