本文選題：預(yù)防控制 + 暫態(tài)穩(wěn)定��； 參考：《浙江大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：預(yù)防控制作為保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的第一道防線,是電力系統(tǒng)分析與控制中的重要研究課題。暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)防控制的目的是尋求一個經(jīng)濟性最優(yōu)的穩(wěn)定運行點,在該狀態(tài)下系統(tǒng)不但要求滿足靜態(tài)安全的各種約束,還要求在發(fā)生預(yù)想故障后能夠保持其暫態(tài)過程的穩(wěn)定性。因其包含有描述系統(tǒng)暫態(tài)過程的微分-代數(shù)方程組,所以該問題在數(shù)學(xué)上是一個高維、強非線性、非凸的動態(tài)優(yōu)化問題,當(dāng)考慮的系統(tǒng)規(guī)模較大、故障數(shù)量較多時,該問題的求解往往會面臨"維數(shù)災(zāi)",從而大大增加計算的復(fù)雜度。然而,隨著風(fēng)電、光伏等新能源的大量并網(wǎng),現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行方式和狀態(tài)越加多變,這就對電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的實時性提出更高的要求,如何更快地得到一個可靠的暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)防控制決策就是本文研究的主要目的。本文的主要研究內(nèi)容及其成果如下:1)將暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)防控制建模為考慮暫態(tài)穩(wěn)定約束的最優(yōu)潮流問題,利用約束轉(zhuǎn)換技術(shù)將含微分代數(shù)方程約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成常規(guī)的非線性優(yōu)化問題,能夠極大緩解"維數(shù)災(zāi)"現(xiàn)象,并利用優(yōu)化層-仿真層的雙層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)算法:仿真層利用伴隨靈敏度分析方法實現(xiàn)動態(tài)靈敏度的快速計算,并在暫態(tài)仿真中采用非誠實牛頓法、在反向積分中采用雅克比矩陣重用來加速計算;優(yōu)化層基于預(yù)測-校正內(nèi)點法來求解轉(zhuǎn)換后的非線性優(yōu)化問題,利用BFGS方法來近似暫態(tài)穩(wěn)定約束的海森矩陣,并根據(jù)其稀疏特性提出一種分塊生成的方法來提高海森矩陣的準(zhǔn)確性和稀疏性。在多個不同規(guī)模的算例中對算法進(jìn)行測試,結(jié)果表明所提出的算法具有收斂性好、計算高效的優(yōu)點,相較于其他算法表現(xiàn)出巨大的速度優(yōu)勢。2)針對上述串行算法中耗時最大的兩個部分,即伴隨靈敏度計算和內(nèi)點法中修正方程求解,采用并行計算技術(shù)來提高其計算速度;針對不同故障的伴隨靈敏度計算耗時存在較大差異的現(xiàn)象,提出一種基于任務(wù)隊列的計算任務(wù)動態(tài)分配策略來提高其并行計算中的負(fù)載平衡效率;針對修正方程的系數(shù)矩陣非零元增多的情況,分析并利用其系數(shù)矩陣的結(jié)構(gòu)特點,提出一種分塊求解的方法將其主要計算任務(wù)轉(zhuǎn)移到多右邊項的回代上,從而可采取并行計算來提高求解速度。提出了包含兩部分并行的暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)防控制并行算法。測試結(jié)果表明,該并行算法具有很好的負(fù)載平衡效率和加速比,能夠有效降低考慮多預(yù)想故障的大規(guī)模電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定預(yù)防控制問題的求解時間,使其達(dá)到在線控制的要求。
[Abstract]:As the first line of defense to ensure the safe and stable operation of the power system, the prevention and control is an important research topic in the analysis and control of the power system. The purpose of the transient stability prevention and control is to seek a stable operating point with the best economy. In this state, the system requires not only to meet the constraints of static security, but also to be preformed. The stability of the transient process can be maintained after a failure. Because it contains a group of differential algebraic equations describing the transient process of the system, the problem is mathematically a high dimension, strong nonlinear and non convex dynamic optimization problem. When the system is large and the number of faults is large, the problem will often face the "dimension disaster", As a result, the complexity of the calculation is greatly increased. However, with a large number of new energy sources such as wind power and photovoltaic, the operation mode and state of the modern power system are more and more changeable, which puts forward higher requirements for the real-time performance of the power system stability control, and how to get a reliable transient stability prevention and control decision faster is the study of this paper. The main contents and achievements of this paper are as follows: 1) the transient stability prevention and control is modeled as the optimal power flow problem considering the transient stability constraints, and the constrained transformation technology is used to transform the optimization problem with the constraint of differential algebraic equations into the conventional nonlinear optimization problem, which can greatly alleviate the "dimensionality disaster" phenomenon and benefit the problem. Using the double layer structure of the optimization layer simulation layer, the simulation layer uses the adjoint sensitivity analysis method to realize the fast calculation of the dynamic sensitivity. In the transient simulation, the dishonest Newton method is used, and the Jacobian matrix is used to accelerate the calculation in the reverse integration. The BFGS method is used to approximate the haessen matrix of transient stability constraints, and a block generation method is proposed to improve the accuracy and sparsity of the haessen matrix according to its sparsity. The algorithm is tested in a number of different scale examples. The results show that the proposed algorithm has good convergence and high efficiency. In view of the two most time-consuming parts in the serial algorithm, which are the two most time-consuming parts in the serial algorithm, that is, the adjoint sensitivity calculation and the correction equation in the interior point method, the parallel computing technology is used to improve the calculation speed. A dynamic assignment strategy based on task queues is proposed to improve the load balance efficiency in the parallel computing. In the case of the non zero increasing of the coefficient matrix of the modified equation, the structure characteristics of the coefficient matrix are analyzed and used, and a method of dividing the main computing task into the multiple right item is proposed. In the back generation, parallel computing can be adopted to improve the solution speed. A parallel algorithm for transient stability prevention and control with two parts parallel is proposed. The test results show that the parallel algorithm has good load balance efficiency and acceleration ratio, and can effectively reduce the transient stability prevention and control of large power system considering the multi preconceived obstacle. The time to solve the problem is to meet the requirement of on-line control.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM712

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本文編號：1994838