电力系统多控制中心之间分解协调暂态稳定仿真计算的研究

论文摘要

随着电网规模的扩大和网络负担的增加,现代电力系统对暂态稳定仿真分析实时性和计算精度的要求越来越高。而电力系统的统一协调性与其分层分区管理、调度的矛盾,使各区域电网数据共享困难,从而传统集中式暂态稳定仿真计算无法进一步提高精度,因此,必须采用分解协调的模式来完成这一任务。本文首先通过对分解协调计算模式的一般性表述,将各种计算模式统一到一张三维坐标图中,并以此为基础,论述了各种计算模式之间的内在关系。本文分析了分解协调计算的数学原问题,并指出由各子系统与协调层之间的上、下行协调量是整个分解协调计算的关键因素。本文根据网络设备的现状和将来的发展趋势,提出分解协调暂态稳定仿真计算需要根据网络设备的发展分期实施。在线外网等值模式是目前能够实现的分解协调计算模式;异步迭代模式需要的网络条件较高,但随着通讯设备可靠性和速度的提高,能够在不远的未来投入应用;同步迭代模式对网络的要求最高,需要网络设备的高度发展,目前其应用前景尚不明了。本文引入缓冲网以提高在线外网等值模式仿真计算的精度,并提出了缓冲网选择标准和公式;改进了传统的EPRIE’动态等值算法,通过建立不对称导纳阵的外网等值算法,得到精度更高的A-EPRIE’算法;提出通过增加外网等值发电机数量提高等值外网的模型精度。本文引入“时窗”、“移窗”,提出“双移窗”策略,并将这些策略应用于分解协调暂态稳定仿真的异步迭代模式以降低通讯频率,增强程序收敛性和仿真精度。通过在协调层中建立各个子系统的诺顿等值模型,建立了简单有效的协调算法,该算法即能满足收敛性要求和计算速度要求,又能满足通讯的数据量要求;理论证明表明通过该算法得到的各子系统收敛解就是全系统的解。本文分析了异步迭代模式和同步迭代模式的异同,以及同步迭代模式和并行计算的关系,利用并行计算的若干成果建立分解协调暂态稳定仿真计算的同步迭代算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 多控制中心之间分解协调计算的目的和意义
• 1.2 控制中心之间分布式计算环境的特殊性
• 1.2.1 子系统计算模型应具有完整性
• 1.2.2 广域网对通讯的限制
• 1.3 多控制中心之间暂态稳定仿真分解协调计算相关研究进展
• 1.3.1 主要研究情况概述
• 1.3.2 分布式计算的研究
• 1.3.3 分解协调计算的研究
• 1.4 本文主要研究目标和思路
• 1.5 本文主要工作和各章内容分布
• 第2章 多控制中心之间分解协调暂态稳定仿真计算模式研究概论
• 2.1 本章引论
• 2.2 分解协调计算系统结构
• 2.2.1 分解协调计算策略概览
• 2.2.2 现有暂稳仿真计算策略与分解协调计算
• 2.2.3 分解协调计算策略的内部演进关系
• 2.3 分解协调计算的原问题数学模型和基本计算模式
• 2.3.1 暂稳仿真计算的原问题数学模型
• 2.3.2 协调量和协调过程设计
• 2.3.3 分解协调暂态稳定仿真计算的三种基本模式
• 2.3.4 三种分解协调计算模式的比较分析
• 2.3.5 基于分解协调策略的暂态稳定仿真与稳态问题比较
• 2.3.6 分解协调计算的时空耦合关系
• 2.4 本章小结
• 第3章 分解协调暂态稳定仿真计算的实时外网等值模式
• 3.1 本章引论
• 3.2 实时动态外网等值概述
• 3.3 在线外网动态等值计算方案的研究
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 缓冲网的选择与建立
• 3.3.3 发电机聚合
• 3.3.4 在线动态外网等值方案
• 3.3.5 通讯短时中断后的处理
• 3.4 外网动态等值算法的研究
• 3.4.1 EPRIE' 等值法
• 3.4.2 EPRIE' 等值法的不足
• 3.4.3 改进后的算法（A-EPRIE' 法）
• 3.4.4 实际应用时需要做的处理
• 3.5 算例研究
• 3.5.1 算例描述
• 3.5.2 等值算法的计算精度讨论
• 3.5.3 外网动态等值计算方案的计算效果
• 3.5.4 本文成果在江西省在线动态安全预警项目中的应用效果
• 3.6 本章小结
• 第4章 分解协调暂态稳定仿真计算的异步迭代模式
• 4.1 本章引论
• 4.2 互联系统分解协调暂态稳定仿真计算的异步迭代模式
• 4.2.1 异步迭代的分解协调暂态稳定仿真模式分析
• 4.2.2 主要算法策略
• 4.2.3 迭代收敛解对全网系统适用性的相关证明与讨论
• 4.2.4 算法流程
• 4.2.5 通讯中断后的处理
• 4.3 IEEE－39 节点算例系统
• 4.3.1 算例系统介绍
• 4.3.2 故障设置
• 4.3.3 协调量的设计和各系统计算模型
• 4.3.4 迭代初值的人为扰动
• 4.3.5 通讯中断情况模拟
• 4.3.6 计算结果的统计和比较
• 4.4 本章小结
• 第5章 分解协调暂态稳定仿真计算的同步迭代模式
• 5.1 本章引论
• 5.2 互联系统分解协调暂态稳定仿真计算的同步迭代模式
• 5.2.1 同步迭代的分解协调暂态稳定仿真模式分析
• 5.2.2 主要算法策略
• 5.2.3 通讯中断后的处理
• 5.3 算例研究
• 5.3.1 算例系统介绍
• 5.3.2 故障设置
• 5.3.3 符号说明
• 5.3.4 仿真结果及比较
• 5.3.5 通讯中断后的对计算结果的影响
• 5.3.6 结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果