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。     

高精度A稳定隐式调谐Taylor级数法在电力系统中的应用

数值计算方法的稳定性和精度是判断一个算法优劣的重要指标。随着电力系统不断发展,对暂态稳定算法的稳定性和计算精度提出了更高的要求。隐式Taylor级数法具有良好的计算精度,但是稳定性比较差。为了提高隐式Taylor级数法的数值稳定性同时又不降低计算精度,本文通过改变隐式Taylor级数法参数的数值,得到了具有A稳定性的高精度隐式Taylor级数算法的计算格式。从理论上证明了在展开式为N阶时该隐式调谐Taylor级数法具有A稳定性同时计算精度也提高到2N阶,并对隐式调谐Taylor级数法的计算速度进行了分析。仿真结果表明该方法在高阶时仍可以保持良好的稳定性和计算精度,该方法可以使用较大的积分步长,能够适应较长动态过程仿真计算。     

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。     

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Taylor级数法暂态稳定计算的解算效益.     

显辛算法在电力系统暂态稳定性计算中的应用

数值仿真计算一直是电力系统暂态稳定计算的一种有效手段之一.特别是针对当前大规模的电力系统离线计算,寻找一种可靠的暂态稳定计算的数值计算方法是很有必要的.为此,文中提出了一类显式辛Runge-Kutta-NystrOm法的辛算法,该算法应用在电力系统暂态稳定性计算中可以避免人为的引入耗散机制,且能够保持系统的结构特征,与传统的龙格库塔法相比具有较好的收敛精度和较快的计算速度,同时能够用较大的积分步长.将其应用在IEEE145节点系统上,该仿真计算的结果表明文中介绍的显辛算法能够显著提高电力系统暂态稳定性计算的精度和速度.     

应用子空间跟踪和递归最小二乘法的间谐波背景下电流基波分量的实时检测

提出一种高精度的间谐波、谐波背景下电流信号基波分量实时提取方法。该方法首先基于高分辨谐波跟踪算法高精度检测电压信号的基波频率,然后基于快速递归最小二乘估计算法求取含间谐波、谐波分量的电流信号的基波分量。高分辨谐波跟踪算法成熟应用于音频信号实时分析,其基于快速逼近幂迭代算法进行子空间跟踪、更新,该算法计算复杂度低,通过分析影响跟踪稳定性的因素,给出了保证计算稳定的实现方法,同时,给出计算阶数、遗忘因子和梯度步长等计算参数的选取原则。快速递归最小二乘估计算法简单、收敛快、计算量小。数值信号分析和IEEE提供的典型实测间谐波信号分析表明：依据给出的计算参数选取原则,应用高分辨谐波跟踪算法能稳定、高精度、快速检测电压信号的基波频率;应用快速递归最小二乘估计能高精度、快速提取电流信号的基波分量,算法稳定、有效。该方法可为实现间谐波、谐波治理提供参考。     

应用子空间跟踪和递归最小二乘法的间谐波背景下电流基波分量的实时检测

提出一种高精度的间谐波、谐波背景下电流信号基波分量实时提取方法。该方法首先基于高分辨谐波跟踪算法高精度检测电压信号的基波频率,然后基于快速递归最小二乘估计算法求取含间谐波、谐波分量的电流信号的基波分量。高分辨谐波跟踪算法成熟应用于音频信号实时分析,其基于快速逼近幂迭代算法进行子空间跟踪、更新,该算法计算复杂度低,通过分析影响跟踪稳定性的因素,给出了保证计算稳定的实现方法,同时,给出计算阶数、遗忘因子和梯度步长等计算参数的选取原则。快速递归最小二乘估计算法简单、收敛快、计算量小。数值信号分析和 IEEE 提供的典型实测间谐波信号分析表明：依据给出的计算参数选取原则,应用高分辨谐波跟踪算法能稳定、高精度、快速检测电压信号的基波频率;应用快速递归最小二乘估计能高精度、快速提取电流信号的基波分量,算法稳定、有效。该方法可为实现间谐波、谐波治理提供参考。     

基于FPGA的高频电力电子装置快速实时仿真数值算法

实时仿真有助于实现工业分布式控制,优化生产过程并实现柔性生产。现场可编程门阵列FPGA(field programmable gate array)凭借高速并行的特点,在实时仿真方面取得了广泛的应用。针对高频动作的电力电子开关器件,当利用变步长算法解决开关动作时刻的偏移问题时,会导致仿真结果出现发散现象,且该算法延长了仿真的计算时间,同时增大了仿真的步长,降低了仿真精度。为实现高精度低成本的实时仿真,提出一种适用于FPGA的快速实时仿真数值算法,通过对传统梯形法中迭代算法的改进,提高了梯形算法的收敛性。在此基础上改进了算法计算结构,使计算时间更加快速稳定。在FPGA开发板中搭建了开关频率为110 kHz的三相逆变电路仿真模型,与传统迭代算法对比,证实了改进后的梯形仿真算法和算法计算结构在高频开关动作下的有效性与实时性。     

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Padé逼近的改进块方法在电磁暂态仿真中的应用

兼顾输电线路电磁暂态仿真的计算效率和数值振荡问题,文中为此采用改进块隐式单步法用于输电线路电磁暂态仿真中。首先,详细地推导出了基于Padé逼近和不同网格分布的改进块隐式单步法的L-稳定格式。经验证改进s级块隐式单步法具有s+1精度,因此当输电线路的状态变量方程的系数矩阵的特征值实部均为负数时,该离散迭代格式就可以采用大时间步长稳定求解传输线的暂态过程。仿真结果表明:改进块方法本身具有数值阻尼,从而可以有效地抑制数值振荡,相较于小时间步长的隐式梯形积分法具有较高的仿真效率。     

