风电场集群并网接纳功率极限计算分析

提出了一种基于静态稳定分析的风电场集群并网接纳功率极限的计算方法.该方法通过计算单风电场并网的接纳功率极限和对应的指标IVQ、IθP,,以此为判定依据求取多风电场集群并网的接纳功率极限.将该方法应用到我国某地区电网,验证了该方法的实用性.     

考虑暂态稳定约束的发电再调度研究

提出了一种暂态稳定的发电机有功调度新算法.通过求取暂态稳定约束下的发电机有功输出极限,将暂态稳定约束转化为最优潮流中的发电机有功出力约束,从而将暂态稳定约束下的发电机有功调度问题转化为常规最优潮流问题进行求解.介绍了电力系统角半径的概念,通过仿真计算轨迹灵敏度,在此基础上可得到系统角半径对各发电机有功输出的灵敏度,该灵敏度信息可用于计算发电机有功输出的调整量.算法实现简单,可处理多个预想故障.在10机新英格兰典型电力系统上的算例分析验证了新方法的有效性和合理性.     

交直流电力系统暂态安全稳定在线紧急控制策略并行算法

针对在线策略优化约束和控制措施考虑不足以及计算速度无法满足在线要求等问题,基于参与因子、综合电气距离、无功电压灵敏度及安全稳定裕度,提出了直流系统功率紧急调制、切机、切负荷和局部电网解列的量化控制性能指标和两阶段在线策略优化集群计算方法。在各阶段计算中,依据控制措施性能指标进行措施组合,形成计算任务,按控制代价对计算任务排序形成调度队列,提交集群系统进行并行计算。首先计算暂态功角稳定紧急控制策略,实现直流紧急调制与切机和匹配切负荷的协调;然后,在暂态功角稳定策略的基础上,进行暂态电压和频率安全稳定策略的计算,实现暂态功角稳定控制与暂态电压和频率安全稳定控制的协调。仿真实例验证了算法的有效性。     

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。     

基于风险理论和模糊推理的电力系统暂态安全风险评估

在概率论的基础上将风险理论和模糊推理应用于电力系统暂态安全风险评估,利用特定的严重度函数将故障后系统的频率最大偏移、电压最大偏移、功角稳定裕度和故障切除时间裕度进行量化,得到量化的风险指标;将量化的频率风险指标和电压风险指标相结合,通过稳态模糊控制器计算故障的稳态指标,将量化的功角裕度指标与故障切除时间裕度指标相结合,通过暂态模糊控制器计算故障的暂态指标;通过两者的加权综合得到系统的综合暂态稳定指标.在此基础上开发了暂态安全风险评估软件,并以新英格兰39节点系统为例计算三相线路永久性接地故障各风险指标并排序,说明了该方法的有效性和合理性.     

一种基于故障轨迹的暂态能量裕度计算方法

基于系统故障轨迹求取系统暂态能量裕度可以解决暂态能量函数法的模型适应性问题,在电力系统暂态稳定评估中具有重要意义.深入研究了去掉线性路径假设导致的部分区间内无法沿故障轨迹计算暂态势能的问题,并提出以故障清除时刻为暂态势能参考点和补偿裕度的概念,给出了一种沿故障轨迹的暂态能量裕度计算方法.仿真计算表明了该方法的有效性.     

风险指标与灵敏度相结合的重合时序策略协调

暂态功角和电压稳定视角下得到的重合时序策略冲突时,需进行协调。将改变重合时序而引起的表征系统特征的指标变化量定义为暂态功角或电压稳定问题对重合时序的灵敏度。考虑系统运行方式、故障发生概率、故障位置、故障类型和重合闸成功率等不确定性因素计算基于时间裕度的暂态稳定风险指标。在此基础上,提出了一种综合重合时序灵敏度和暂态稳定风险指标的重合时序策略协调方法。大量仿真表明该方法有助于权衡重合时序整定方案对暂态功角稳定和暂态电压稳定的影响。     

