利用网络等值进行图降维的图注意力暂态功角稳定评估模型

省级以上实际大电网节点众多,用于电网暂态稳定评估的深度学习模型输入特征空间面临维数灾,训练成本高且泛化能力难以保证,成为该类方法难以应用于实际大系统的一个瓶颈。针对这一问题,提出了一种面向稳控校核、利用网络等值进行图降维的图注意力深度学习暂态功角稳定评估模型。首先,建立全网发电机图,基于转子惯量等决定暂态功角稳定的关键参数构建其节点相似度,并利用节点相似度改进发电机图的边权重;作为一种领域知识嵌入方式,借鉴电网动态等值思路,对待研究稳控系统所涉及区域以外的网络部分,基于发电机图和分层聚类算法进行分区,将所形成分区对应成等效节点形成降维发电机图,并建立原图到降维图节点、边权重参数的映射,实现对原输入空间的降维。最后,以降维图作为输入建立图注意力深度学习模型,实现对复杂网络的暂态功角稳定评估。在南方电网某实际稳控系统算例上进行对比分析,验证了模型的有效性及准确性。

适用于级联型电力电子拓扑电磁暂态仿真的N端口网络通用等效建模方法

级联型电力电子设备复杂的拓扑结构给电磁暂态仿真带来巨大的计算压力。常见的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的等效建模方法相对成熟。然而,近年来出现大量复杂的新型级联型拓扑,目前仍缺乏通用的等效建模方法。为此,该文提出一种适用于任意拓扑N端口子模块、以任意级联方式组成的电力电子设备通用等效建模方法,利用状态空间表达式的形式将原始电路经数值积分代换后的端口特性提取出来,再根据得到的状态空间表达式反向构造等效电路模型。算例分析表明,所提方法不仅能消去子模块内部节点、提升仿真效率,还可自定义子模块拓扑结构和级联方式,相比传统等效建模方法更加灵活、通用,已有的MMC等效建模方法可以视为本文所提通用方法的一种特例。

电力系统电磁暂态仿真中异步电动机的机-网解耦模型

电力系统电磁暂态仿真中,常用异步电动机模型来代表动态负荷模型。然而,由于异步电动机数量众多和电机-电网接口方法的局限性,传统异步电动机模型很难兼顾仿真效率和数值稳定性。针对这一问题,该文提出一种用于电力系统电磁暂态仿真的异步电动机负荷解耦(induction motor load decoupling,IMLD)模型。该模型结合异步电动机等效电路和LC传输线时延,构造出具有天然时延的电机-电网解耦接口,从而将异步电动机与外部电网解耦,异步电动机的迭代求解过程无需与外部电网同步求解。根据负荷节点给定的潮流有功和无功功率,通过求解等效电路方程并配置IMLD模型参数,使仿真功率结果与潮流计算给定负荷节点功率相匹配。测试算例结果表明,所提IMLD模型可有效减少网络方程迭代次数,同时具备较高准确性和仿真效率,且具备良好的数值稳定性。

单相自适应重合闸相位判据的研究

自适应自动重合闸技术具有诸多传统重合闸技术所不具有的优势。提出了一种新型区分输电线路单相瞬时性故障与永久性故障的方法。当瞬时性故障发生时 ,短路点电弧熄灭后 ,在恢复电压阶段 ,断开相电压的大小及其相位都与永久性故障情况有本质不同。在详细分析断开相电压工频分量组成部分的基础上 ,利用它们的相位特性 ,提出了单相自适应重合闸的相位判据 ,并针对输电线路的实际参数、运行方式以及故障条件对判据的影响做了详尽分析 ,结果表明 ,相位判据可以准确判定故障性质。该判据方法简单、可靠 ,而且仅利用单端电气量 ,易于实现。

电力系统机电暂态和电磁暂态混合仿真接口算法

传统的机电暂态或电磁暂态程序在分析日益复杂的大规模电力系统时,已开始显露出各自的局限性。将两者联合起来进行混合仿真,可以较好地解决仿真的规模、速度和精度的协调问题, 这为研究电力系统的稳定性和动态特性提供了新的解决思路。文中系统研究了混合仿真中的接口算法,对机电侧和电磁侧的等值参数求取、等值电路形式及变换、电磁侧的基波等值复阻抗求解方法、机电侧正负序阻抗不等引起的不对称、电磁侧离散序列的基波提取等问题进行了深入分析,并且给出了具体的实现方案,为混合仿真平台的程序设计提供了坚实的理论依据。

含源网荷的智能配电网运行仿真平台研究及应用

考虑配电网存在的源网荷不对称现象、特殊网络结构的基础上,建立了配电网常规元件及分布式电源的稳/暂态模型。针对智能配电网三相不对称的特性,研究了智能配电网相关的三相潮流算法、三相短路电流算法以及三相时域仿真算法。最后,开发了基于OPEN3200系统接口的智能配电网运行仿真平台,并在南京河西新城进行了成功应用,验证了所提方法及研制系统的合理性、有效性。

