电力系统暂态实时仿真并行算法的研究进展

计算机并行技术和通信技术的快速发展,使得大规模电力系统暂态实时仿真成为可能。介绍电磁暂态仿真和机电暂态仿真所采用的模型和计算方法以及各自并行算法所取得的研究进展和实用效果,讨论了基于网络分割和集群计算机系统的粗粒度并行算法,分析表明该类算法具有较高的并行效率以及较好的发展潜力。     

交直流电力系统分割并行电磁暂态数字仿真方法

针对直流输电系统拓扑结构变化频繁的特点,提出一种交直流分割并行的电磁暂态数字仿真方法,避免了直流输电系统拓扑结构变化对电力系统其他部分的影响。在CIGRE标准算例上所做的测试表明,该方法计算结果正确,计算速度快。该方法具有计算效率高、网络分割灵活等特点。该方法的提出和实现,为进一步解决直流输电系统的电磁暂态仿真的实时性及采用数字仿真系统进行直流输电控制保护装置的闭环仿真试验奠定了基础。     

电力系统实时数字仿真系统介绍

以RTDS为例对电力系统实时数字仿真的历史，原理及功能做了较为全面的描述，列举当前几种较为成熟的实时数字仿真器的特点，并对其中三种从技术进行了比较，对电力工作能够较为深入地了解电力系统实时数据仿真技术有一定的帮助。     

电力系统电磁暂态一机电暂态混合仿真接口实现

作者在关于电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真研究的系列报告之一中曾提出了一种混合仿真的接口方法.在该混合仿真研究的系列报告之二中,作者主要针对电磁暂态-机电暂态仿真接口实现过程中由于机电暂态网络正、负序阻抗不相等引起的机电暂态网络等值导纳矩阵不对称的问题,提出了"节点分裂接口算法",并提出了一种戴维南等值简化法,用于快速计算节点分裂法需要的相关变量.     

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。     

电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真的应用

作者在关于电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真研究的系列报告的前两篇中曾提出了一种混合仿真的通用接口方法以及相关实现算法。在该混合仿真研究的系列报告之三中, 作者主要检验了系列报告一、二中提出的接口模型、接口算法在实际电力系统中的应用效果,包括:IEEE 14节点系统故障后的仿真分析、东北-华北-华中-川渝联网系统中伊敏-冯屯线路安装固定串补后系统次同步谐振的时域分析。仿真结果证明了作者提出的混合仿真的接口方法和模型的有效性与实用性。     

电力系统机—网暂态仿真的并行算法

本文提出了基于电网结构的二维拓扑并行模型和微分方程组的并行预测－校正算法，并用此算法在四ＣＰＵ Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行机系统上实现了单机－无穷大母线系统机－网暂态的仿真。文章对计算复杂性进行了分析，且对其并行性进行了评估，本文算法移植到高速、大规模的并行计算机系统上即可实现机－网暂态实时仿真。     

电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真接口原理

在电力系统仿真中,如果能在一次仿真过程中同时实现大规模电网的机电暂态仿真与部分电网的详细电磁暂态仿真,那么对详细分析系统特性,特别是直流输电、FACTS元件等的特性具有重要的理论价值和现实意义。针对这一问题,笔者在比较电磁暂态仿真和机电暂态仿真模型与方法的基础上提出了一种电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真的通用接口方法。该方法在我国实际电网中的成功应用证明了其有效性和实用性。笔者将分三个系列进行相关讨论,此文为系列报告之一,主要提出了电磁暂态-机电暂态混合仿真的实现原理及接口模型,如接口等值电路的设计、接口交换时序的设计等。     

数字计算机机电暂态与RTDS电磁暂态混合实时仿真系统

将机电暂态计算与电磁暂态计算进行实时接口,在一次仿真过程中同时实现大规模电力系统的机电暂态仿真和局部网络的电磁暂态仿真。还设计了数字计算机与RTDS的混合实时仿真平台,对其中的关键技术进行了研究和探讨,主要包括在进行机电暂态和电磁暂态仿真时如何对对侧系统进行等值以及两部分程序相互接口时的数据交换方式,并提出了解决这些问题的新思路,即构造的等值模型应该能够正确反映对侧系统的运行状态,而对次要因素可以简化。     

关于电力系统电磁与机电暂态混合仿真的研究

针对传统电磁暂态仿真规模不够和机电暂态仿真精度不足,难以满足含高压直流输电(HVDC)和灵活交流输电(FACTS)设备的现代电网的仿真需要,总结和归纳了基于两者的混合仿真如何解决仿真规模、速度和精度的问题.比较了3种仿真技术,着重阐述了混合仿真的关键问题(包括网络的划分、接口的选择、网络的等值、数据通信的时序以及不同类型模型的统一连接等).通过分析混合仿真的发展趋势,指出了实时混合仿真和超实时混合仿真的应用前景.     

