电力系统动态仿真的一种改进迭代算法

基于电力系统动态仿真计算中微分方程与代数方程的交替迭代算法,提出了一种新的混合式迭代解法.该方法的基本原理是在延续了电力系统模块化建模及迭代算法特点前提下,将微分方程的求解方法多样化.仿真结果证明,混合式迭代解法应用在电力系统动态仿真计算中,计算结果正确,突破了传统的电力系统各模块计算时使用单一的数值解法的局限.     

电力系统全过程动态仿真技术综述

电力系统全过程动态仿真是将机电暂态和中长期动态过程有机地统一起来进行的仿真计算。通过对电力系统长过程动态稳定特性的模拟分析,了解系统中长期失稳的动态特性机理,对电力系统规划设计以及避免可能发生的大停电事故等有重要意义。对电力系统全过程仿真中遇到的主要问题,包括刚性系统求解特点、典型数值积分算法的优缺点、非线性代数方程迭代解法等做了阐述。最后,对目前国内外主流全过程动态稳定仿真软件所应用的数值算法做了总结。     

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。     

基于预处理共轭梯度法的电力系统机电暂态仿真

把基于不完全LU分解的预处理共轭梯度法(ILUCG)用于电力系统暂态稳定仿真计算,提出了一种与矩阵方程直接求解法相结合的混合算法.该方法采用不完全LU分解对暂态稳定计算中的雅可比矩阵进行预处理,以改善其条件数;对预处理之后的方程组,采用改进的共轭梯度法进行迭代求解,在系统收敛困难的情况下,改用直接求解法求解矩阵方程;在迭代过程中,充分利用当前已有的预处理后的等价雅可比矩阵进行迭代计算,而当雅可比矩阵及相关变量变化较大时,重新计算雅可比矩阵并进行相应的预处理操作,以提高算法的效率和计算速度;多个算例表明,对于电力系统暂态仿真的计算,本文算法的计算速度明显优于直接分解求解法和单纯的ILUCG,并易于在并行计算平台上实现,具有一定的实际应用前景.     

电力系统并行仿真计算的一种新算法

针对电力系统并行仿真算法中的分块对角加边模型,提出了一种新的交替迭代解法。电力系统分成几个子系统和一个协调系统。每个子系统由一台计算机计算,协调系统由一台或多台计算机完成。每个子系统引入两个新矩阵,协调系统引入一个。仿真实例计算结果表明：新方法具有很好的收敛性     

电力系统并行仿真计算的一种新算法

针对电力系统并行仿真算法中的分块对角加边模型提出了一种新的交替迭代解法。电力系统分成几个子系统和一个协调系统。每个子系统由一台计算机计算 ,协调系统由一台或多台计算机完成。每个子系统引入两个新矩阵 ,协调系统引入一个矩阵。仿真实例计算结果表明 :新方法具有很好的收敛性     

电力电子化电力系统随机电磁暂态仿真算法

为了准确高效地反映电力电子化电力系统在参数随机迁移扰动下的运行特性,该文首先分析了基于随机微分方程的电力系统随机动态模型和数值计算方法的基本特点和限制性,并从基本电气元件出发,建立了适用于电磁暂态仿真的参数随机迁移元件动态伴随电路模型。然后,以电阻–电感串联支路为例,解析推导了动态伴随电路模型的数值稳定性特征,进而针对电力电子化电力系统的仿真需求,设计了随机电磁暂态仿真的算法主流程。最后,采用RLC简单电路和三相两电平VSC电路,通过对比EMTP(electromagnetic transients program)确定性仿真和蒙特卡罗多轨迹仿真结果,验证动态伴随电路模型和所提随机电磁暂态仿真算法的正确性与有效性,且对EMTP算法框架直接兼容。     

