稀疏矢量法及其在电网计算中的应用

本文运用有向因子图研究了稀疏矢量法的基本原理、实现算法及其在电网开断计算、故障分析、校正安全分析、因子表修正和网络自适应化简等方面的应用给出了这些应用的算法,并在IEEE14、30、57母线系统上验证了算法的正确性和有效性。     

中国南方电网在线分布式建模系统研究与设计

为了满足中国南方电网全局协调控制和在线安全稳定分析的需要,基于IEC 61970标准,提出了南方电网在线分布式建模系统的设计方案。各省调能量管理系统（EMS）通过调度数据网自动向总调EMS远程在线传输各自的电网模型和图形,在总调侧完成模型和图形的自动拼接,在线自动生成包括南方电网500 kV/220 kV交流系统和高压直流输电系统的全局模型和图形。给出了总体方案,详细设计了总调侧和省调侧的软件体系结构。介绍了关键技术,包括:模型边界的确定和维护、设备命名规范和处理技术、公共信息模型（CIM）扩展、CIM拼接、可缩放矢量图形（SVG）拼接和组织、交直流混合全模型在线高级应用、校验和运行维护机制等,设计了主要性能指标。该系统的实施将为建设中的南方电网新EMS、网省协调自动电压控制（AVC）、在线安全预警和预决策系统提供完整的在线模型。     

长春地区电网外网等值在线自动生成系统的应用

为了提高地调EMS应用软件的计算精度和实用化程度,以长春地调为示范开发了地区电网外网等值在线自动生成系统。系统按照IEC61970国际标准导出吉林省调EMS中的实时电网模型,根据预先设定好的地调电网缓冲网边界自动为地调生成外网等值模型,再通过电力调度数据网将外网等值模型下发至长春地调,长春地调EMS系统利用模型合并等技术,将外网等值模型应用于地调EMS应用软件。现场运行表明,该系统能够大大提高长春地区调度员潮流计算的精度,有效降低地调EMS运行维护人员的工作量。     

基于模型拼接与外网等值的南方电网在线模型协调方法

根据南方电网的调度生产实践,给出了基于模型拼接与外网等值的网省在线模型协调方法.通过模型拼接方法,在南网总调侧形成了500 kV/220 kV南方电网全网模型、图形和数据,供能量管理系统(EMS)进行在线计算使用.通过外网等值,由南网总调为五省区中调在线生成外网等值信息.各中调将外网等值数据应用到各自的EMS在线网络分...     

基于支路视在功率灵敏度的故障后电压计算

提出了基于支路视在功率灵敏度的N-1网络电压快速计算方法。支路故障采用故障开断参数来模拟,首先通过牛顿潮流计算出故障前网络节点电压,然后利用已收敛潮流修正方程式对支路开断参数求导,从而计算出电压对相应支路开断参数的导数,进一步得到节点电压对故障支路故障前视在功率的导数,最后根据视在功率灵敏度修正故障前网络电压,得到故障后网络电压。方法特点是在计算不同支路故障的导数时共用潮流计算收敛时的雅可比矩阵,不用重新进行因子表分解。由于节点电压与支路功率之间的良好线性关系,所提方法计算精度较高。IEEE14节点、IEEE30节点、IEEE118节点网络和湖南实际系统的测试结果证明了该方法的正确性和实用价值。     

线路开断引起电力系统分裂后的潮流计算

在静态安全分析中，因线路开断引起系统分裂后，常规解算方法是对各孤立系统（“岛”）重新形成相应的网络矩阵和因子表，并在此基础上计算ＡＣ潮流，对于互联系统来说，这种传统处理方法会耗用大量机时。本充分利用现已成熟的稀疏技术来对各“岛”进行潮流计算，本算法不但在精度上与常规算法完全一致，而且机时节约显，从而有利于在线应用。     

最优潮流的原对偶内点法矢量化实现

为提高计算速度,采用矢量化技术实现最优潮流计算.通过将同类型的优化变量集中排列,建立最优潮流模型的矢量化表达形式.采用原对偶内点算法求解该模型,建立梯度矩阵及海森矩阵线性组合的矢量化计算公式.求解修正方程时,对系数矩阵进行近似处理,对修正方程系数矩阵采用LDLT算法进行分解.采用近似最小度(AMD)算法对系数矩阵进行排序,减少分解所产生的注入元.基于C/C++开发电力系统矢量运算支持库,设计动态稀疏存储策略进一步提升最优潮流程序的计算速度.对多个测试系统进行仿真计算表明:矢量化可简化最优潮流的程序逻辑并提高程序运行速度.     