电力系统电磁暂态实时仿真中并行算法的研究

该文从软件开发的角度出发,提出了一种解决电磁暂态实时仿真问题的分网并行算法。算法中采用"节点分裂"进行网络分割,采用子网内部节点电压方程与子网之间边界点电压相等的关系联合求解网络,并结合长输电线解耦法,在电科院开发的实时仿真器ADPSS中实现了电磁暂态分网并行计算,使网络中任意点都可以作为边界点进行网络分割。该算法不但能保持长输电线解耦法并行计算的较高并行效率,还能提高分网并行的灵活性。实际系统的计算结果表明:文中所提出的网络并行算法是正确和有效的;节点分裂法即可用于交直流电力系统实时仿真分网并行计算,以实现交直流系统实时仿真。也可应用于电力系统电磁暂态仿真与机电暂态仿真接口计算中, 实现电力系统电磁暂态仿真与机电暂态仿真的混合仿真。

基于机电暂态-电磁暂态混合仿真的电网合环分析计算系统

为了提高电网的安全运行,开发了基于机电暂态-电磁暂态混合仿真原理的电网合环分析计算系统。利用机电-电磁混合仿真原理,提出了基于最大级数搜索算法的电磁网络自动划分方法,实现了机电暂态模型自动转换为电磁暂态模型的功能,并完成了地理图与厂站图相关联的功能,方便用户操作的同时提高了合环计算结果的准确性。利用开关统计功能,可以得到系统不同时刻的合环情况。通过对新疆喀什地区电网的合环仿真计算,其结果表明该系统能够提高合环操作的准确性,为合环操作提供了重要依据。

三相不对称电力网络暂态的解耦仿真－αβ0分量法的推广运用

本文通过对三相不对称电力线路α、β、０相之间弱耦合的补偿，建立了以α、β、０电流、电压分量表示的这类输电线路行态的解耦仿真模型；对故障／操作及Ｙ０／△型联络变压器，则通过一组阶数不高的线性方程组，保留了α、β、０相之间的强耦合；并通过适当的节点编号，提出了一种适于并行计算的网络解耦算法。通过算例，证明了所提模型及算法的正确性。

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常微分方程组的并行预测－校正算法，并用此算法在四ＣＰＵＴｒａｎｓｐｕｔｅｒ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。

适应城市配电网源网荷三重不对称的智能配电网运行仿真平台研究与应用

城市配电网源网荷三重强不对称性日益凸显,配电网粗放式经验型调度亟待解决,尤其是故障自愈和负荷转供路径选择缺乏有效依据,因此,在建立配电网常规元件及分布式电源的稳/暂态全三相模型的基础上,研究智能配电网相关的三相潮流、三相短路电流算法以及三相时域仿真算法,采用新型软件平台图模一体化开发方案开发适应城市配电网源网荷三重不对称的"智能配电网运行仿真平台",利用三相潮流计算获取网络状态、三相静态电压稳态仿真技术判断网络稳定性、时域仿真技术研究源网荷各种扰动下的暂态过程、基于边界条件和矩阵变换的节点电压短路计算模拟网络故障,为主动配电网的运行方式安排和故障处理提供风险预警和决策依据。最后,在南京河西新城建成的智能配电网精细化调度示范工程中进行了成功应用,验证了所提方法及研制系统的合理性、有效性。

暂态稳定分布式仿真计算的改进算法

电网互联和电力系统市场化发展趋势对暂态稳定分布式计算提出了要求。文中研究了电力非线性网络暂态稳定分布式仿真算法的计算效率问题,指出算法的瓶颈主要是子系统边界值的迭代求解计算,提出了改善非线性网络分布式求解效率的交接变量估计法,进行了数值验证,并与适于线性网络求解的并行处理方法、已有的电力网络暂态稳定初值估计法和交接变量调节法进行了比较。数值实验表明,文中提出的方法可在较大程度上稳定地改善暂态稳定分布式仿真分析的计算效率,与电力市场条件有一定的适应性。

可控串联补偿神经网络广义逆系统控制方法的数字仿真研究

本文介绍了提高电力系统暂态稳定性的可控串联补偿 (TCSC)神经网络广义逆系统控制方法 ,以及该方法在数字仿真软件 NETOMAC○R中的实现过程 ,并对含有 TCSC的实际多机电力系统进行了数字仿真。结果表明 ,这种方法具有良好的暂态稳定控制效果 ,而

电磁暂态仿真模型敏捷生成方法研究

大型工业企业电网开展仿真建模时,根据描述电网结构的图形文件搭建仿真模型。针对这种情况,为提升仿真建模的效率,避免繁琐的手动建模过程,提出了一种电磁暂态仿真模型敏捷生成的新方法。首先,构建一种基于卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)的识别模型,用于识别图形文件中的电力元件;其次,基于矢量缓冲区提出一种判断电力元件连接关系的方法,用于识别元件之间的电气连接关系;最后,利用计算机程序生成相应的电磁暂态仿真数据文件。算例测试结果验证了所提方法的有效性。

