基于区域分解求解多尺度HVDC地电流场的广义极小残量迭代算法

为准确求解高压直流输电(HVDC)单极运行或故障状态下的入地电流场,需要建立更加贴近实际的计算模型。文中在建模时将接地极的具体尺寸考虑在内,并且将大地模型尺寸增大到上千公里,使得模型更加贴近实际,可以得到更准确的计算结果。考虑到接地极和大地区域尺寸的差距,模型属于多尺度模型。针对多尺度模型,文中采用重叠型的区域分解法,将包含接地极在内的小区域从整体模型中分解出来,独立建模求解。选取虚拟边界上的电位为迭代变量,将整个问题最终转化为非对称实数线性方程组。针对区域分解的迭代,文中基于Arnoldi正交化和广义极小残量法(GMRES)的数学原理,推导了不具体求解线性方程组系数矩阵的GMRES迭代算法。经验证,GMRES迭代算法是比直接迭代和超松弛迭代更加高效可行的迭代算法。最终通过计算得到了更加准确的HVDC入地电流场分布,通过与现有文献的比较发现考虑接地极具体尺寸对计算结果存在一定影响,另外,文中的算法也为多尺度恒定电流场的计算提供了一种新的计算方法。     

基于有限元的电场区域分解法的广义极小残量迭代算法

提出用基于有限元的区域分解法计算三维多尺度电场的思路,在有限的计算资源下,同时获得大尺度模型区域和小尺度模型区域的高精度计算结果。针对区域分解法迭代算法收敛速度慢的问题,在没有区域分解法系数矩阵的情况下,导出区域分解法的广义极小残量(GMRES)迭代算法,提高了迭代效率。利用二维电场有限元模型,验证了区域分解GMRES迭代算法的正确性,将算法用于计算高压直流输电接地极的入地电流场,同时获得接地极附近和远离接地极区域的电场分布。     

考虑地下各向异性介质的磁暴感应地电场研究

地质勘测资料表明,地下存在电性各向异性介质,因此在研究地磁扰动(GMD)地电场时需要考虑各向异性介质的影响.建立包含各向异性介质的大地电导率模型,研究电性结构不均匀及各向异性介质对地电场分布的影响.结合新疆地区部分数据构建各向异性大地电导率模型计算GMD地电场.通过各向同性大地电导率模型对比,发现各向异性区域内主轴电导...     

地磁场极值预测及磁暴感应地电场有限元计算

基于兰州地磁台的地磁观测数据,利用基于广义帕累托分布（GPD）的超阈值模型对磁暴期间地磁场的水平分量值和分钟变化率进行拟合,并利用轮廓似然函数对地磁场重现水平进行了预测。通过对中纬度地区的5个地磁台重现值结果的综合分析,给出100年一遇和200年一遇的磁暴期间地磁场分钟变化率。利用大地电磁测深数据构建了华北地区三维电导率模型,以地磁场预测结果作为边界条件,通过有限元法得到了不同重现水平下地面电场分布情况和地电场强度范围。     

华北地区大地电性结构三维建模及磁暴感应地电场有限元计算

"三华"特高压同步电网的"东纵"和"北横"两条线路覆盖了我国华北、华中地区多个地块结构和大地断层,地质构造非常复杂。为研究磁暴时大尺度、三维电性结构下的感应地电场分布情形,采用大地电磁测深数据构建华北地区三维电导率模型。利用地磁台站记录的地磁场变化量作为地面边界条件,采用有限元法计算获得了地下感应电流和地面电场的三维分布情况。结果表明,电性结构不均匀会严重影响地面电场的空间分布。结合"东纵"和"北横"位于华北地区的线路区段,给出了拟建变电站之间电位差的变化情况,为进一步计算和评估线路中地磁感应电流的影响打下基础。     

大地电导率横向变化对地磁暴感应电场H极化及地磁感应电流的影响

磁暴感应地电场在输电网、铁路、管线中产生地磁感应电流(GIC),对设备的正常运行产生不利影响。大地电导率的横向差异使磁暴感应地电场在海岸等复杂地质结构地区发生畸变,而"海岸效应"就是H极化情况下的一种典型畸变现象。本文考虑大地电导率的横向变化建立了分块模型,应用有限元法计算了H极化情况下磁暴感应地电流场的分布,定量分析电导率变化系数与地电场畸变现象之间的关系,揭示大地电导率横向差异对地电场分布的影响规律;假设变电站位于分界面附近,讨论电导率变化系数、变电站与分界面距离等因素对线路GIC的影响,为电网GIC的准确计算提供理论基础。     

基于双端电气量的故障测距迭代算法

基于双端电气量的故障测距从理论上来说可消除过渡电阻对测距结果的影响,但是在实际应用中存在线路两侧电气量信息不同步等问题,使得最终测得的故障距离存在一定误差.为此提出了一种基于双端测量信息的故障测距迭代算法,通过引入对端保护的零序阻抗,代入经典测距公式中,再结合本端保护测得的电气量,构建迭代方程从而实现故障测距.PSCA...     

