一種實現(xiàn)電力系統(tǒng)的n-1支路開斷的模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種實現(xiàn)電力系統(tǒng)的N-1支路開斷的模擬分析方法。本發(fā)明主要利用補償法來進行N-1支路開斷模擬分析，傳統(tǒng)的補償法的精度較高，不需要修改節(jié)點導(dǎo)納矩陣，但存在著計算時間較長的不足，利用并行計算剛好可以改善這個不足。本發(fā)明節(jié)省了常規(guī)補償法計算所需的時間，且補償法較于其他方法具有不用改變節(jié)點導(dǎo)納矩陣、精度較高的優(yōu)點。本發(fā)明是一種具有較高精確度、計算時長短、簡單方便、可拓展性強的實現(xiàn)電力系統(tǒng)的N-1支路開斷的模擬分析方法。
【專利說明】—種實現(xiàn)電力系統(tǒng)的N-1支路開斷的模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種實現(xiàn)電力系統(tǒng)的N-1支路開斷的模擬分析方法，屬于電力系統(tǒng)安全性分析的創(chuàng)新領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電網(wǎng)是關(guān)系國家能源安全和國民經(jīng)濟命脈的重要基礎(chǔ)設(shè)施和公用事業(yè)，承擔著為經(jīng)濟社會發(fā)展和國計民生提供重要的能源保障、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大責任。然而由于環(huán)保對電源建設(shè)和線路擴建的壓力，還有重負荷區(qū)域的用電增加，電網(wǎng)的運行狀態(tài)越來越接近于極限，這就給電力系統(tǒng)安全帶來了新的問題。
[0003]所謂電力系統(tǒng)安全分析是對于突發(fā)事故引起的后果進行分析，通過用預(yù)想事故分析的方法預(yù)知系統(tǒng)是否存在安全隱患，以便及早采取相應(yīng)的措施防止系統(tǒng)發(fā)生大的事故，包括靜態(tài)安全分析和暫態(tài)安全分析，其中靜態(tài)安全分析就是分析在發(fā)生預(yù)想故障后是否會對系統(tǒng)造成過負荷或電壓越限等的影響。在進行靜態(tài)安全分析中，預(yù)想故障至少包括線路斷開故障，N-1支路開斷模擬就是其中一種。對于開斷模擬往往需要實時應(yīng)用，所以對于計算速度要求較高。由于支路開斷后系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，所以利用常規(guī)的潮流求解需要每次都重新形成節(jié)點導(dǎo)納矩陣，然后進行計算，這是無法實現(xiàn)實時應(yīng)用的。目前主要采用的方法有直流潮流法、補償法和靈敏度分析法。其中直流潮流法雖然速度快，但是模型不準確，誤差很大，且不能體現(xiàn)電壓和無功的問題；補償法可以用在交流安全分析中，精度較好，在分析一條支路斷開時不用重新形成因子表，計算速度快，但是在多條支路開斷時計算時間長；靈敏度分析法相對而言計算速度較快一點，但是其計算精度不高。綜上所述，利用GPU并行計算，采用補償法進行分析支路開斷，不僅可以保證分析的精度，還可以克服計算速度慢的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種有較高精確度、計算時長短、簡單方便、可拓展性強的實現(xiàn)電力系統(tǒng)的N-1支路開斷的模擬分析方法。本發(fā)明節(jié)省了常規(guī)補償法計算所需的時間，且補償法較于其他方法具有不用改變節(jié)點導(dǎo)納矩陣、精度較高的優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明實現(xiàn)電力系統(tǒng)的N-1支路開斷的模擬分析方法，其包括如下步驟:
[0006]I)利用牛頓拉夫遜法求解原始的網(wǎng)絡(luò)潮流，得到未斷開支路情況下的各個節(jié)點的節(jié)點電壓；
[0007]2)進行并行計算需要在開斷支路的分析之前基于OpenACC編譯器將斷開支路分析的任務(wù)映射到GPU中進行，并且可以將以下計算的結(jié)果返回到主機中；
[0008]3)斷開一條支路相當于在該支路的兩個端點上并聯(lián)了一個追加支路阻抗Zij，利用疊加原理將研究的問題拆分為兩個等效網(wǎng)絡(luò)；
[0009]4)求解這兩個網(wǎng)絡(luò)，將結(jié)果疊加。[0010]上述步驟2)中是基于OpenACC編譯器將斷開支路分析的任務(wù)映射到GPU中進行。
[0011]本發(fā)明節(jié)省了常規(guī)補償法計算所需的時間，且補償法較于其他方法具有不用改變節(jié)點導(dǎo)納矩陣、精度較高的優(yōu)點。本發(fā)明是一種具有較高精確度、計算時長短、簡單方便、可拓展性強的實現(xiàn)電力系統(tǒng)的N-1支路開斷的模擬分析方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為算法流程圖；
[0013]圖2為補償法原理圖
[0014]圖3為網(wǎng)絡(luò)變化前的等效網(wǎng)絡(luò)示意圖；
[0015]圖4為只有節(jié)點i, j有輸入電流的等效網(wǎng)絡(luò)不意圖；
[0016]圖5為圖4的戴維南等效圖。
【具體實施方式】
[0017]在電力系統(tǒng)支路斷開的情況下，補償法原理是假設(shè)支路沒有斷開，而是在元件斷開處加上一定的電流或功率補償量，用來模擬支路斷開對電網(wǎng)產(chǎn)生的影響。補償法具體步驟如下。
[0018]利用牛頓拉夫遜法求解出原始電網(wǎng)的潮流得到各節(jié)點電壓
【權(quán)利要求】
1.一種實現(xiàn)電力系統(tǒng)的N-1支路開斷的模擬分析方法，其特征在于包括有如下步驟: 1)利用牛頓拉夫遜法求解原始的網(wǎng)絡(luò)潮流，得到未斷開支路情況下的各個節(jié)點的節(jié)點電壓； 2)進行并行計算需要在開斷支路的分析之前基于OpenACC編譯器將斷開支路分析的任務(wù)映射到GPU中進行，并且可以將以下計算的結(jié)果返回到主機中； 3)斷開一條支路相當于在該支路的兩個端點上并聯(lián)了一個追加支路阻抗 ,利用疊加原理將研究的問題拆分為兩個等效網(wǎng)絡(luò)； 4)求解這兩個網(wǎng)絡(luò),將結(jié)果疊加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)電力系統(tǒng)的N-1支路開斷的模擬分析方法，其特征在于上述步驟2)中是基于OpenACC編譯器將斷開支路分析的任務(wù)映射到GPU中進行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)電力系統(tǒng)的N-1支路開斷的模擬分析方法，其特征在于利用補償法能很快地實現(xiàn)N-1支路開斷模擬分析。
【文檔編號】H02J3/00GK103904648SQ201410124266
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】門錕, 趙利剛, 王長香, 楊誠, 武志剛, 朱林, 李盛川, 甄鴻越 申請人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責任公司