用于电力系统暂态稳定仿真的可变步长牛顿法

提出一种基于可变步长技术和不诚实牛顿法(very dishonest Newtonm ethod,VDHN)相结合的电力系统暂态稳定仿真算法。根据发电机的凸极效应,在迭代过程中将节点电压计算进行简化,使得雅可比矩阵在仿真过程中保持不变,以加快仿真速度。同时,利用隐式积分的局部截断误差理论,提出可变步长的VDHN时域仿真算法,并给出仿真过程中变步长的相关修正策略。结合2个算例系统进行仿真,从仿真速度、极限切除时间、可变步长和节点电压等方面,进一步验证可变步长VDHN算法的有效性和实用性。仿真结果表明,可变步长的VDHN算法,能够有效地提高系统的仿真速度,提高的幅度与故障持续时间有关。     

基于非诚实牛顿法和雅可比迭代的电力系统时域计算隐式梯形积分交替求解算法

基于隐式梯形积分的交替求解法由于数值稳定性好,计算简单,广泛应用于电力系统暂态稳定计算,但其收敛性与计算效率之间存在权衡问题。该文分析交替求解法的迭代收敛过程,提出基于雅可比迭代的交替求解算法。该算法在求解非线性代数方程组时引入雅可比矩阵,提高算法迭代收敛性;利用非诚实牛顿法(very dishonest Newton method,VDHN)更新雅可比矩阵,减少计算复杂度。同时,该算法在求解线性代数方程组时,采用雅可比迭代法,提高计算效率。基于IEEE标准16机68节点系统,对比分析原始交替求解法、改进交替求解法、VDHN直接法和所提方法的正确性、迭代收敛过程及计算效率,证明所提方法的优越性。     

大电网机电暂态仿真数值收敛性的自动识别和提高

大电网暂态稳定计算在电压和频率极端变化条件下,时常出现数值仿真振荡现象,迫切需要自动识别并采取必要的措施调整以提高仿真收敛性。为此,文中提出了暂态仿真数值收敛性指标,基于交替求解中各积分步迭代中发电机及其控制系统和动态负荷的输出变量的方差与均值之比,自动识别影响仿真收敛的关键动态元件,并从迭代初值改进、积分步长自动调整、合理的迭代逼近和迭代解选取方面,给出了提高仿真收敛性的方法。采用所述方法对IEEE 14节点系统和实际系统数据进行了暂态仿真数值收敛性指标和关键动态元件确定以及积分步长自动调整,结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于变量自适应分组的电力系统多速率仿真算法

提出一种用于电力系统稳定性仿真的多速率方法,能够在仿真过程中自适应地给出具有较高加速比的变量分组方式,避免了传统的多速率仿真方法为进行变量分组而需要预先给定分组步长比的困难.构建了不诚实牛顿法(VDHN)的分组求解算法,包括预测、插值和校正3个环节,并针对VDHN法的特点给出了校正过程中电压分组计算的方法.采用IEEE...     

隐式Taylor级数暂态稳定计算变步长方法初探

隐式调谐Taylor级数暂态稳定算法是一种具有A稳定性的高精度时域仿真算法。为了进一步改善算法的性能,文中在该算法基础上利用其基于预估-校正迭代格式的特点对其暂态稳定计算步长进行动态控制。该方法充分利用其实现过程中迭代格式的特点,在不增加额外计算量的基础上实现了变步长算法。计算与分析结果表明,该步长的动态控制方法很好地利用了原算法具有A稳定性可进行大步长计算的特点,既保持了算法的高精度优点,又显著提高了计算速度,进一步提升了算法的实用价值。     

基于支路分割和区域迭代的暂态稳定性仿真并行算法

针对市场条件下电力系统暂态稳定性仿真计算问题,应用基于支路分割的系统分裂方法,对子系统间协同完成暂态稳定性仿真分析的并行算法进行了研究,提出了基于区域迭代的暂态稳定性并行算法.该算法在虚拟异步并行计算平台(VAPP)上得到了实现,并用新英格兰10机39节点系统算例和暂态稳定性仿真程序(TSSP)进行了验证.还考察了在3子系统分裂和5子系统分裂情况下,每积分步上子系统间的通信次数和并行计算加速比.该算法是粗粒度的,在一定程度上可适应于市场条件下的电力系统暂态稳定性分析.     