电力系统暂态稳定计算的一种时间并行算法

介绍了一种电力系统暂态稳定计算的时间并行算法。该算法应用隐式梯形积分法将描述电力系统有关元件动态特性的微分方程转化成差分方程，采用牛顿法对相应的差分方程和网络代数方程进行联立求解。借助于流水线处理技术的思想方法，实现了对暂态稳定计算中多个积分时间步的并行求解。描述了所提出的算法在IBM-SP2并行计算机上的实现方法。通过大型电力系统的仿真计算，对所提出的时间并行算法进行了评估。     

电力系统动态仿真的新模型

针对同步发电机３阶、５阶以及４阶、６阶模型引入新的状态变量，导出电力系统动态仿真的新模型，在采用了摄动方法进行仿真计算时，整个过程没有迭代和矩阵三角分解运算，大大提高了计算速度，文中详细推导了该新模型，并给出了仿真结果，也分析了负荷模型在新算法中的处理。     

大规模电力系统快速潮流计算方法研究

直接法和迭代法是求解线性方程组的两类常见方法,比较了多波前算法（MA）、GMRES算法、FGMRES算法在大规模电力系统潮流计算中的求解效率。经IEEE 118节点、300节点和Poland共7个算例仿真测试表明,基于ILU分解法预条件子的FGMRES算法的内迭代次数较GMRES算法明显减少,但整体求解时间较GMRES算法长;多波前算法的求解速度较二者快。基于PQ分解法预条件子,提出一种GMRES-MA混合算法,在GMRES算法每步迭代过程生成 Krylov 子空间后,利用多波前算法（MA）直接求解辅助预     

复系数牛顿法在电力系统稳定性仿真中的应用

针对中国电力系统稳定性分析中采用的部分恒阻抗、部分恒功率负荷模型,提出了一种复系数牛顿法求解非线性网络方程。该方法用于传统的发电机组和网络方程交替求解的仿真算法,以解决恒功率负荷模型引起的非线性问题。复系数牛顿法避免了重复稀疏算法中的因子表分解过程,同时可以采用简捷的复数数据结构。因而该方法提高了分析速度,也保证了仿真算法的精度。算法收敛后相当于采用隐式梯形法对电力系统进行了一次数值积分。该算法在     

并行仿真计算中的新交替迭代解法

本文针对电力系统并行仿真算法中的分块对角加边模型提出了一种新的交换代解法。电力系统分成几个子系统和一个协调系统。每个子系统由一台计算机计算,协调系统由一台或多台计算机完成。每个子系统引入两个新矩阵,协调系统引入一个,仿真实例计算结果表明,新方法具有很好的收敛性。     

基于隐式梯形–时步保持法的3/12相电机建模

综合电力系统（integrated power system,IPS）包含3/12相双绕组发电机等特殊高阶非线性元件,现有电力系统电磁暂态仿真软件均不提供其仿真模型。为此,采用隐式梯形法对双绕组发电机数学模型进行差分离散化处理,通过定、转子分离迭代,推导出电机等效电路模型,并在PSCAD中建立双绕组发电机仿真模型。应用时步保持算法,将模型的仿真时步划分为计算时步和保持时步,提高了计算速度。最后,构建综合电力推进系统试验平台,发电机空载短路、推进系统调速的试验与仿真结果吻合,验证了建模方法的有效性和所建模型的正确性。研究表明,基于隐式梯形–时步保持算法的建模方法能够准确高效地建立双绕组发电机的仿真模型,可应用于EMTP类仿真软件,并可推广至IPS各类多相电机建模。     

基于VSC的柔性互联电网潮流解耦算法研究

基于交替迭代的交直流潮流计算是柔性互联电网研究的基础,其能灵活适应电压源换流器(voltage source converter, VSC)的各种控制方式,且对成熟的交流潮流计算方法具有良好的继承性。但此算法由于交、直流系统间存在耦合关系,需要交替进行多次迭代。对此,本文首先分析换流器稳态模型及其常用控制方式、直流电网潮流稳态模型,随后推导出柔性互联系统交替迭代法及交替迭代法需要进行多次交替迭代的原因,提出了一种基于VSC的柔性互联电网潮流解耦算法。在不重新划分交、直流系统界限的基础上,通过对VSC有功控制参量的两次处理,继承了交替迭代法优点的同时,可避免进行多次交替迭代,使得潮流计算更加简洁且更贴近实际模型,从而使柔性互联电网潮流计算量大为减小。最后,通过IEEE9节点和IEEE30节点交流测试系统形成的两个柔性互联系统算例,验证本文所提算法的有效性和准确性。     

