基于奇异摄动理论的电力系统动态仿真的一种新算法

本文研究采用奇异摄动原理进行电力系统动态仿真计算。在隐式积分法中,新算法可以棒代牛顿迭代法同时求解差分方程和电力系统网络的代数方程,从而大大提高电力系统动态仿真的计算速度,同时可保证足够的精度。文中对同步发电机和两种典型模型的仿真计算结果证明了这一点。     

基于变分模型的动态最优潮流新算法

为解决传统动态最优潮流(DOPF)算法中计算速度和计算精度之间的矛盾,建立了电力系统DOPF的变分模型,推导了该变分模型的最优性条件.在此基础上提出了一种基于Radau配置法的DOPF求解新算法.该算法具有计算量小、计算精度高等特点.对某实际系统的分析结果表明算法能够满足在线运行的需求.     

显辛算法在电力系统暂态稳定性计算中的应用

数值仿真计算一直是电力系统暂态稳定计算的一种有效手段之一.特别是针对当前大规模的电力系统离线计算,寻找一种可靠的暂态稳定计算的数值计算方法是很有必要的.为此,文中提出了一类显式辛Runge-Kutta-NystrOm法的辛算法,该算法应用在电力系统暂态稳定性计算中可以避免人为的引入耗散机制,且能够保持系统的结构特征,与传统的龙格库塔法相比具有较好的收敛精度和较快的计算速度,同时能够用较大的积分步长.将其应用在IEEE145节点系统上,该仿真计算的结果表明文中介绍的显辛算法能够显著提高电力系统暂态稳定性计算的精度和速度.     

高精度A稳定隐式调谐Taylor级数法在电力系统中的应用

数值计算方法的稳定性和精度是判断一个算法优劣的重要指标。随着电力系统不断发展,对暂态稳定算法的稳定性和计算精度提出了更高的要求。隐式Taylor级数法具有良好的计算精度,但是稳定性比较差。为了提高隐式Taylor级数法的数值稳定性同时又不降低计算精度,本文通过改变隐式Taylor级数法参数的数值,得到了具有A稳定性的高精度隐式Taylor级数算法的计算格式。从理论上证明了在展开式为N阶时该隐式调谐Taylor级数法具有A稳定性同时计算精度也提高到2N阶,并对隐式调谐Taylor级数法的计算速度进行了分析。仿真结果表明该方法在高阶时仍可以保持良好的稳定性和计算精度,该方法可以使用较大的积分步长,能够适应较长动态过程仿真计算。     

基于WAMS的电力系统暂态稳定预测

通过分析速度控制系统的模型得到功角的变化趋势,以广域测量系统实时量测的功角为基础,采用三角函数组合算法,预测电力系统故障后发电机的功角变化,以预测电力系统暂态稳定性。在预测算法中,采用非线性最小二乘法计算三角函数系数,以线性化和线性最小二乘法计算求解包络线方程,提高了计算的精度。本文提出一个快速判断暂态稳定的指标。在EPRI鄄36节点系统上的仿真结果验证了该方法的有效性。     

复系数牛顿法在电力系统稳定性仿真中的应用

针对中国电力系统稳定性分析中采用的部分恒阻抗、部分恒功率负荷模型,提出了一种复系数牛顿法求解非线性网络方程。该方法用于传统的发电机组和网络方程交替求解的仿真算法,以解决恒功率负荷模型引起的非线性问题。复系数牛顿法避免了重复稀疏算法中的因子表分解过程,同时可以采用简捷的复数数据结构。因而该方法提高了分析速度,也保证了仿真算法的精度。算法收敛后相当于采用隐式梯形法对电力系统进行了一次数值积分。该算法在     

基于改进遗传模拟退火算法的无功优化

针对目前电力系统无功优化算法所存在的问题,提出了一种将遗传算法与模拟退火算法及牛顿下山法相结合的混合求解算法。首先根据个体适应度值进行自适应交叉和变异操作并采用模拟退火进行个体更新,以便增加群的多样性,避免陷入局部最优;然后采用牛顿下山法加快模拟退火部分的求解过程,并采用十进制整数编码和保存最优个体法来提高计算速度和精度。以IEEE 30-bus系统和一某实际电力系统为例对所提出算法的性能和求解精度进行了测试,结果表明改进的混合遗传算法比传统的遗传算法在计算速度和全局收敛方面有了很大提高。     