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。     

电力系统物理与数字联合实时仿真

提出了结合物理模拟与数字仿真实现电力系统联合仿真的技术.以替代定理为基础阐述了联合仿真的理论基础,并提出了联合仿真系统的总体布局.数字仿真接口用A/D转换通道与受控注入电流源实现,物理仿真接口用基于直流耦合的背靠背变流器结构的放大电路实现.最后通过实验验证了该技术的可行性.     

一种可用于大型电力系统数字仿真的复杂故障并行计算方法

在电力系统在线动态稳定评估和实时数字仿真计算中，并行处理是一种极有发展前途的技术。复杂故障计算是电力系统仿真计算中最重要、计算量最大的部分之一，已经成为大型电力系统实时仿真的瓶颈。由于求解故障端口间等值阻抗的复杂性，传统方法不适用于并行处理。作者提出了一种可用于大型电力系统数字仿真的复杂故障并行计算方法。算法中采用了故障处理局部化、降维网络方程的构造和线性方程组并行处理等多种技术，以减少并行计算量和通讯量。在原有串行程序的基础上，作者在PC机群上实现了复杂故障的并行算法。实际系统的计算结果表明，文中所提出的复杂故障并行计算方法是正确和有效的。     

电力系统暂态稳定性并行牛顿计算方法

提出了一种电力系统暂态稳定性时间并行牛顿计算方法。从理论上 对该并行计算方法进 行了分析和评估，并对其进行了仿真(模拟并行装配)研究。     

复杂电力系统电气故障电磁暂态数字计算方法研究

电力系统电磁暂态的数值仿真研究是一个历久不衰的研究题目，尤其是其时域仿真研究中的Bergeron模型经Dommel实用化改进后，业已成功地应用于著名的EMTP当中，但ENYFP的严重不足在于对各种故障和操作进行暂态仿真前的预处理工作是相当繁杂的。文章针对EMTP使用中的不足，提出了一种普遍适用的电力系统电气故障电磁暂态仿真方法。该方法克服了EMTP由于系统结构或参数改变需要重新计算初始值的缺点，它可以仿真包括串补线路在内的单、双回线路任意点的电弧故障、母线故障、断路器开合和断线故障，并且故障起始角可以设定。新方法可极其方便地对线路故障点序列——系列冲击电流、过电压和谐波分量进行系列数字仿真，亦可极其方便地仿真发展型故障，在线路保护仿真校验和过电压计算等方面极具意义。大量仿真表明，本方法精度高、速度快。     

在IBM-SP2上实现电力系统暂态稳定计算的一种并行算法

本文提出了一种在IBM－SP2并行计算机上实现电力系统暂态稳定计算的并行算法,该算法的核心是对电力系统网络方程实现有效的并行求解。通过对大型互联电力系统算例进行试算,对所提出的算法的有效性进行了分析和评估。     

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。     

基于高度并行松弛牛顿方法的暂态稳定性实时分析计算的并行算法

介绍一种新的用于大规模电力暂态稳定性实时分析计算的高度并行松弛牛顿方法。较详细地描述了用于暂态性计算的时间－ 并行松弛牛方法以及用于收缩导纳矩阵计算的空间并行松弛牛顿方法。并指出,该方法是以电力系统经典模型为基础导出的,但其基本思路完全可以推广应用于电力系统详细模型,关于该方法的算法分析比较,以及实际装配和验证另文发表。     

空间时间混合变步长暂态稳定仿真新算法

本文提出了一种新的电力系统暂态稳定仿真算法。该方法基于事故扰动对系统中不同区域具有不同的影响,对不同的发电机使用不同的积分步长,在积分过程中自动地将大系统分割成一系列子系统,在每步积分或在绝大部分时间里只需求解一个或几个子系统,从而在稳定计算中将一系列高维数方程组的求解螽化成一系列低维数方程组的求解。 这种方法既不同于常规的变步长方法,也不同于一般的固定边界分解方法和混合步长积分方法.通过对一个31机、128节点系统的数字仿真,验证了该方法的有效性.