动态电压振荡型失稳边界分析与算法研究

提出了全参数空间下的最近动态电压振荡型失稳边界的计算方法。在每次迭代中,采用逐步增长负荷的迭代方式找到振荡型失稳边界,求取失稳边界的超平面法向量。将该法向量作为新的负荷增长方式寻找下一步失稳边界,最终找到系统发生电压振荡型失稳的最近边界及其对应的最危险负荷增长方向。相对于摄动方法而言,该方法将各种因素对于电压稳定域的影响考虑在内,且不需要求取控制参数的海森矩阵,具有计算速度快、精度高的特点。选取系统有功负荷作为控制参数,研究了负荷的不同增长方式对系统振荡失稳边界的影响,并根据超平面的法向量求解出系统发生振荡型失稳的最近边界以及所对应的最危险的负荷增长方向。提出2类电压稳定指标,所提指标有助于综合评估系统动态电压稳定裕度。采用3节点和IEEE 14节点仿真系统对算法的有效性进行了验证。     

一种新的电力系统暂态稳定性计算方法

针对传统数值计算方法存在稳定性和收敛性差的问题,提出了一种新的电力系统暂态稳定性计算方法——辛Runge-Kutta-Nystrm(以下简称辛RKN)法,该算法不存在人为的引入耗散机制,避免歪曲系统本来结构的特征,可用较大积分步长来进行计算,与传统的Runge-Kutta(以下简称RK)法相比,收敛精度好,计算速度快,体现了该类辛算法内在的时间并行特性。在IEEE145节点电力系统运行的测试结果表明,辛RKN法能显著提高暂态稳定计算的收敛精度和计算速度。     

基于插值计算法和变步长滞环比较法结合的MPPT算法研究

针对光伏发电系统中太阳能最大功率跟踪点(MPPT)算法的不足,基于插值计算法和变步长滞环比较法结合,提出了改进算法。该算法有效克服了传统MPPT算法中存在的误判与震荡现象,并提高了算法的精度和跟踪速度,在Matlab/Simulink下进行MPPT控制算法的建模与仿真,仿真结果表明,该算法有效提高了系统的动态响应速度和稳态精度。     

复合扰动下双足机器人位姿修正解耦控制研究

双足机器人在驱动步行中受到活动部件的复合扰动作用容易产生耦合误差,导致解耦控制的稳定性不好,为了提高双足机器人驱动步行中的解耦控制的稳定性,提出一种基于变步长动态平衡反馈调节的双足机器人驱动步行位姿修正解耦控制方法。采用分布式传感器阻力力学采集方法进行双足机器人的姿态参量测量和动态融合处理,构建双足机器人驱动步行位姿修正解耦控制的约束参量模型和控制目标函数,采用Kalman滤波方法进行双足机器人驱动步行的地面环境适应校正和误差修正,采用变步长动态平衡反馈调节方法确定精准的驱动步行姿态参量,实现双足机器人准确的姿态定位和参量解算。仿真结果表明,采用该方法进行双足机器人驱动步行姿态定位控制的准确度较高,环境适应性较好,实现零误差驱动步行,提高了双足机器人的控制品质。     

基于改进连续潮流法的电压稳定极限计算方法

针对电压稳定性分析连续潮流法的计算效率、精度及收敛性问题,提出了一种改进型的连续潮流法。该方法在参数化中,有机结合了物理参数化和局部参数化在不同区域的优点,在校正过程引入了一种新的预测-校正法,在步长控制中,提出了变步长控制函数,极大地提高了算法的计算精度、效率和收敛性。最后通过实例证明该方法可以提高连续潮流法分析电压稳定性的效率,并验证了该方法的有效性。     

STAG-a new unified software program for the study of the dynamicbehaviour of electrical power systems

A program is developed for the numerical simulation of dynamic phenomena in power systems. This program unifies the conventional fields of transient, mid-term and long-term stabilities. The integration algorithm ensures a constant level of accuracy in the calculation of fast or slow transients through a continually variable step and through suitable numerical stability properties. The performance levels reached, both as regards ease of utilization and the size and complexity of the simulated systems, allow the majority of cases to be covered so far as the dynamic system behavior study requirements of the Belgian power companies are concerned     

基于三步隐式Adams法的同步电机阻尼绕组电流计算

提出采用精度更高、绝对稳定域更大的三步隐式Adams法对现有的阻尼绕组电流计算方法(一阶向前差分法,R-K1)进行改进,并分析了初值设置和采样频率对算法的影响,结果表明改进的方法具有对于同步电机阻尼绕组实际电流的更好的跟踪特性。文中以基于PSCAD的IEEE次同步谐振第一标准模型为例,通过仿真验证与对比分析,体现了采用三步隐式Adams法计算阻尼绕组电流的优越性。     

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。     

基于改进经济压差算法的主站AVC的研究

电压质量作为衡量电能质量的指标之一,对电力系统的安全稳定与经济运行至关重要。自动电压控制(AVC)的控制模式分为集中控制和分散控制两类,主站的无功电压控制也有集中与分散两种控制模式。针对主站AVC的分散控制的动态优化控制模块,建立了数学模型,利用改进经济压差算法求得该模型的最优控制策略,最后通过算例验证了该算法的精确性与实用性。