华东电力系统调度员培训仿真器的动态全过程准实时仿真

本文提出了对调度员培训仿真器中的动态全过程进行准实时仿真的模型和算法。在仿真中，整个动态过程被划分为暂态过程和中长期动态过程两个阶段，并通过加入人工阻尼，实现了暂态过程和中长期动态过程的平稳过渡；为提高仿真速度，在不同仿真阶段采用了与其相适应的参考轴系；引入了一种能对系统变化和仿真误差作自适应调整的自动变步长方法。此外，提出了基于广度优先的快速拓扑方法和局部拓扑跟踪修正的算法，以及基于稀疏技术的快速因子表修正法。     

电力系统全过程动态仿真的实例与分析-- 电力系统全过程动态仿真软件开发之四

经过3年多的研究开发，电力系统全过程动态仿真软件的主体框架结构的设计，机电暂态过程和中长期过程主要模型的建模，软件主要算法的编程都已完成，3个算例的仿真与分析表明，电力系统全过程动态仿真软件的暂态稳定计算功能仿真结果准确。中长期动态过程仿真结果合理，说明软件所采用的积分方法－Gear法可以用来仿真电力系统从快速暂态到慢速中长期动态过程的转换，可以自动变阶变步长，算法数值稳定性高，所开发的电力系统全过程动态仿真软件具备了仿真电力系统从机电暂态到中长期动态过程的能力。     

电力系统全过程动态仿真的数值方法——电力系统全过程动态仿真软件开发之一

电力系统全过程动态仿真是把电力系统的机电暂态过程，中期过程和长期过程有机地统一起来进行仿真。其特点是实现快速的暂态过程和慢速的中长期动态过程的统一仿真。这是典型的刚性系统，需要采用具有自动变阶变步长技术的刚性数值积分方法。在分析了刚性系统求解实质的基础上，采用适用于求解刚性微分方程的数值积分方法－Gear法作电力系统全过程仿真软件的基本算法，并研究根据积分的截断误差控制进行自动变阶变步长技术，构造了基于Gear法的电力系统全过程仿真程序的总体结构。     

中长期电压稳定准稳态时域轨迹追踪方法

提出了基于注入电流模型和节点功率平衡模型的中长期电压稳定准稳态时域轨迹追踪仿真方法,中长期电压稳定的动态过程相对暂态过程较慢,准稳态近似通过忽略暂态过程获得一系列的暂态平衡点来追踪电压变化过程。研究了处理元件极限的方法和更新雅可比矩阵的原则,比较了基于不同网络模型的2种准稳态仿真方法的优势、计算效率和适用范围。实际电力系统的仿真算例验证了上述方法的有效性和正确性,结果表明上述方法在电力系统离线和在线分析中具有很好的应用前景。     

电力系统不同时间尺度仿真对比研究

电力系统的运行需要数字仿真来进行分析。电力系统非实时仿真技术包括电磁暂态过程仿真、机电暂态过程仿真以及中长期动态过程仿真。针对不同的动态过程需要采取不同的仿真方法。在参考已有相关文献的基础上,对电磁暂态、机电暂态、中长期动态过程仿真在步长、数据形式、规模、适用场合上进行了对比分析。以逆变器为例研究了电力电子电路在这3种仿真方法中建模的区别,并在PSCAD/EMTDC和Matlab中搭建模型,用波形更清楚地表明了3种仿真方法的区别,验证了逆变器不同建模方法的合理性,该建模方法可以为其它电力电子电路的建模提供依据。     

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。     

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。     

基于图解蚂蚁系统的配电网动态重构

为了提高配电网运行的经济性,提出一种基于图解蚂蚁系统的配电网动态重构问题的求解方法。求解过程分为离线和在线两个阶段。离线阶段完成拓扑分析,形成同时包含配电网拓扑结构和时段长度两部分的可行解解集,用构造图表示。在线阶段通过模拟蚁群在构造图中的行走过程完成搜索寻优。离线阶段仅需完成一次拓扑分析即可支持在线阶段各时段拓扑结构的求解。在线阶段通过时段延伸方法将搜索空间由可行解解集缩小为较优解解集。仿真算例验证了提出的算法可以有效缩小搜索范围,找到最优解。     

大规模并网风电场的无功电压紧急控制策略

近年来频发大规模风电机组连锁脱网事故,需要深入研究事故发生的机理以及防御该类事故的措施和方法。文中首先基于实际风电外送电网拓扑和参数建模,仿真重演了风电机组连锁脱网事故的暂态过程;分析了该暂态过程中风电机组和无功补偿装置的动态无功响应能力。提出了综合考虑以上动态无功响应能力的大规模风电场全过程无功电压紧急控制策略:在电压跌落期间,风电机组网侧变流器基于电压变化量提供实时动态无功支撑,以缓解电压跌落;在故障切除之前,主动切除部分无功补偿装置来抑制暂态过电压;在故障恢复阶段,根据电压判据重新投入无功补偿装置,为系统提供无功调节能力。最后,通过仿真验证了所述策略的可行性和有效性。     

采用模块化方法的交直流电力系统混合仿真

高压直流输电系统和柔性交流输电系统中大量大功率电力电子设备的应用,使反映不同物理特征的动态过程相互交织在一起。而在仿真过程中要求既能模拟大规模互联系统的机电暂态过程,又能模拟局部响应快速的电磁暂态过程。提出了一种基于模块化的交直流电力系统混合仿真算法。该算法采用分层分区网络分割,对系统中各种动态元件,包括HVDC和柔性交流输电等电力电子设备及其控制器进行模块化处理,应用双向迭代技术,将电磁暂态仿真程序嵌入到机电仿真程序中,以实现快速、准确模拟交直流混合系统暂态过程。在Kundur2区域系统和IEEE10机39节点系统上对该算法进行了仿真测试,并将其结果与EMTDC结果进行了比较,验证了其准确性和有效性。