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Jacobian-Free Newton-GMRES(m)方法的电力系统分布式暂态仿真算法

分布式暂态仿真是实现市场环境下互联电力系统在线一体化仿真分析的有效途径.文中研究了电力系统分布式暂态仿真计算模型,提出了基于Jacobian-Free Newton-GMRES(m)方法的协调求解算法.该算法只需要交换边界母线状态信息,接口简单,实用性强.为了提高算法收敛速度,减少协调求解所需通信次数,提出了自适应预处理和连续修正预处理矩阵、预估边界条件初值及多时步同时协调等改进方法并将其应用于新算法中.测试结果表明,新的暂态仿真分解协调算法收敛快,通信次数少,非常适合在基于广域网络的分布式环境中实现.     

利用Agent实现新的电网后备保护

提出了一种新的利用Agent实现的电网后备保护系统.它优于由传统第Ⅲ段保护构成的后备保护系统,动作更快而且更具有选择性,其自检和纠错能力能减少保护的不正确动作.阐述了:Agent的基本思想,分析了Agent保护通信特点,提出了基于Agent的电网后备保护系统原理结构、算法和IP通信实现,利用电力和通信系统同步仿真平台EPOCHS在一简单电力系统上对所提出的保护系统进行了仿真实现,证明了所提出的方法的有效性.     

求解大规模电网在线稳定评估的广泛内核CVM算法

针对SVM等各类传统算法耗时过长,无法满足在线要求的问题,提出了一种基于广泛内核核向量机(ECVM)的大规模电力系统在线稳定评估算法。首先基于决策树算法对原始特征量进行特征筛选,然后基于ECVM分类器快速给出电力系统稳定状态的评估结果。该算法简化了最小闭包球问题中新球心的计算过程,避免了每次迭代都要解决QP问题,降低了算法的复杂度。在New England 39节点系统和某实际系统下的仿真结果表明了所提算法的优越性,为大规模电力系统的在线稳定评估提供了新思路。     

基于集群机的大规模电力系统暂态过程并行仿真

由于传统的串行计算方法无法满足互联电力系统在线动态安全分析和实时仿真的要求，研究高效的电力系统暂态并行仿真算法及其软件已成为电力系统动态实时仿真的关键。该文基于集群系统，提出一种利用电力系统区域特性的多重化网络划分方案，弥补了传统网络划分算法在计算规模和划分质量上的不足；并提出了一种基于分块思想、消息传递与动态多线程相结合的网络方程分层算法及其实现策略，缩短了网络方程的计算时间，解决了暂态仿真中计算量突增的问题，提高了算法的并行效率和整体性能。同时，文中还简化了暂态稳定算法迭代流程，改进了全局收敛判定方法，有效地减少了算法计算量和通信损耗。实际电网的数值计算结果表明，文中提出的算法计算加速比高，实时性好，因此研制的电力系统动态并行仿真程序能够满足大规模电力系统暂态过程实时仿真、甚至超实时仿真的要求。     

基于开关控制的电力系统广域阻尼控制器

研究了广域阻尼控制器以改善互联电力系统的阻尼和动态稳定性,提出了发电机励磁系统的广域控制算法。该算法用开关控制实现来自远方发电机的转速反馈控制,且考虑了通信时滞。该算法能减小通信时滞的不利影响。励磁系统的广域阻尼控制器以该算法为基础且包含超前-滞后网络。通过4机2区域系统的三相短路故障的数字仿真,测试了该广域阻尼控制器的性能。仿真结果表明,该广域阻尼控制器能改善互联电力系统的动态稳定性。     

10 kV电力线载波通信自动组网算法

为了实现远距离传输,获取更高通信质量,提高通信的可靠性和抗毁性,提出了一种适合10kV电力线载波通信的改进动态路由自动组网算法,其以通信质量最优化理论和非交叠分簇路由算法为基础,并结合相应通信协议实现自动组网的目的。该算法以10kV电力通信网中的主站和子站终端为网络节点,按照通信方式进行逻辑分层,建立初始路由表,并对路由表进行基于通信质量的优化、更新及重构策略设定。在MATLAB环境下对该算法进行了模拟仿真,分析了通信质量和耗时。仿真实验证明,该算法能够实现中压电力线载波通信的自动组网,有效提高网络的可靠性和抗毁性。     

