可调谐的隐式Taylor级数暂态稳定算法的变步长研究

可调谐的隐式Taylor级数暂态稳定算法是在隐式Taylor级数法的基础上,通过合理设置参数位置及其大小得到的一种具有A稳定性和高精度特点的优秀暂态稳定分析算法。通过分析故障时发电机功角曲线的变化规律和定义曲线变化因子,并根据曲线变化因子不断调整步长,提出一种新的变步长方法,在满足计算精度的条件下,可进一步提高算法的计算效益。     

基于一类新的预估—校正策略的电力系统暂态稳定快速仿真算法

针对GPU特别适合于矢量并行计算这一特点,提出了一类新的基于预估—校正策略的暂态稳定快速仿真方法。该方法首先采用Taylor级数法预估状态变量值,然后利用基于Padé对角逼近的隐式高阶数值积分方法对预估值进行校正。该方法集合了显式Taylor级数法与隐式高阶积分方法两者的优点,具有计算快速、精度高、数值稳定性较好、适合于矢量并行计算等优点。以IEEE145节点系统为例,对所提出的方法进行了分析测试。结果表明,该方法在增加很少计算量的前提下比单纯的Taylor级数法具有更高的计算精度,相对于CPU计算,在GPU上可以获得10倍以上的加速比。     

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。     

电力系统中长期过程动态仿真的组合积分算法

电力系统中长期过程具有非线性、强刚性的特点,其仿真时间框架长,与电力系统机电暂态过程相比,中长期过程对数值积分算法的数值稳定性、收敛性和计算效率的要求更高。针对此问题,将隐式梯形积分法和多步高阶隐式Taylor级数法进行组合,提出新的组合积分算法。在机电暂态过程采用隐式梯形积分法,在中长期过程采用多步高阶隐式Taylor级数法。算例仿真与分析结果验证了新组合积分算法的有效性和可行性。     

多步高阶隐式泰勒级数法暂态稳定计算

高阶泰勒级数法是一种优秀的快速暂态稳定算法,但由于其数值稳定域的限制,在进行多摆或更长时间的仿真计算时,高阶泰勒级数法的应用受到了局限。基于高阶泰勒级数法的高阶导数递推关系和多步高阶导数积分通式,提出了同时具有高阶数和大数值稳定域特性的暂态稳定时域仿真算法——多步高阶隐式泰勒级数法。所提方法保留了原泰勒级数法准确、快速、递推和编程简单的优点,同时其数值稳定域能够包含复平面的左半平面。算例结果表明方法简洁、准确,有效地改进了高阶Taylor级数法的数值稳定性。     

多步高阶隐式泰勒级数法暂态稳定计算

高阶泰勒级数法是一种优秀的快速暂态稳定算法,但由于其数值稳定域的限制,在进行多摆或更长时间的仿真计算时,高阶泰勒级数法的应用受到了局限.基于高阶泰勒级数法的高阶导数递推关系和多步高阶导数积分通式,提出了同时具有高阶数和大数值稳定域特性的暂态稳定时域仿真算法——多步高阶隐式泰勒级数法.所提方法保留了原泰勒级数法准确、快速、递推和编程简单的优点,同时其数值稳定域能够包含复平面的左半平面.算例结果表明方法简洁、准确,有效地改进了高阶Taylor级数法的数值稳定性.     

基于3步4阶隐式泰勒级数法的电磁暂态数值计算方法

为解决电磁暂态数值计算中的数值振荡问题,将一种具有无限稳定性的3步4阶隐式泰勒级数法运用于电磁暂态数值计算中。相对于隐式梯形积分法而言,该数值积分方法既具有A-稳定性又具有无限稳定性,且其计算精度为6阶。因而,该方法对截断误差具有较快的衰减速率,从而可有效地抑制数值振荡。算例结果表明,与临界阻尼调整法相比较,使用该方法进行电磁暂态计算,能够采用较大的时间积分步长,计算效率高,可有效地避免因突变情况导致的数值振荡。     

电力系统稳定计算加权隐式梯形积分交替求解算法的研究

对隐式梯形积分公式进行改进,引入加权因子,并采用显式格式迭代求解隐式方程组,对电力系统动态稳定进行计算。仿真结果表明,加权隐式梯形积分交替求解算法不仅保持了隐式积分数值稳定性好、可采用较大步长的特点,而且具有显式积分编程简单可靠、便于扩展的优点。同时,相较于梯形法,该算法能够消除网络操作引起的数值振荡问题,可用于电站或电网的仿真培训软件系统开发的后台仿真计算。     