光伏阵列组态优化控制策略分析

我国交直流电力系统的日益扩大与复杂化对暂态稳定仿真的速度与精度提出了更高的要求。为此,提出了一种基于图形处理器（Graphics Processing Unit,GPU）计算平台的暂态稳定双层并行算法。第一层为“交-直并行”,考虑直流系统动态的独立性,将交流系统与直流系统解耦,分别部署在CPU和GPU上计算。第二层为“直流系统时间并行”,直流系统在小步长下采用详细模型仿真,进一步在时间并行算法的框架下,使用GPU模拟实现了流水线计算,可灵活设置流水线条数,对多个直流系统多积分时步并行求解。最后,使用2个算例验证了该算法的有效性与实用性。计算结果表明：该算法可有效提高计算速度,为交直流系统稳定分析提供了新的解决思路。     

基于XGBoost和ASPSO的电力系统暂态稳定预防控制方法

该文提出了一种极限梯度提升（extreme gradient boosting,XGBoost）和基于蚁群算法的自适应参数粒子群优化算法（particle swarm optimization algorithm of self-adaptive parameter based on ant colony algorithm,ASPSO）相结合的方法,以实现电力系统暂态稳定预防控制。首先,通过XGBoost模型快速学习系统运行特征与暂态稳定性间的映射关系,给出特征重要性排序,提供一定的模型可解释性。其次,将训练好的XGBoost嵌入暂态稳定约束最优潮流模型作为暂态稳定约束。之后,利用ASPSO算法迭代求解,保证系统暂态稳定的同时,考虑发电机有功出力调整最小化,制定相应预防控制策略。最后,在PSS/E提供的IEEE 39节点系统中进行算例仿真,证明了所提方法的有效性。     

含双馈感应发电机的电网多步长快速暂态仿真

为提高含双馈感应发电机(doubly-fed inductiongenerator,DFIG)的电网暂态仿真效率,提出一种多步长快速暂态仿真方法。该方法在系统积分步长不变的情况下,通过可变参数改变双馈感应发电机模型的积分步长。对双馈感应发电机模型在改变后的步长下进行数值计算,此过程无需求解电力系统网络方程,当双馈感应发电机模型的积分时间和系统积分时间同步时,双馈感应发电机模型与系统其他元件统一进行精确的数值计算。简单系统和经典电力系统的仿真计算结果表明,所提仿真方法计算速度快、精度高,是一种有效、实用的计算方法。     

基于多速率仿真和简化离散牛顿法的电压源型换流器和直流电网机电暂态模型

提出一种基于多速率仿真和简化离散牛顿法的,适用于大规模电网稳定分析的电压源型换流器和直流电网机电暂态模型。对电压源型换流器(voltage source converter,VSC)和直流电网采用小于交流电网的仿真步长。在多速率仿真流程中采取抑制输出波动,每次小步长迭代调整dq坐标,管理故障操作的影响等措施考虑VSC的特性。提出一种称为简化离散牛顿法的拟牛顿类非线性方程组迭代解法,以提高大扰动时VSC大功率注入交流网络的迭代收敛性,减小计算用时。给出快慢时步交直流侧仿真流程,构建完整的VSC和直流电网机电暂态模型。通过与PSCAD电磁暂态模型的对比验证所提模型的正确性与效率,用国家电网公司规划数据等算例说明算法的价值,并分析限制该模型精度的因素。     

最优切负荷控制问题的并行模式搜索算法

针对含暂态稳定约束的最优切负荷控制问题,采用并行模式搜索算法进行有效求解。该方法是一种无梯度优化方法,避免了复杂模型下暂态稳定约束关于控制量的灵敏度或梯度计算困难的问题,算法实现简便,基本没有收敛性问题。对于要反复进行的暂态稳定计算,调用电力系统仿真软件(PSS/E)进行动态仿真,实现了优化算法与现有成熟商业软件的结合,提高了仿真模型和方法的灵活性,增加了结果的可信度。同时,并行模式搜索的框架实现了暂态稳定计算任务的合理分配,提高了算法搜索的效率。算法在3个不同规模的算例上进行了测试,测试结果表明,该算法可以可靠地给出切负荷控制策略。     