基于模糊自适应PID的广域阻尼控制

广域测量系统提供的发电机转速信号用于附加励磁控制以便改善电力系统阻尼。根据电力系统低频振荡的特点,提出用PD(proportional-derivative)环节补偿广域信号时滞。模糊推理系统根据发电机之间转速差及其导数的大小自适应调节控制器增益;研究了实用的模糊子集和模糊规则表,给出了确定模糊变量取值范围的方法,并用粒子群优化算法确定控制器参数。通过4机2区域电力系统仿真,测试了广域阻尼控制的性能。仿真结果表明,这种广域阻尼控制能有效补偿通信时滞、改善互联电力系统的阻尼。     

电力系统拓扑分析的LU矩阵分解算法

电力系统拓扑分析是电力系统仿真与状态估计的基础。传统的电力系统拓扑分析算法需要进行大量的图搜索与逻辑运算,计算效率较低,无法适应现代大规模复杂电力系统的拓扑分析需要。为实现大规模复杂电力系统的实时拓扑分析,基于电力系统网络支路—节点关联矩阵的LU分解,提出了一种新型拓扑分析算法。该算法不仅具有简化节点间邻接信息处理的性能优势,而且具有以算术运算取代逻辑运算、低运算量、适用于矩阵计算加速技术的效率优势。针对波兰3375-节点测试系统进行拓扑分析,该算法与几种传统算法相比耗时更少。算例分析结果验证了该算法的正确性与良好的实时性。     

OPNET仿真及其在电力系统通信研究中的应用

通信系统构成了电力系统自动化系统的核心,起着重要的支持作用。随着电力系统通信技术的发展,很有必要对电力系统通信系统的网络仿真进行研究。介绍了目前广泛用于电力系统通信研究的网络仿真软件OPNET的工作原理,阐述其在变电站内部通信系统和广域通信网络系统仿真研究的方法,指出了在OPNET中设计扩展模块以适应GOOSE传输需求等有待于解决的问题,为以后的电力系统通信网络仿真研究提供借鉴。     

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。     

电力线通信中LDPC译码器的优化设计与实现

电力线信道的噪声干扰很强,严重影响通信系统性能。文章提出了一种适于电力线通信中LDPC码的译码器硬件结构优化方法,并通过FPGA设计实现。算法的修正过程只包含简单的算术和逻辑运算,便于FPGA实现。本文方案提供的结构与常用的部分并行译码结构相比,节省了大量硬件资源。经软硬件仿真验证,硬件BP实现结构性能接近浮点BP算法,能应用于电力线通信等信噪比较低的传输领域。     

一种电力系统暂态稳定并行计算的优化分区策略

大规模电力系统的区域特性为暂态稳定并行计算任务的优化划分创造了条件。基于分层递归二分法的思想，分析了基于块对角加边策略的空间暂态稳定并行计算的任务划分目标，提出了一种基于区域特性的任务划分策略，将电力系统自然的分层分区特性与并行计算领域的图划分算法相结合，有效地降低了暂态稳定计算中协调系统规模和算法通信量，提高了各个计算进程的负载平衡度和并行计算性能。实际大规模电力系统的算例仿真结果表明，文中提出的方法优于METIS图划分软件，与其划分后计算性能的对比可见，暂态稳定并行计算最佳仿真速率提高超过10%，有效地提高了并行计算性能，为大规模电力系统实时暂态稳定并行计算的实现奠定了基础。     

