电力系统暂态稳定紧急控制现状与展望

对近年来电力系统暂态稳定紧急控制作简要综述,指出所存在的问题,并结合有和发展要求,展望电力系统暂态稳定紧急控制的发展方向,以及若干问题的改进方案。     

电力系统暂态稳定实时紧急控制的研究

提出了一种新的实时控制紧急方案：在相量测量系统(PMU）和光纤通信的基础上，假设发电机的功角、转速及功串能够实泅且可近乎实时地传输到控制中心，利用这些信息和扩展等面积准则（EEAC)的思想快速进行暂态稳定预测和分析，并纳入广义预测控制理论的思想框架；指出暂态稳定实时控制的实质是对电力系统进行闭环的滚动控制。该方案可应用于任意复杂的故障场景和任意细节的电力系统元件模型，能够克服某些预想不到的事故造成的不匹配及带来的连锁反应。仿真结果表明该方案具有良好的应用前景。     

网格计算模式下的暂态稳定紧急控制策略研究

网格计算是由广域分布、逻辑共享、动态变化的计算资源组成的一种新型的技术,其本质就是在动态变化的多个虚拟机构间共享资源和协同解决判断各种复杂的科学问题.描述了如何在暂态稳定紧急控制中应用网格技术,并提出了一种新的基于网格技术的紧急控制策略.系统由3部分组成:中心Agent单元负责对电力系统运行状态进行检测,实时记录发电机转子角度和功率,然后对采集的信息进行离线的时域分析,并建立判断系统稳定的信息表;各个Server单元比较各个发电机的动能和暂态能量变化率,判断出受扰最严重的机组,并给出最佳的控制策略;而客户端Clients则决定采取何种控制方式来进行控制.采用该方法对IEEE39节点电力系统进行了测试,取得了较好的控制效果.     

电力系统暂态稳定紧急控制并行序贯优化算法

电力系统暂态稳定紧急控制可建模成一个大规模的动态优化问题,为此,提出一种基于并行灵敏度分析的双层优化算法。在仿真层,采用有限元正交配置离散微分代数方程,并结合并行计算技术求解状态量及灵敏度;在优化层,采用预测校正内点法求解较小规模的非线性规划问题。算例结果表明,所提方法具有较高的计算效率。     

考虑暂态稳定紧急控制的扩展等面积法

本文提出了考虑暂稳紧急控制的扩展等面积法(EEAC)的改进算法,涉及的紧急控制措施包括:快关汽门、电气制动和切机。本文的方法能够有效地处理在紧急控制作用下的故障电力系统的第一摆和第二摆暂稳分析问题,可以应用于在线或离线的快速暂稳分析和紧急控制快速估算、设计整定和校核。两个实际系统模型的仿真计算验证了本文算法的正确性及良好的精度。     

考虑实际调节系统的交直流混合电力系统暂态稳定计算

本文详细介绍了直流输电系统模型及各种不同环节调节器的数学模型、直流线路故障及再起动的模拟、低电压限电流和交流系统故障引发换相失败再起动的模拟等。电科院开发的《电力系统分析综合程序》1990年版按上述模型进行了功能扩充。     

计及FACTS的暂态安全稳定紧急控制策略

FACTS控制与传统控制手段缺乏协调可能威胁电网安全稳定。离线控制策略表在不考虑FACTS设备条件下的断面极限过于保守,紧急控制措施较重;而考虑FACTS设备全部容量均可用于暂态过程时,又会导致断面极限过于乐观,紧急控制措施不足。提出了计及FACTS的暂态安全稳定紧急控制策略,将FACTS参与电网暂态稳定控制分为FACTS设备主动调节、紧急执行修正策略和分轮次追加控制3个阶段,将传统暂态安全稳定控制和FACTS控制有机结合,既保证了系统的安全性又提高了控制措施的经济性。以可控串补为例,通过实际电网仿真验证了所提策略,仿真结果表明,通过可控串补参与电网暂态稳定控制,降低了暂态过程中的加速能量,可减少传统暂态稳定控制的切机量,同时维持了电网的稳定运行。     

考虑暂态稳定约束的最优紧急控制策略

随着电力市场的深化,用户的可靠性得到重视,为充分体现用户对可靠性的不同要求,将用户的停电成本作为经济性指标,加入优化目标函数作统一优化的紧急控制策略,得到广泛应用。然而,这些决策模型中没有考虑系统的暂态稳定性,这就使得在执行完发电机再调度和切负荷操作后,系统可能无法再次承受故障而不发生暂态失稳。针对这种不足,提出了一种考虑暂态稳定约束的最优紧急控制决策模型,在该模型中加入了表示系统在新的运行点满足暂态稳定的相关约束,因此,发电机再调度以及切负荷等操作完成后,系统仍然能保持暂态稳定性。最后,以IEEE-RBTS的6节点系统和新英格兰39节点系统为算例,对所提出的策略作出具体阐述,并比较该方法与不考虑暂态稳定约束的算法在结果上的差别。     

电力系统暂态稳定分析的并行算法研究

本文在基于多Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒｔ系统结构的并行处理计算机上，对电力系统暂态稳定分析的并行算法进行了研究。对所提出的并行算法在数据传输型并行计算机上的并行性能作了分析，提出了较好的通信方法。本文并行算法具有较高的并行性能，在多Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ系统结构的并行计算机上是有效的。     