大规模风电接入对电力系统暂态稳定风险的影响研究

大规模风电接入电网可能影响电网运行状态,造成系统暂态稳定特性改变,量化大规模风电接入对电力系统暂态稳定风险的影响,是保证风电消纳和电网安全的重要课题。在研究系统暂态稳定性分析中的风电模型和电网故障严重程度的基础上,提出一种评估大规模风电接入的电力系统暂态稳定风险评估方法。该方法充分计及风电出力与系统故障状态的随机性,并基于效用理论,以调度员对功角偏差的感知效用为度量指标,建立用非线性效用函数量化故障的严重程度,同时对系统暂态稳定风险指标的计算方法与流程进行了详细研究。将该方法应用于新英格兰39节点系统,对比研究了不同并网容量和并网点对暂态稳定风险的影响,仿真结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

电力系统暂态稳定概率评估新策略

提出一种基于修正暂态能量函数法的暂态稳定概率评估新策略。该策略的优点在于:它只需对系统中很小一部分的严重故障进行暂态稳定计算,求取其临界切除时间,因而能够极大地减少计算量,提高暂态稳定概率评估的效率。在159机1660节点的华北电力系统上的算例说明了该评估策略的有效性和实用性。     

基于辛龙格-库塔-奈斯通方法的电力系统暂态稳定性并行计算方法

并行计算是实现大规模电力系统实时分析计算及控制的有效途径。将s级2s阶的辛龙格–库塔–奈斯通方法用于经典模型情况下的电力系统暂态稳定性计算中,利用矩阵分裂技巧以及矩阵求逆运算的松弛方法,推导出了一种新的暂态稳定性并行计算方法,该方法具有内在的时间并行特性和超线性收敛性。基于IEEE 145节点系统的仿真结果表明,该算法在保持相同或更高计算精度的前提下,具有与传统的时间并行严格牛顿计算方法相当的收敛性。     

一种基于OpenMP和MPI的非序贯蒙塔卡罗暂态稳定评估的动态混合并行化方法

为了提高暂态稳定性分析中非序贯蒙塔卡罗串行算法的计算效率,提出并实现了一种基于OpenMP和MPI的风险评估混合动态并行算法。利用动态规划规则将蒙塔卡罗抽样样本点以MPI方法分配给计算机集群上的多个PC进程,再在各进程内采用多线程的并行计算模式对系统故障的分析处理的循环部分进行OpenMP并行分解。大量实验模型的测试和数据分析表明,在保证准确度的前提下,算法取得了理想的并行效率,普通集群最高达到了3.28倍的加速比,混合集群最高达到了5.06倍的加速比。     

基于Linux集群的电力系统并行仿真系统

在电力系统继电保护研究中,经常需要进行各种系统模型、运行条件和故障条件下的大量暂态仿真计算,因为计算量巨大,所以这种计算在PC机平台上往往要耗费相当长的时间.作者开发了一种基于Linux集群的电力系统并行仿真系统,该系统基于MPI并行编程模型,其中的集群硬件系统利用现有PC机硬件资源和网络资源以较低的价格获得了较高的计算速度.算例表明,本文开发的系统大大提高了计算速度,缩短了计算时间.     

考虑暂态稳定约束的极限传输容量分布式并行体系结构设计

针对预想故障集下,考虑暂态稳定约束的极限传输容量(total transfer capability,TTC)评估问题,以快速、高效地得到大规模互联电网的稳定极限,实现在线应用为目的,设计了一种分布式并行计算框架。研究了暂稳约束TTC评估的基本计算流程以及系统的整体体系结构。提出了一种优化的工作站群分布式并行计算模式。研究了系统设计中的一些关键子模块。所设计的分布式并行计算平台不仅能够方便地集成到现有的动态安全评估(dynamic security assessment,DSA)系统,同时还可作为离线仿真培训工具,对电力系统的特定情况进行更为详尽地分析。     

基于PC机群的电力系统机电暂态仿真并行算法

在电力系统的动态稳定在线评估和实时仿真计算中，并行处理是一种非常有发展前途的技术。许多种类的并行算法已被提出，并在不同类型的并行计算机上实现。由于具有性价比高、升级和扩展性能好的特点，PC机群并行计算机吸引了越来越多的注意力。本文综述和讨论了几种机电暂态并行算法，特别是在PC机群上实现这些算法的有利和不利条件。本文讨论的并行算法包括：网络分割、线性方程并行求解、牛顿类算法和一些时间并行算法。     

