[發明專利]大規模電力系統小干擾穩定性的特征值分析系統

有效

• 申請號: 201410366590.X
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104091092B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 趙文愷;嚴正;張逸飛;曹路;李建華;周挺輝;范翔
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;華東電網有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所31201
• 代理人: 王毓理,王錫麟

技術領域

本發明涉及的是一種電力系統仿真及分析技術領域的系統，具體是一種采用三種不同特征值算法的大規模電力系統小干擾穩定性的特征值分析系統。

背景技術

電力系統小干擾穩定性指的是當電網經歷微小擾動后，繼續保持同步運行的能力。電力系統小干擾穩定性一般采用李雅普諾夫第一法作為判定標準。李雅普諾夫第一法指出，如果系統線性化后的狀態矩陣沒有出現零或者正實部的特征值，那么就可以判定當前系統是小干擾穩定的。因此，在電力系統中，特征值計算一直以來都是實現低頻功率振蕩模式的識別、各類穩定控制器的裝配選址和參數優化、運行參數對控制參數的靈敏度分析、在線檢測振蕩數據的模態信息提取等功能的重要前提和基礎保障。

由于電網規模的不斷擴大，自上個世紀80年代開始，電力行業的研究人員就已投入大量的精力到特征值計算方法和小干擾穩定性分析系統的研究與開發中。至今為止，世界范圍內已出現了諸多用于大規模電力系統小干擾穩定性的特征值分析系統，例如：美國太平洋瓦斯與電力公司開發的EISEMAN、美國電科院聯合加拿大安大略水電局共同開發的SSSP、加拿大動力技術實驗室開發的SSAT、德國西門子公司開發的NEVA、巴西電力科學研究中心開發的PacDyn、中國電力科學研究院開發的PSASP和PSD‐SSAP等。

按照待求特征值的數量進行歸類，電力系統小干擾穩定性的特征值分析方法分為全部特征值分析法和部分特征值分析法。雖然幾乎所有的大規模電力系統小干擾穩定性分析系統均包含全部特征值分析和部分特征值分析兩個方面，但仍然存在以下的問題和不足：

1)全部特征值分析法的核心模塊仍采用的是上個世紀60年代Kublanovskay和Francis提出的雙重步位移隱式QR算法，從而導致國內電力行業人士普遍認為：對于大型電力系統的小干擾穩定性分析而言，QR算法存在內存不足、計算時間很長、計算出的特征值誤差很大、算法可能不收斂等問題[王康，金宇清，甘德強，等.電力系統小信號穩定分析與控制綜述[J].電力自動化設備，2009(5):10‐19.薛禹勝，郝思鵬，劉俊勇.關于低頻振蕩分析方法的評述[J].電力系統自動化，2009，33(3):1‐8.中國電力科學研究院，PSASP7.0版小干擾計算用戶手冊[R]，北京:中國電力科學研究院，2010.中國電力科學研究院，PSD‐SSAP小干擾穩定性分析程序用戶手冊(2.5.2版)[R]，北京:中國電力科學研究院，2012.]。不可否認，早期的雙重步位移隱式QR算法的確存在以上所述的種種問題。然而，隨著數值計算方法以及計 算機軟硬件技術的不斷進步，QR算法早已完成了從雙重步位移—大塊多重步位移—鏈式小塊多重步位移—帶有積極早期收縮策略的兩步小塊多重步位移的演變[Francis J G F.The QR transformation a unitary analogue to the LR transformation—Part 1[J].The Computer Journal，1961，4(3):265‐271.Francis J G F.The QR transformation—part 2[J].The Computer Journal，1962，4(4):332‐345.Bai Z，Demmel J.On a Block Implementation of Hessenberg Multishift QR Iteration[J].International Journal of High Speed Computing，1989，1(1):97‐112.Braman K，Byers R，Mathias R.The multishift QR algorithm.part I:Maintaining well‐focused shifts and level 3 performance[J].SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications，2002，23(4):929‐947.Braman K，Byers R，Mathias R.The multishift QR algorithm.Part II:Aggressive early deflation[J].SIAM Journal on Matrix Analysis and Applications，2002，23(4):948‐973.]，個人計算機也早已從僅能支持4GB尋址的32位，變成了能夠支持16EB(1EB＝2³⁰GB)尋址的64位。因此，基于雙重步位移隱式QR算法和32位個人計算機的全部特征值分析法，顯然已經不能滿足當前大規模電力系統小干擾穩定性分析的計算需求；