A novel simplified approach to complexity of power system components including nonlinear controllers based model reduction

Based on differential algebraic (DA) subsystem models of power system components including the nonlinear controllers, which are called component structural complex models, this paper presents a model reduction method (MRM). For the dynamic differential equations, based on the property that the nonlinearity of the controller compensates that of the component completely (or partially), the presented method uses the linear dynamic equations to describe the compensated dynamics. For the algebraic connection equations, the new defined state variables are used to substitute the original state variables for keeping the connection relation invariable. By selecting generators and static var compensators (SVC) as examples, the paper presents the basic procedure of the proposed reduction method for power system component complex models in detail. The numerical simulation indicates that the derived simplified models matches the original one very well in both dynamic response behaviors and the connection relation with the external system.     

不确定条件下电力系统仿真的区间泰勒模型算法

由于模型参数的近似处理和量测误差的存在,电力系统仿真模型参数的数值具有不确定性,特引入区间泰勒模型算法来处理电力系统仿真计算中的不确定性问题,并采用区间泰勒模型来描述模型参数的不确定性,将方程变量变换为区间泰勒模型。区间泰勒模型算法是在普通区间算法基础上引入符号计算的思想形成的,它可在一定程度上记录变量之间的相关性,从而削减普通区间算法由于过估计产生的保守性问题。该文提出一种电力系统时域仿真的区间泰勒模型算法,该算法克服普通区间算法的结果过于保守的缺点,可得到与蒙特卡罗法相当接近的结果,计算量却比蒙特卡罗法要小得多。采用新英格兰10机算例系统的计算结果与传统时域仿真的点值法和蒙特卡罗方法的结果比较,也验证了方法的有效性和应用价值。     

Recursive identification of a nonlinear state space model

The convergence of a recursive prediction error method is analyzed. The algorithm identifies a nonlinear continuous time state space model, parameterized by one right-hand side component of the differential equation and an output equation with a fixed differential gain, to avoid over-parametrization. The method minimizes the criterion by simulation using an Euler discretization. A stability analysis of the associated differential equations results in conditions for (local) convergence to a minimum of the criterion function. Simulations verify the theoretical analysis and illustrate the performance in the presence of unmodeled dynamics, by identification of the nonlinear drum boiler dynamics of a power plant model.     

原-对偶内点法最优潮流在电力系统中的应用

结合电力系统的特性，提出了一种基于稀疏技术的原－对偶内点法求解最优潮流问题，它在处理等式约束和变量型不等式约束时，能够同时处理函数型不等式约束，并且没有新的注入元注入系统。提出了一种新的迭代步长和中心方向的修改策略，同经典的牛顿法最优潮流比较表明，不需要预估有效约束集和进行试验迭代，易于编程实现。     

适用于电力系统暂态稳定分析的网络电压解析算法研究

工程上大量采用数值仿真方法分析系统运行稳定性,通过交替迭代求解微分-代数方程组来评估系统是否稳定,但解析程度低是其固有的缺点。为了弥补这一不足,利用Dommel-Sato迭代,针对不同的负荷模型,提出了一种求解网络电压封闭解的解析方法。该方法可以将暂态稳定分析数学模型中的微分方程与代数方程解耦,使得稳定问题转化为求解全微分方程组,避免了求解过程的交替迭代。在此基础上,利用网络电压的封闭解,提出了一种快速计算系统故障后短期电压的方法。通过与PSD-BPA仿真结果进行比较,表明了所提方法能快速、准确地计算系统故障后的短期电压。