基于风险的暂态稳定性安全评估方法在电力系统中的应用

介绍了基于风险的安全性评估方法的基本原理以及如何获取线路发生故障的概率和故障导致暂态失稳的概率，还介绍了暂态失稳的后果模型，并在此基础上建立一完整的风险指标。暂态稳定性风险评估能够为安全性和经济性之间提供联系，为更准确地分析电力系统提供了方便。最后结合阳城电厂向江苏电网送电的实例，说明了该方法在江苏电网中的应用。     

基于典型故障集的暂态功角稳定近似判别方法

为适应特高压电网安全风险的新特征,需要研究考虑系统暂态功角稳定的风险评估评价方法。现有电力系统暂态功角稳定性判断方法计算量很大,无法满足特高压电网风险评估的计算要求。研究了影响系统故障后暂态功角稳定的因素,基于EEAC法推导了这些因素对于系统临界稳定性的灵敏度,进而设计了在已知典型故障临界稳定信息条件下近似判断边界条件变化后近似场景下暂态功角稳定性的方法。最后设计了考虑电力系统暂态功角稳定的风险评估流程,为特高压电网风险评估提供了新的思路。     

基于支路分割和区域迭代的暂态稳定性仿真并行算法

针对市场条件下电力系统暂态稳定性仿真计算问题,应用基于支路分割的系统分裂方法,对子系统间协同完成暂态稳定性仿真分析的并行算法进行了研究,提出了基于区域迭代的暂态稳定性并行算法.该算法在虚拟异步并行计算平台(VAPP)上得到了实现,并用新英格兰10机39节点系统算例和暂态稳定性仿真程序(TSSP)进行了验证.还考察了在3子系统分裂和5子系统分裂情况下,每积分步上子系统间的通信次数和并行计算加速比.该算法是粗粒度的,在一定程度上可适应于市场条件下的电力系统暂态稳定性分析.     

非解析复变电力系统动态无功点优化配置

动态无功补偿装置在电网中无功补偿的效果很大程度上取决于补偿点的选择。从非解析复变电力系统的动态分析方法出发,指出阻抗模裕度指标是电压稳定性分析最直观的指标,并利用该指标对系统薄弱环节进行一个初步判定。然后分析了系统在暂态扰动下失稳的过程,指出暂态稳定裕度指标是描述系统暂态扰动过程稳定性的最本质指标,利用动态无功补偿装置可以改善此指标。在此基础上,提出了一种结合阻抗模裕度指标和暂态稳定裕度指标的动态无功优化配置方法,比较各种无功配置方案下暂态稳定裕度指标的提升值以得到最优配置方案。通过IEEE39母线系统和广东电网220kV网络算例说明了该方法的有效性。     

N-2组合故障集的暂态功角稳定在线快速评估

大电网中N-2组合故障数目巨大,若对每个组合故障分别进行暂态功角稳定评估,难以满足在线评估的时间要求。基于N-2组合故障中第一个元件故障的暂态功角稳定在线评估结果(裕度和主导群发电机的参与因子),结合第一个元件故障的暂态功角稳定主导群中发电机的有功功率对第二个开断元件有功功率的灵敏度,计算出N-2组合故障的暂态功角稳定严重程度排序指标。通过优先对排序在前位的组合故障进行基于详细模型时域仿真的暂态功角稳定量化评估,直至排序号连续的多个组合故障的暂态功角稳定裕度都大于0,则直接判定排序在其后的所有组合故障均是暂态功角稳定的,从而满足N-2组合故障集暂态功角稳定在线评估对计算速度的要求。实际电网算例验证了该方法的有效性。     

基于Beowulf集群的大规模电力系统方程并行PCG求解

研究基于Beowulf集群的大规模电力系统方程并行PCG求解问题,采用常见的硬件设备和廉价且广为传播的软件构建出Beowulf分布式集群环境,基于这一环境,彻底摒弃矩阵的传统直接分解算法,采用多项式预处理的PCG法并行求解大型稀疏线性方程组.文中方法无需进行任何形式的电网络划分,也无需进行任何的矩阵三角分解和前推回代过程,适合各种类型的大规模电力系统方程的并行求解.本文分别在潮流计算、状态估计和静态安全分析中对大规模电力系统方程实现了并行求解,并获得一定的加速比和并行效率,为大规模电力系统快速、准确的仿真计算和在线分析提供一种可行的新途径.