動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)的建模與網(wǎng)格計(jì)算研究.pdf

1、我國電網(wǎng)作為世界上最復(fù)雜的人造工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之一，其安全穩(wěn)定性的研究一直是電力科技工作者們關(guān)注的熱點(diǎn)。本文針對(duì)動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)提出了復(fù)雜電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)安全評(píng)估系統(tǒng)模型，并在網(wǎng)格計(jì)算模式下進(jìn)行并行化數(shù)值仿真。本文的主要工作可概括如下:
　　1.提出了一種廣域電力系統(tǒng)建模和參數(shù)辨識(shí)方法。廣域電力系統(tǒng)建模包括輸電線路、發(fā)電機(jī)和負(fù)荷等三個(gè)重要部分。首先，基于復(fù)功率平衡性指標(biāo)建立了輸電線路數(shù)學(xué)模型，并采用修改的擴(kuò)展卡爾曼濾波技術(shù)和在線核學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行不

2、良數(shù)據(jù)處理和線路參數(shù)快速辨識(shí);然后，對(duì)發(fā)電機(jī)采用隨機(jī)微分方程進(jìn)行建模，并結(jié)合最大似然估計(jì)法進(jìn)行參數(shù)估計(jì);最后，給出了電力負(fù)荷靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型，以及其相應(yīng)的參數(shù)辨識(shí)方法。算例研究表明了應(yīng)用本文輸電線路建模方法可以對(duì)不良數(shù)據(jù)進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)檢測(cè)和輸電線路參數(shù)在線并行化辨識(shí)，驗(yàn)證了結(jié)合廣義卡爾曼濾波的改進(jìn)參數(shù)辨識(shí)方法在發(fā)電機(jī)快速參數(shù)辨識(shí)和靜態(tài)負(fù)荷模型/動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型參數(shù)辨識(shí)的有效性。這對(duì)于未來基于廣域電力系統(tǒng)測(cè)量信息進(jìn)行快速建模具有重要價(jià)值。

3、　　2.研究了基于網(wǎng)格計(jì)算資源靜態(tài)調(diào)度的電力系統(tǒng)并行化暫穩(wěn)計(jì)算方法。該方法基于多區(qū)域電網(wǎng)分解技術(shù)建立相對(duì)通用的并行化暫穩(wěn)計(jì)算模型，并使用一階Adams多步法和改進(jìn)一階Adams多步法對(duì)邊界協(xié)調(diào)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)、基于混合法求解代數(shù)方程組等策略提高了計(jì)算效率。不同規(guī)模電網(wǎng)算例測(cè)試表明新算法具有較高的算法收斂性和計(jì)算速度，多步法參數(shù)預(yù)測(cè)策略的采用可以節(jié)約高達(dá)14.8％的計(jì)算時(shí)間，結(jié)合數(shù)據(jù)文件預(yù)處理等方法可以獲得近似線性加速比。
　　3.

4、提出一種基于網(wǎng)格計(jì)算資源適應(yīng)性調(diào)度的并行化暫穩(wěn)計(jì)算新方法。該方法基于電網(wǎng)“高內(nèi)聚、低耦合”和網(wǎng)格計(jì)算資源異構(gòu)且動(dòng)態(tài)多變等特點(diǎn)進(jìn)行電網(wǎng)區(qū)域分解適應(yīng)性任務(wù)調(diào)度，并基于核學(xué)習(xí)的大電網(wǎng)快速分區(qū)算法、適應(yīng)性指令級(jí)并行、適應(yīng)性數(shù)值積分步長調(diào)整和提前終止仿真、適應(yīng)性多時(shí)步協(xié)調(diào)計(jì)算等方法提高了并行化暫穩(wěn)計(jì)算效率。不同規(guī)模電網(wǎng)算例測(cè)試表明新算法可以更好的挖掘暫穩(wěn)計(jì)算的并行化能力。采用適應(yīng)性分區(qū)、指令級(jí)并行、適應(yīng)性數(shù)值積分步長調(diào)整和多時(shí)步協(xié)調(diào)計(jì)算等性能改進(jìn)

5、措施對(duì)華東電網(wǎng)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)處理器數(shù)目為8時(shí)，改進(jìn)算法的并行計(jì)算時(shí)間比傳統(tǒng)方法縮短了約54.2％，而改進(jìn)算法的總計(jì)算時(shí)間比傳統(tǒng)方法節(jié)省了約40.17％。
　　4.建立了考慮三維協(xié)調(diào)的并行化安全評(píng)估算法。該算法通過電網(wǎng)多區(qū)域并行化方法來保證區(qū)域電網(wǎng)交換功率和計(jì)劃斷面交流潮流的收斂性，引入隨機(jī)擾動(dòng)和蓄意攻擊等策略來生成預(yù)想故障集合，在面向網(wǎng)格計(jì)算服務(wù)框架下進(jìn)行多時(shí)段并行化安全評(píng)估，并對(duì)篩選后比較嚴(yán)重的故障進(jìn)行輔助決策和并行化裕度

6、評(píng)估。通過仿真結(jié)果驗(yàn)證了并行化安全評(píng)估計(jì)算方法的可行性和高效性，可作為大電網(wǎng)安全評(píng)估并行化計(jì)算的一種研究參考。
　　5.提出了一種基于網(wǎng)格計(jì)算模式的動(dòng)態(tài)安全評(píng)估框架和平臺(tái)實(shí)現(xiàn)參考。建立了基于Globus進(jìn)行定制的電力網(wǎng)格平臺(tái)原型系統(tǒng)，分析了原型系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)和計(jì)算任務(wù)處理流程，提出了改進(jìn)的基于.NET的動(dòng)態(tài)安全評(píng)估網(wǎng)格計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)架，開發(fā)了基于.NET的計(jì)算環(huán)境，在單機(jī)/共享內(nèi)存機(jī)/集群機(jī)等計(jì)算資源下自動(dòng)并行化執(zhí)行計(jì)算任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了