可信度控制下的相继开断潮流快速计算

电力系统相继开断的分析面临着维数灾和交流潮流计算量大的瓶颈,分布因子法被广泛研究以减少其计算量。但由于分布因子法忽略了非线性因素,误差不但难以控制,并随相继开断不断积累,严重阻碍其实际应用。为了使开断潮流的计算兼具分布因子法的快速性和交流潮流法的精确性,基于摄动获取的二阶灵敏度,提出分布因子法的可信度指标,并据其判断是否需要运行一次交流潮流来消除累积误差。仿真实例表明,该指标能可靠地估计分布因子法的误差,而设计的计算框架则在保证精度的基础上,提升了计算效率。     

基于分布式建模的数据交互模式的运行维护经验

提出了中国南方电网有限责任公司电力调度通信中心(以下简称南网总调)在线分布式建模的数据交互模式设计思想:利用南网总调和各电网公司电力调度通信中心(以下简称省调)能量管理系统(energy managesystem,EMS)所具备的电网模型及图形,自动生成南方电网全部220kV及以上的电网模型,为各应用系统提供完整的在线模型。为此,介绍了基于分布式建模数据交互模式的实现机制、建模过程出现的问题及其相对应的解决措施,并以贵州省调与总调为例说明新旧EMS切换的完成过程。     

短路电流N-k快速计算的低阶更新法

提出了一种将低阶更新法应用于短路电流N-k计算的新方法。该方法通过构造两个低阶矩阵,利用其乘积对节点导纳矩阵进行修正,再根据已分解的原始导纳矩阵因子表,通过低阶矩阵运算,避免修正后的导纳矩阵重新因子化,从而减少了计算量,且不受断开支路数量的限制,实现多条支路开断一次修正计算完成,易于适应运行方式多变的要求。与现有方法相比,低阶更新法既解决了传统修改导纳矩阵重新形成因子表而引起的计算量大的问题,又克服了补偿法在诸如开断三绕组变压器、自耦变压器,母线上多设备同时检修等多个元件同时变化时就不再实用的缺陷。通过对S-1047系统进行计算,验证了该方法的有效性和实用性。     

在线静态灵敏度分析软件在南方电网的应用

在线静态灵敏度分析是能量管理系统（energy management system,EMS）高级应用软件的重要组成部分。中国南方电网电力调度通信中心EMS中的在线静态灵敏度分析需要对5省区220kV交直流混联电网的全模型进行计算,需要综合考虑5省区发电机组不同的物理响应和交直流电网的互相影响,并需要具有良好的计算收敛性...     

一种基于图形处理器加速的批量LU分解算法

潮流计算是电力系统计算的基础,其核心是LU分解计算,因此电力系统潮流计算加速的关键在于LU分解加速。当前,基于中央处理器(CPU)的并行算法已经成熟,性能提升空间有限。图形处理器(GPU)作为协处理器,在科学计算方面具有强大的优越性,被广泛应用到电力系统潮流计算中。文中首先分析了GPU结构和并行运行架构,然后介绍了LU分解原理,并选择了合适的矩阵排序算法和稀疏矩阵存储模型,借助统一计算设备架构(CUDA)编程模型实现了基于GPU的单个LU分解和批量LU分解并行加速,最后在仿真设备上测试了5个不同的案例,对比分析其并行算法的加速效果。仿真测试结果表明,基于GPU的批量稀疏LU分解并行算法,平均可以获得25～50倍的加速效果。     