基于哈密尔顿系统与辛算法的暂态稳定约束最优潮流

提出了一种暂态稳定约束最优潮流的哈密尔顿模型,采用哈密尔顿系统的辛算法(symplectic algorithm)进行求解。将发电机转子运动方程转换为哈密尔顿系统的正则方程,用四阶辛Gauss-Legendre Runge-Kutta(GLRK)方法对其离散化,实现了大规模系统暂态稳定约束最优潮流的快速求解。辛GLRK方法具有很好的数值稳定性和保结构特性,相同精度时,计算步长可达隐式梯形法的6倍;大步长计算时仍具有较高的数值精度。某省3301节点,236机等5个系统的仿真结果表明:所提模型在高阶离散辛框架下具有很高的数值稳定性,即便采用大步长也可保持较高的数值精度,能提高计算速度10倍以上,具有很好的应用前景。     

基于2级3阶Radau Ⅱ A方法的电磁暂态并行计算方法

为了解决电磁暂态计算中的数值震荡问题并提高电磁暂态仿真的计算效率,在多个时间点上运用2级3阶Radau Ⅱ A方法连续离散,然后运用牛顿法求解,形成一种新的电磁暂态并行计算方法。由于2级3阶Radau Ⅱ A方法具有良好的计算精度和稳定性,本文方法不仅可以采用更大的步长进行并行计算,还可以消除数值震荡。算例检验证明,所提方法不仅消除了数值震荡,还有效的提高了电力系统电磁暂态数值仿真计算的精度、效率及实时性。     

采用动态多维阶数控制的暂态稳定计算方法

泰勒(Taylor)级数法暂态稳定计算中阶数的选取对提高计算效率有重要意义。在对常微分方程组数值求解方法进行分析的基础上,提出了暂态稳定计算中动态多维阶数控制的概念。在计算暂态稳定轨迹的过程中,根据各个状态变量的不同动态特性和计算精度约束,对时间常数不同的环节采用不同的阶数。基于该概念,实现了采用动态多维阶数控制的高阶Taylor级数暂态稳定计算方法,并对其有效性和计算精度进行了证明。算例分析结果表明,该方法有效提高了高阶Taylor级数法暂态稳定计算的解算效率,具有实用价值。     

Taylor级数法暂态稳定计算中阶数的动态控制

在对Ｔａｙｌｏｒ级数法暂态稳定计算的计算量进行定量分析的基础上,根据计算精度的要求,提出了Ｔａｙｌｏｒ级数法暂态稳定计算中阶数的动态控制。分析与计算结果表明,由于在计算过程中按计算精度的要求动态取求导阶数,从而在保证计算精度的前提下,有效地提高了Ｔａｙｌｏｒ级数法暂态稳定计算的解算效益,具有实用价值。     

具有隐式效果的显式迭代积分法应用探析

结合显式法与隐式法的特点,将迭代法网络求解方法与显式迭代方法结合起来,提出了具有隐式效果的显式迭代数值积分方法。该方法显著地改善了目前工业界常用的隐式积分法的速度,但其精度与隐式积分法相同。实际大规模系统仿真表明,该方法显著改善了隐式积分法的速度,在程序设计上具有很好的可扩充性与灵活性,具有工程应用前景。     

一种简捷快速的暂态稳定仿真算法

在对Ｔａｙｌｏｒ 级数法暂态稳定计算的步长进行分析的基础上,根据计算精度的要求,提出了Ｔａｙｌｏｒ 级数法暂态稳定计算步长的动态控制,并由此实现了一种简捷、快速的暂态稳定计算方法。分析与计算结果表明,由于在计算过程中按计算精度的要求来动态地选取步长,从而在保证计算精度的前提下,有效地提高了Ｔａｙｌｏｒ 级数法暂态稳定计算的解算效益。     

多步高阶暂态稳定计算方法

基于高阶Taylor级数暂态稳定计算方法,并结合多步积分公式,提出了多步高阶暂态稳定计算方法。通过设计多步多导数的数值积分格式,增加了原方法的精度阶数,从而降低了导数递推的计算消耗。该方法保留了原Taylor级数法高阶数、大步长且结构简单易于实现等优点,并且能够方便地与单步Taylor级数法配合使用,从而在提高计算效率的同时保证了其灵活性。算例结果表明该方法简洁有效,为基于高阶Taylor展开技术的暂态稳定计算研究提供了新的发展。     

基于Taylor级数轨迹灵敏度的动态安全域求解

动态安全域(DSR)是电力系统稳定分析的重要内容,实用动态安全域(PDSR)由描述各节点注入功率上、下限的垂直于坐标轴的超平面和描述暂态稳定性临界点的超平面围成。结合轨迹灵敏度法和高阶Taylor技术,推导轨迹灵敏度的高阶Taylor级数递推求解形式。基于势能界面(PEBS)法和高阶Taylor级数轨迹灵敏度技术,快速有效地计算能量裕度灵敏度,从而迭代求解临界功率注入点。利用临界功率点的能量裕度灵敏度数值,求解电力系统有功功率注入空间上的PDSR。New England 10机39节点系统的仿真结果验证了所提方法的有效性。