基于业务的光缆故障危害性分析方法

光缆是电力通信网的主要媒质,承载了大量的电力业务。目前,重要线路的确定方法多采用图论算法,并未考虑线路中承载的业务,不完全适用于电力通信系统。文章结合电力光纤通信的特点,总结了电力光缆故障原因,分析了电力业务重要性、业务性和光缆故障发生概率,得出了光缆故障危害度的计算方法,并通过算例比较结果,证明该方法适用于确定重要的电力通信光缆线路。     

计及通信资源优化的电力线载波通信路由算法研究

基于电力线载波技术的用电信息采集系统实现全网信息可交互,为负荷需求侧响应、预付费管理、配变监测分析等业务的数据和控制指令提供必要的通信通道,是电力系统实现智能化的关键技术之一。随着电网规模的增大、业务类型和数据量的增多,无论是窄带载波还是宽带载波都将呈现出信道资源紧张,传输能力下降的问题。为保障用电信息采集数据的准确可靠传输,基于业务区分服务模型,本文提出一种计及通信资源优化的电力线载波通信路由算法。算法实现了对不同类型业务的快速分组和传输路径区分计算。根据电力线载波通信网络当前资源现状,同时考虑不同业务类型的QoS需求而制定多目标函数,使业务能够全局优化使用通信资源,在一次路由中满足多服务质量需求。通过实验仿真,证明了本文所提出算法在优化网络资源方面具有较优性,并能够有效避免网络拥塞和传输数据丢失的发生。     

基于双端电气量的同杆平行双回线单线故障测距

考虑同杆平行双回线零序互感的影响,针对同杆双回线单回线故障,提出了一种基于故障线双端电气量的故障测距算法。该算法根据同杆平行双回线单回线内部故障的等效序网图,利用相应故障类型在故障支路的电压边界条件导出其测距方程。算法利用了现有分相电流差动保护提供的单回线本端电压和两端电流工频量,原理上与过渡电阻和系统阻抗无关。通过PSCAD/EMTDC软件,仿真计算了不同过渡电阻、系统阻抗和负荷情况下不同故障点发生各种类型故障的测距情况。仿真测距结果表明,该算法应用于同杆平行双回线单回线故障测距时具有很高的精度,并与过渡电阻、系统阻抗和负荷工况无关。     

电力系统暂态稳定分析的内在并行算法研究

本文研究了电力系统暂态稳定分析的内在并行算法。将隐式梯形积分法与波形松弛法相结合，提出了电力系统暂态稳定分析的内在并行算法，并在多Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行计算机上予以实现。算例结果表明，本文提出的算法具有较好的并行性能。     

电力系统并行恢复分区新模型及算法

制定合理的电网并行恢复分区方案可以有效缩短系统恢复时间,而如何构建更为有效的分区模型及算法是该问题的关键。提出了电网并行恢复的分区新模型及快速求解算法。首先根据系统恢复的实际过程,构建了完善的系统并行恢复最优分区新模型;进而,为了克服大型混合整数非线性规划问题求解的困难,提出了分步求解策略:先基于电气距离对待启动机组进行划分和调整;再基于电气距离和潮流追踪算法的负荷分区和调整。所构建的模型相对比较完整,所提算法计算性能好且易于实现,而有望用于工程实际。不同规模算例验证了所提模型及算法的有效性和正确性。     

一种低压电力线载波通信路由方法

低压电力线载波通信信道常常表现出噪声干扰强、信号衰减大、时变性强,直接影响电力线载波通信的范围,降低电力线载波通信的可靠性.文中通过分析低压电力线网络拓扑结构,提出了一种基于Q学习和改进蚁群系统融合的电力线载波通信路由方法.首先采用Q学习算法对电力线网络进行全局搜索得到各路径上信息素初始值;然后利用蚁群算法正反馈收敛机制以及改进后自适应调整搜索策略得到最优路由.将文中算法与两种蚂蚁系统算法进行仿真对比,结果表明,文中算法能更快地建立起网络中主节点到各从节点的路由,并能根据通信信道的变化动态的维护路由,具有很强的抗毁性和自愈性,提高了低压电力线载波通信的可靠性.