开放电力市场环境下的电压稳定性评估

传统垄断结构下电力输电系统的设计和运行原则之一是运行点不常接近安全边界。然而在新的开放电力市场环境下,电力系统的运行点倾向于越来越接近于安全边界;在这一环境下,如果无功功率支持不足,就可能出现电压失稳。文章提出一种计算静态电压稳定极限点的崩溃点(Point of Collapse)算法。由于崩溃点算法特殊的优越性,该算法得到广泛的关注;然而,其方程的维数约为普通潮流方程的两倍,且不易采用稀疏矩阵技术,故其在大系统中的应用存在困难。针对这一问题提出一种算法,其程序可构筑在标准潮流程序基础上。以新英格兰39母线测试系统为例,验证了所提算法的有效性。计算结果表明该算法计算精确且计算高效。     

电网合环操作风险评估系统的研究与开发

针对现有配电网合环操作分析系统中合环潮流计算模型缺乏时效、合环阻抗计算粗略和缺少实用的合环操作分析机制,基于EMS系统开发的电网合环操作风险评估系统利用从EMS系统获取的实时模型和数据断面,解决配电网合环潮流计算模型的时效性;通过全网自动拓扑搜索确定合环操作的环路路径,并利用实时状态的全网导纳矩阵求解合环端口阻抗,从而...     

不同外网等值模型对EMS应用效果影响的试验研究

利用广东省调实时外网等值自动生成系统为深圳地调生成了几种外网等值模型：外网简单挂等值机模型、外网直接等值模型、缓冲网等值模型和详细外网模型。通过远程网将等值模型送到深圳地调,在深圳地调现有能量管理系统上进行了几种主要开合环操作的仿真计算,并和现场实际操作的测试结果进行了比较,评估了应用不同外网等值模型时开断潮流的计算精度。结果表明,缓冲网等值模型具有与详细外网模型一致的精度,是最佳的外网等值建模方式。     

含PV节点的配电网合环潮流算法

随着分布式电源(Distributed generation,DG)的接入,配电网合环场景发生改变,给配电网合环潮流计算提出了新的要求。以PV型DG为例,提出一种含PV节点的配电网合环潮流算法。针对前推回代法处理PV节点和环网能力弱的特点,利用改进灵敏度矩阵对PV节点进行无功修正,实现对PV节点的处理。依据叠加原理,用合环功率补偿法对合环端口节点进行功率补偿,从而实现配电网合环潮流计算。最后对IEEE 33节点测试系统进行仿真分析,结果表明该算法能够有效解决含PV节点的配电网合环潮流计算问题。     

一种含分布式电源的配电网三相潮流混合计算方法

针对现有配电网三相潮流计算方法的不足,提出了一种新的含分布式电源的配电网三相潮流混合计算方法。分析了配电网中相关元件的特点,建立了配电线路、配电变压器和负荷的三相数学模型。对4种不同类型分布式电源节点的处理方式进行了分析,采用前推回代法和牛拉法的混合计算方法建立了三相潮流计算模型。采用回路阻抗矩阵法来计算三相电压差,解决了单相潮流计算方法的适用性问题,采用以节点电压的收敛性作为潮流计算程序迭代与否的控制目标,可直接求取电压值,迭代计算简洁高效。最后,以包含分布式电源的IEEE 33节点网络模型和山滩变某10 kV配电线路为例,验证了该混合计算方法的收敛性与高效性。     

基于二维链表的稀疏矩阵在潮流计算中的应用

介绍了一种基于二维链表的稀疏矩阵存储方法,并将该方法应用到潮流计算中.通过改进二维链表的存储结构、用LU扩展的方法计算LU分解过程中的注入元位置、在稀疏矩阵中预先增加冗余元素存储注入元、针对LU分解的特点优化潮流方程的结构等技术,实现了对稀疏矩阵技术和潮流方程的优化,从而进一步提高了潮流计算的效率.对大系统的潮流计算证明,与传统的潮流算法相比,采用改进二维稀疏矩阵技术的潮流算法的计算速度显著提高,特别适合大规模电力系统的潮流计算.