基于自适应区域分解的电磁场有限元求解方法研究

为了高效利用现有并行计算资源、提高电磁场数值分析效率,提出一种自适应区域分解有限元法用以电磁场求解。该方法是在加性Schwarz区域分解法中引入基于度量张量的各向异性网格自适应方法,将h型自适应有限元方法与区域分解方法的优点结合起来,在求解过程中生成对场分布响应更好的网格。为避免子区域独立网格自适应可能导致的悬点,在每步求解结束后对整个定义域的网格进行统一调整。计算过程中的多次子区域划分通过METIS实现,以基于当前网格对计算量在多处理器间进行合理分配。为进一步提高求解效率,在代数方程求解中将区域分解法用作Krylov子空间法的预处理算子。最后通过两个典型数值算例对所提方法在精度和效率方面的性能做了验证。结果表明:所提方法在保证求解精度的同时,所需自由度数目有显著降低(两个算例分别降低50%和36%),计算效率得到有效提高,验证了所提方法的有效性。     

基于经验模态分解算法的永磁直线同步电机迭代学习控制

在永磁直线同步电机驱动伺服系统的迭代学习控制(ILC)过程中,针对由于每次运行时跟踪误差的累积,导致系统出现收敛速度降低甚至发散的现象,提出一种基于经验模态分解(EMD)算法的迭代学习控制方法。首先设计闭环ILC控制器,然后利用EMD算法分解ILC过程中的跟踪误差,筛选并消除其中发散的分量,保证ILC的收敛性,提高ILC的收敛速度。仿真和实验结果表明,与传统ILC相比,所提出的控制方法能够使系统的跟踪效果更好,且保证了伺服系统的输出轨迹在较少的迭代次数下快速精确地收敛到期望轨迹。     

基于异步迭代的多区域互联系统动态潮流分解协调计算

在全局电网分解协调计算中，为增加各子系统计算的独立性，并减小协调计算对通信系统的要求，提出了一种新的基于异步迭代的互联系统分解协调动态潮流计算方法，这种方法允许每个参与分布式计算的子系统自由选择本系统内的Vθ节点，采用内、外两层迭代的方式求解整个互联系统的动态潮流。以各子系统单独潮流计算作为内层迭代，再利用边界条件构造关于边界节点状态量的不动点迭代格式，通过不断修改各子系统相应外边界节点的等值注入作为外层迭代来统一全网潮流解。所提出的算法经IEEE9节点试验系统验证，可获得全网动态潮流解。     

基于广义积分迭代算法的有源滤波器三重变结构控制

针对有源滤波器滑模变结构控制的有差调节问题,提出了一种广义积分迭代控制算法来降低稳态误差,并将该控制算法的输出结果作为滑模变结构控制中的等效控制,形成三重变结构控制器。实验结果表明,该控制方法兼具较快的响应速度和较小的稳态误差。     

大地电导率对GMD感应地电场的影响规律研究

鉴于深层大地电导率参数难以获得,研究GMD感应地电场对大地电导率的敏感性对GIC评估及防护更具指导意义。基于平面波法,研究了不同大地模型对感应地电场的影响规律。结果表明高阻地区出现的感应地电场幅值更大,不同地区东西向与南北向感应地电场大小关系不仅与纬度有关,同时与大地模型特点有关;对于多层大地电导率模型,感应地电场幅值对顶层电导率更敏感,且随着底层电导率的减小,影响规律越明显。     

基于多分辨率分析特性的小波矩量法迭代算法

鉴于传统的矩量法所生成的系数矩阵稠密,条件数和计算的复杂度都高,限制了矩量法的应用规模.而小波矩量法所生成的系数矩阵虽然稀疏,但由于仍沿用矩量法的传统算法,导致条件数反而更高,计算的规模和复杂度仍居高不下.基于小波的多分辨率分析特性,提出了小波矩量法的迭代算法,变矩量法的一次性整体求解为逐次迭代求解.由于每次求解的仅是新增加的小波基函数项,这样在保留了小波矩量法系数矩阵稀疏性的基础上,又极大地降低了矩阵的求解规模,矩阵的条件数也非常低.从矩阵的稀疏性、矩阵规模和条件数三个方面综合地提高了矩量法的效率,并通过实例计算验证了算法的有效性.     