全过程动态仿真中大型线性方程组的分块求解算法

电力系统全过程动态仿真能够将机电暂态、中期和长期动态过程有机地统一起来进行数字仿真,仿真过程中需要多次求解大型稀疏线性方程组。该方程组由电力系统设备模型的微分—代数方程式差分后的代数方程和输电网络模型的代数方程形成,其快速求解算法是电力系统全过程动态仿真的难点之一。文中提出一种利用仿真中矩阵结构特点的分块快速直接求解算法,并开发实现了大型电力系统线性方程组稀疏求解器(ESS)。该算法首先将稀疏矩阵分为4个分块矩阵,然后将其中规模最大的对角块进一步细分为多个更小的对角分块矩阵,并利用部分小分块具有相同结构的特点进行矩阵LU符号分解和数值分解,最后根据分块矩阵进行前代和回代求解计算。与现有其他求解器进行的算例对比表明,ESS具有较为明显的整体求解速度优势,特别是在矩阵LU分解方面。     

电力系统动态仿真的一种改进迭代算法

基于电力系统动态仿真计算中微分方程与代数方程的交替迭代算法,提出了一种新的混合式迭代解法。该方法的基本原理是在延续了电力系统模块化建模及迭代算法特点前提下,将微分方程的求解方法多样化。仿真结果证明,混合式迭代解法应用在电力系统动态仿真计算中,计算结果正确,突破了传统的电力系统各模块计算时使用单一的数值解法的局限。     

电力系统动态仿真的一种改进迭代算法

基于电力系统动态仿真计算中微分方程与代数方程的交替迭代算法,提出了一种新的混合式迭代解法.该方法的基本原理是在延续了电力系统模块化建模及迭代算法特点前提下,将微分方程的求解方法多样化.仿真结果证明,混合式迭代解法应用在电力系统动态仿真计算中,计算结果正确,突破了传统的电力系统各模块计算时使用单一的数值解法的局限.     

电力系统动态仿真的新模型

针对同步发电机３阶、５阶以及４阶、６阶模型引入新的状态变量，导出电力系统动态仿真的新模型，在采用了摄动方法进行仿真计算时，整个过程没有迭代和矩阵三角分解运算，大大提高了计算速度，文中详细推导了该新模型，并给出了仿真结果，也分析了负荷模型在新算法中的处理。     

基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法

交流最优潮流因需要处理大量非线性约束,求解效率不高,且在求解含有小阻抗支路和重负荷特征的病态电力系统时,容易出现不收敛的情况;而直流最优潮流计算速度快,可以处理病态电力系统,但是计算精度较低。基于此,文中提出了基于网损等值负荷模型的改进直流最优潮流算法。该算法首先采用网损等值负荷等效替代线路网损,有效地提高了原有直流模型的计算精度;然后使用简化原—对偶内点法进行求解,提高了算法的计算效率。通过对IEEE 30节点、IEEE 300节点、Polish 2736节点和Polish 3120节点系统的测试,证明了所提算法不仅有着较高的计算精度和效率,而且在不依赖于交流潮流解的基础上对于病态电力系统具有较强的处理能力。     

基于VSC-HVDC稳态响应的解析求解方法研究

对基于电压源换流器的柔性直流输电系统的数学模型和仿真算法进行了研究,提出利用解析法求解电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)的动态响应解析解。首先,利用开关函数建立双端VSC-HVDC的详细动态模型,进一步借助于开关函数矩阵得到相应的状态矩阵方程,最后,对非齐次线性系统求解得到VSC-HVDC的稳态动态响应。通过与数值计算方法结果相比,验证了解析计算算法的有效性,得到双端VSC-HVDC稳态响应的解析解,精确性高,且该方法计算时间大大缩短,可以应用于电力系统混合仿真以及谐波分析。     

电力系统全过程动态仿真的实例与分析-- 电力系统全过程动态仿真软件开发之四

经过3年多的研究开发，电力系统全过程动态仿真软件的主体框架结构的设计，机电暂态过程和中长期过程主要模型的建模，软件主要算法的编程都已完成，3个算例的仿真与分析表明，电力系统全过程动态仿真软件的暂态稳定计算功能仿真结果准确。中长期动态过程仿真结果合理，说明软件所采用的积分方法－Gear法可以用来仿真电力系统从快速暂态到慢速中长期动态过程的转换，可以自动变阶变步长，算法数值稳定性高，所开发的电力系统全过程动态仿真软件具备了仿真电力系统从机电暂态到中长期动态过程的能力。     