互联多端口电力电子变压器的建模与仿真技术

随着分布式能源的大量入网以及直流负荷的增加,多端交直流配电网成为未来发展的趋势,多端口电力电子变压器成为其核心设备。采用串联H桥拓扑结构的多端口电力电子变压器中因含有大量的全桥模块以及DAB模块,同时开关频率较高等诸多因素,导致多端口电力电子变压器的开关器件的仿真非常困难。尤其是多台电力电子变压器互联的交直流配电网场合下,系统仿真几乎不可能完成。针对上述问题,提出了一种暂态平均模型,通过对多端口电力电子变压器进行建模与化简,稳态时采用解锁模型进行仿真,可以支持多端系统的协调控制等系统级的研究与仿真验证;故障时通过解锁等效电路与闭锁等效电路的切换完成系统的故障仿真,提高了仿真速度。最后通过系统直流故障下的仿真对比,证明了所提模型的正确性。

直流配电网电磁暂态仿真并行算法研究

针对在直流配电网快速发展的情况下日益增长的直流配电网仿真需求,对直流配电网仿真电磁暂态仿真并行算法进行了研究。开发了直流配电网电磁暂态仿真程序,搭建了光伏电池、锂电池、VSC变流器、直流变流器和交直流负荷等元器件的电磁暂态仿真模型。针对直流配电系统电力电子装置多、电力开关的控制逻辑复杂等特点,提出了适用于控制系统仿真的延时解耦并行算法以提高防真效率,对仿真程序进行了并行优化。最后,利用双端直流配电网算例对所开发的仿真程序和所提出的并行方法进行了测试。研究结果表明,该程序能够对直流配电网系统进行准确、高效的仿真,所提出的延时解耦并行算法是也正确的而高效的,在保证计算精度的基础上,有效提高了仿真程序的效率。

控制技术渗透下电力系统电磁暂态仿真方法

由于分布式电源及电力电子等新型电力技术的不断发展,电力电子技术的不断渗透将成为未来电力系统的发展趋势。鉴于电力电子元件导致的网络拓扑突变以及其自身的非线性特性会对电磁暂态模型和算法提出了新要求,总结传统电力系统电磁暂态耦合算法,并在此基础上分析算法在应用中会遇到的问题和挑战。从电机模型处理和针对电力电子网络的插值方法等几方面介绍电磁暂态仿真的进展,并汇总消除数值振荡的典型算法及针对大电网的几种并行算法。

多有源桥型电力电子变压器简化电磁暂态等效模型

电力电子变压器是柔性直流配电网的关键设备,其高频特征导致仿真步长小,在多有源桥等场合下其详细电磁暂态仿真效率依然较低,需要进行提速。文中提出了一种级联H桥型多有源桥电力电子变压器简化电磁暂态等效模型,分析了多有源桥的结构特征。对于级联H桥慢变电路,采用开关函数模型划分电路状态;对于多有源桥快变电路,以广义状态空间平均法为基础,实现傅里叶分解并保留关键次谐波特征的等效。此外,提出了不同级联方式下端口电气值处理方法,在保留精度的前提下提升仿真加速比。在PSCAD/EMTDC中实现了输入串联输出并联型多有源桥电力电子变压器的详细模型和简化等效模型建模。仿真结果表明,与详细模型相比,简化电磁暂态等效模型具有相似的精度和更高的效率。

VSC阻抗频率特性检测技术研究

以'变流器-电网'系统的模型为基础,在控制模型及参数未知和假设条件下,基于硬件在环仿真提出用于检测直驱风电机组阻抗频率特性的方法。首先利用现场直驱风电机组控制器和实时数字仿真(real-time digital simulation,RTDS)系统搭建仿真平台,并对其参数指标进行校核;其次在电磁暂态仿真中采用扫频法和离散傅利叶变换(discrete fourier transform,DFT)得到直驱风电机组的阻抗频率特性;然后通过分析控制参数调整和运行方式变化对阻抗频谱的影响揭示风电汇集地区电网发生网络谐振的机理,并给出相应的预防控制策略;最后,通过时域仿真对本文所提方法进行有效性的验证。

智能配电网数模混合仿真技术研究

由于分布式电源和电动汽车充电设施的大量接入,配电网由原来单一的电能分配角色转变为集电能产生、传输、存储、分配及优化调度为一体的新型能量交换系统,同时仿真计算规模的日益增长,使得配电网的分析与建模面临了前所未有的问题和挑战。为此构建了智能配电网数模混合仿真技术框架,实现了对分布式电源及其控制系统特性的精确和实时仿真,为配电网规划、运行、研究与试验提供实用的分析技术和仿真手段。