基于高度并行松驰牛顿方法的暂态稳定性实时分析计算方法的并行装配

介绍一种新的用于大规模电力系统暂态稳定性实时分析计算的高度并行松驰牛顿方法的分析和比较,并利用ＰＶＭ 技术在ＧｒａｙＴ３Ｄ大规模并行计算机上进行实际装配和验证。关于该方法的导出在《基于高度并行松驰牛顿方法的暂态稳定性实时分析计算的并行算法》［１］ 中发表。     

基于多级高阶辛Runge-Kutta方法的暂态稳定性并行计算方法

将 级 阶的辛Runnge-Kutta方法用于电力系统暂态稳定性计算,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,导出了一种新的暂态稳定性并行计算方法,具有较好的时间并行特性和超线性收敛性。利用IEEE 145节点系统,对导出的并行算法进行了仿真测试和评估。仿真测试结果表明,所提出的并行算法具有很好的收敛性,有效地解决了时间并行度与收敛性之间的矛盾,可以获得较高的加速比和很好的并行计算效率。     

电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真程序设计和实现

电力系统混合仿真对常规电力系统进行机电暂态仿真,对重点关注的局部网络或者特定元件采用电磁暂态仿真.它综合考虑了机电暂态过程和电磁暂态过程的相互影响,为研究大规模电力系统的稳定性和动态特性提供了新的思路.文中基于自主开发的机电和电磁暂态混合仿真程序,结合具体的接口算法,设计并实现了电力系统混合仿真系统平台,并提出了一种新的数据时序交互方式以及在此基础上的数据通信和同步控制算法.所建立的仿真平台代码透明可控,功能易于扩展,提高了仿真的灵活性和效率.最后给出的仿真算例证实了所提出的方案的可行性及接口算法的正确性.     

基于一维卷积神经网络的电力系统暂态稳定在线评估

传统电力系统暂态稳定评估基于时域仿真计算,计算复杂度高,难以在线应用。提出一种基于一维卷积神经网络的电力系统暂态稳定在线评估,可极大提升暂态稳定在线评估速度。通过马尔可夫链蒙特卡洛抽样算法进行电力系统运行状态模拟,生成大规模运行数据。通过电力系统时域仿真计算确定发电机最大功角差。将电力系统运行数据作为一维卷积神经网络的输入,发电机最大功角差作为输出,训练一维卷积神经网络。在线应用场景下,一维卷积神经网络可基于当前运行数据快速计算发电机最大功角差,实现暂态稳定性在线评估。新英格兰39节点系统验证了所提在线评估算法的可行性。     

含直流馈入的弱受端电网暂态电压稳定预防控制

远距离跨区直流输电(HVDC)的大规模应用给电力系统安全稳定运行带来了新的挑战.针对HVDC馈入后弱受端交流电网面临的暂态电压稳定问题,提出一种暂态电压稳定预防控制方法.建立以改善弱受端电网暂态电压恢复指标为目标函数,以火电机组有功出力、机端电压、直流输送功率为控制变量的暂态电压稳定预防控制优化模型.基于改进差分进化算...     

电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真接口算法

传统的机电暂态或电磁暂态程序在分析日益复杂的大规模电力系统时,已开始显露出各自的局限性.将两者联合起来进行混合仿真,可以较好地解决仿真的规模、速度和精度的协调问题,这为研究电力系统的稳定性和动态特性提供了新的解决思路.文中系统研究了混合仿真中的接口算法,对机电侧和电磁侧的等值参数求取、等值电路形式及变换、电磁侧的基波等值复阻抗求解方法、机电侧正负序阻抗不等引起的不对称、电磁侧离散序列的基波提取等问题进行了深入分析,并且给出了具体的实现方案,为混合仿真平台的程序设计提供了坚实的理论依据.     

电力系统电磁暂态仿真算法研究综述

在电力系统中,电磁暂态仿真分析是其中必不可少的部分,电网规模大、仿真精确性要求高、仿真效率高以及电力系统大量采用含电力电子装置,对电力系统仿真的性能要求越来越高。数值积分算法是目前暂态仿真分析的核心,文章首先通过理论基础的总结,分析现有电磁暂态仿真产生数值振荡问题的原因与解决方法。从数值积分算法的稳定性、精度以及效率着手,讨论了目前应用于电力系统电磁暂态仿真的常用积分算法和新型积分算法的计算格式,仿真特性、领域应用以及研究现状,通过定量分析,说明各算法特点与优劣,最后做出总结。