预处理共轭梯度法在电力系统暂态稳定分析并行算法中的应…

本文针对分块式电力系统暂态稳定并行算法中，因边界系统代数方程条件数增大而对求解产生影响的问题作了研究，提出了一类采用预处理共轭梯度法求解边界系统代数方程式组的电力系统暂态稳定分析的并行算法。算例结果表明该算法是有效的。     

基于高度并行松弛牛顿方法的暂态稳定性实时分析计算的并行算法

介绍一种新的用于大规模电力暂态稳定性实时分析计算的高度并行松弛牛顿方法。较详细地描述了用于暂态性计算的时间－ 并行松弛牛方法以及用于收缩导纳矩阵计算的空间并行松弛牛顿方法。并指出,该方法是以电力系统经典模型为基础导出的,但其基本思路完全可以推广应用于电力系统详细模型,关于该方法的算法分析比较,以及实际装配和验证另文发表。     

电力系统紧急控制

电力系统是典型的非线性时变大系统,面向特定元件的继电保护装置和基于局部信息的安全自动装置,在某些情况下难以满足电力系统稳定运行的需要。有自适应能力,能从电力系统全局观点来进行有效控制决策的电力系统紧急控制成为亟待解决的问题。本文讨论了电力系统紧急控制、与其相关的计算机技术、控制措施以及控制决策方案等问题。     

应用神经网络决定多机系统快速汽门控制规律

提出了一种应用单隐层前向神经网络决定多机电力系统暂态稳定快速汽门 控制规律的方法。神经网络采用故障前各发电厂单台机组的有功功率和开机 台数等稳态量以及故障位置和类型等当地暂态信息作为输入,其输出为不控情 况下故障后某一适当时段内发电机转子间的最大相对摇摆角以及汽门关闭持续时 间的上、下限,前者用来与某一给定临界值进行比较以决定是否需要控制,后 者则用于确定合适的关闭持续时间。为了说明这种神经网络结构的合理性,文 中定性地证明了其输出与输入之间近似呈连续映射关系,并给出了一个6机2 2节点试例系统的结果。     

使用Socket实现暂态稳定的并行网络计算

基于网络计算的思想,提出使用Socket实现大电网暂态稳定分析与控制的并行网络计算方案,并又在Windows操作系统下采用Visual C 开发了程序原型,给出了程序开发流程和若干关键技术,如多线程技术、自建CBlocking Socket类、通过中心管理机的协调实现计算机节点的同步。将该原型进行了模拟计算,对程序作了初步测试,验证了该方案的可行性及有效性。     

Computation efficiency of parallel systems related to granularity and application form in power system calculations

Many techniques for enhancing the calculation speed of power system analysis by utilizing parallel systems have been proposed. However, the speedups gained in these systems have been small compared to other applications such as circuit simulation, mainly due to the smallness of the problem size of power calculations. The abovementioned studies concentrated on “space parallel computing,” and the parallel implementation granularity is therefore fine due to the inherent size of power system calculations. In this paper, we first study the effect that the ratio of data transmission time to calculation time per grain has on the speedup of total calculation. We show that the smaller ratio raises the efficiency of parallel implementation. Coarser granularity of the problem generally yields smaller ratios. Thus, it is shown that attaining a coarser granularity is important. In power system calculations, the method of time-domain parallel computing produces larger granularity. Another application form which results in much coarser granularity is multiple case analysis. We studied the application of these parallel approaches to transient stability analysis using an MIMD (multiple instruction stream, multiple data stream) distributed memory parallel processor system. On a 16 PE system, we attained a speedup of 6.3 in time-domain parallel computing and a speedup of up to 15.8 in multiple case parallel analysis. These values are much larger than the speedup in space parallel computing, which was less than 2.0. © 1997 Scripta Technica, Inc. Electr Eng Jpn, 119(3): 14–26, 1997     

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。     

Synthesis of excitation controllers for synchronous generators setting specified stability margins in the under-excited operating region

A design procedure of field controllers for synchronous machines is presented. A prescribed enlargement of the stable operating domain in the P-Q plane and an aperiodic type of instability for the system under steady-state instability conditions are assumed as performance specifications. The effectiveness of the proposed design procedure is validated by digital simulations on a single machine infinite bus-bar system.     

基于改进数据结构的电力系统暂态稳定并行仿真

通过分析电力系统暂态稳定问题的特点,提出了一种新的采用隐式积分联立求解法的空间分块并行算法。为了避免联立求解法存在的编程复杂的不足,设计了一种易于并行求解的数据结构。采用这种数据结构减少了算法求解过程中的非零注入元,简化了编程,并且使得现有的并行程序中的一些串行计算部分例如残差修正的计算实现了并行化。对实际运行的华中电网的仿真计算表明,最高的仿真加速比达到8.34,充分证明了所提出的算法和数据结构的有效性。     

基于等值的电力系统机电暂态仿真并行异步算法

提出了一种基于等值的机电暂态稳定并行异步仿真新方法。该方法将系统按地理位置分区后的各子系统在每一时步进行相互等值,每个子系统利用其他子系统传递来的等值信息进行独立迭代计算;在每一时步的迭代过程中,各子系统只需1次相邻子系统的预测等值信息和校正等值信息;采用异步并行策略进行子系统间的等值信息传递和迭代,及时更新等值信息,从而加速迭代收敛。多个算例表明,文中的方法具有较快的计算速度和较高的计算效率,并具有工程可接受的仿真精度;对于一些大规模的实际系统,已实现实时或超实时仿真速度。