含VSC-HVDC的交直流混合系统潮流统一迭代求解算法

介绍基于电压源换流器(VSC)的新一代高压直流输电(VSC-HVDC)技术,具有可向无源网络供电、不会出现换相失败等众多优点。分析VSC-HVDC输电系统的原理及其中VSC的控制方式。针对不同控制方式下的VSC,分别推导其交流母线及直流系统相应的潮流修正方程式。提出VSC-HVDC交直流混合系统潮流的统一迭代求解算法,并以修改后的WSCC-9节点交直流混合系统的潮流计算为例,验证统一迭代求解算法的有效性。通过该潮流算法分析VSC-HVDC输电系统的稳态特性和有功功率损耗特性。     

求解概率动态调度问题的Benders分解算法

概率动态调度能够协调系统运行的经济性与可靠性,相较于传统确定性方法具有先进性.然而,模型规模庞大、求解困难是该类方法所面临的主要问题.提出了一种基于Bentlers分解的新算法对概率动态调度的大型线性规划问题进行求解.该算法针对各种运行状态之间的耦合关系,依据分解协调的思想,采用Benders分解技术将原问题分解,形成...     

正弦量的采样值联立求解算法

计算机继电保护的算法是为了从离散的，量化了的数字量来反应连续的模拟量。各种算法的本质就是如何解决精度和速度的矛盾，所谓精度是指计算值与实际值之间的误差，速度指在计算时所需数据窗的时间长短。电力系统继电保护反应的模拟量是电压、电流，各种保护原理基本上建立在这些量都是正弦量的基础之上的。因此本文对正弦量进行了数学分析，揭示了Mann-Morrison算法与采样值积算法的内在关系，得出采样值联立求解算法公式。这种算法具有所需数据窗的时间短、计算精度高和不受系统频率偏差影响的优点。     

基于经验模态分解算法的直驱XY平台交叉耦合迭代学习控制

在直驱XY平台系统的交叉耦合迭代学习控制(crosscoupled iterative learning control,CCILC)过程中,由于每次运行时轮廓误差的累积,会导致系统出现收敛速度降低甚至发散的现象。针对这一问题,提出一种与经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)算法相结合的CCILC控制方法。首先设计CCILC控制器,直接降低轮廓误差。然后,利用EMD算法分解CCILC过程中的轮廓误差,筛选并剔除其中的发散分量,提高收敛速度和轮廓精度。仿真和实验结果表明,与传统CCILC相比,所提出的控制方法能够使直驱XY平台系统的轮廓跟踪效果更好,并且使输出轨迹在较少的迭代次数下快速且精确地收敛到期望轨迹。     

基于在线随机张量分解的探地雷达杂波抑制方法

探地雷达(GPR)易受杂波干扰,而传统低秩分解抑制方法的抑制效果差,影响实际应用。张量分解法可将矩阵分解为低秩、稀疏部分,即杂波、目标部分,仅对目标部分进行处理,就可得到更优的抑制效果。为此基于在线随机张量分解技术(OSTD),提出了一种新的GPR杂波抑制方法。通过添加简单的预变换步骤将A扫描数据作为在线随机张量分解的输入量,再经分解获得杂波、目标量,以实现杂波抑制。仿真和实际数据集测试结果表明,新方法的效果优于传统抑制方法。     

基于对角加边模型的多区域无功优化分解算法

基于对角加边矩阵结构,提出了一种新的多区域电力系统离散无功优化分解算法.该方法先将电力系统按照一定的规则进行分区,通过引入虚拟节点构成各区域之间的边界网络,并采用内嵌离散惩罚的非线性原对偶内点法求解.最终所形成的线性修正方程组的系数矩阵具有对角加边结构.由此提出2种分解方法实现各区域修正方程的独立求解,寻找全系统及其各区域的近最优离散解.以IEEE 118节点试验系统和2个实际系统(538节点和1133节点系统)作为算例,通过对集中优化方法和2种分解方法进行比较分析验证了所提出方法的有效性.