多绕组交流旋转电机饱和电感的快速求解算法

为了解决多绕组交流旋转电机饱和电感的统一、快速、准确求解难题,从电感的基本定义出发,提出一种磁网络迭代法。在考虑铁心饱和与转子旋转的情况下,分析并建立动态磁网络模型,求解交流旋转电机在给定激励下的磁场分布,然后冻结该工况下定转子铁心各部分的磁导率,计算单位电流产生的绕组磁链,进而求得饱和电感,算法具有很好的统一性。在此基础上,以1台混联式笼型转子无刷双馈电机为例,利用该算法求解多套交流绕组的饱和电感,并将计算结果分别与有限元能量摄动法和样机实测数据进行对比。结果表明,磁网络迭代法在保证电感求解精度的前提下,比有限元能量摄动法具有更快的求解速度。     

基于粒子群优化算法与混合罚函数法的最优潮流计算

电力系统最优潮流的求解问题一直是电力市场研究的重点。该文介绍了一种新的演化优化算法,即粒子群算法(PSO)。该算法具有简单易实现,可调参数少的优点。笔者将其用于最优潮流的求解,结合混合罚函数来限制最优潮流的约束条件,使粒子群算法的寻优速度加快,迭代次数减少。通过在IEEE9节点和IEEE30节点上的仿真计算表明,该算法在优迭代速度和收敛精度上都取得了较好的效果。     

基于阻抗动态步进的PVZ曲线快速求解

提出了一种基于阻抗动态步进的PVZ曲线快速求解方法。该方法以负荷节点的阻抗为步进变量，利用改进的节点附加注入法并通过对负荷阻抗摄动的方式快速求取某一状态点下的戴维南等值参数，进而由此获得下一曲线点的负荷阻抗。该方法提供的算法全过程只需要在主循环之前进行一次性的矩阵消去运算，其计算量较小，速度较快；同时，该方法求得的负荷阻抗步进量具有动态变化特性，并且求得的曲线点还可能具有分布于曲线临界点两侧的特性。这些特性允许算法可以根据需要求得尽可能多的曲线点，从而有助于提高曲线及其临界点的逼近精度。最后，通过算例验证了所提方法在计算效率和逼近精度方面的良好品性，它为在线实时评估电力系统的静态电压稳定性提供了有效的分析工具。     

一种改进的最优潮流算法研究

提出一种改进的信赖域内点算法.新方法无须与潮流计算配合增加算法通用性,并由常规潮流获得初始点改善信赖域子问题可行性;此外,改进信赖域子问题模型提高计算精度,调整收敛判据加快计算速度;由现代内点法求解信赖域子问题,并构造简约修正方程减小计算量.用改进的方法求解电力系统中以发电费用最小为目标的最优潮流问题.通过对IEEE14-300测试系统的数值仿真实验,证明所提出的算法是正确和有效的.     

具有三阶收敛速度的潮流算法

首次系统地推导了几个具有三阶收敛速度的牛顿类迭代法的多变量矩阵求解格式,并将它们应用于电力系统潮流计算。文中对IEEE14-300节点测试系统和一个实际系统共7个算例进行了仿真测试,结果表明,这些算法具有良好的收敛特性,并且在达到同样精度要求的情况下,它们较之经典牛顿法需要较少的迭代次数。尤其是,算法1和算法5由于在每步迭代中充分利用了Jacobian矩阵三角分解的因子表,提高了潮流计算的速度。最后指出,这些算法在潮流计算中的应用是对潮流计算方法的拓展,本文的研究为这些算法在电力系统中的进一步应用开辟了道路。     

随机风电接入的电力系统动态经济调度多场景协同优化

针对随机风电接入的电力系统动态经济调度问题,采用场景法应对随机风电接入带来的不确定性,并以发电总成本最小为优化目标,结合多学科协同优化算法的核心思想建立基于多场景解耦的电力系统动态经济调度协同优化模型。引入动态松弛算法求解模型的系统级优化问题,有效克服传统多学科协同优化算法的不足;采用网格计算工具并行求解由多场景构建的子学科优化问题,大幅提高求解规模和计算效率。含风电的IEEE 39节点系统仿真结果表明,所提模型是可行有效的,并且优化效果要优于基于GAMS-BARON求解器的传统场景法。