适应日前调度计划的大电网快速安全校核算法研究

摘要

随着跨区互联大电网的快速发展，电网规模日益庞大，电力系统的计算也越来越复杂。日前调度计划作为电网调度运行的依据，其合理性关系到电网的安全稳定运行。
　　安全校核功能用于对电网进行一系列的安全分析计算，全面分析电网在各种运行方式下的安全状况。它是保证电网安全稳定运行的一道重要防线，是保障电网安全、稳定、优质、经济生产运行的重要基础。在调度计划编制过程中，采用了基于直流潮流模型的安全约束模型，并且需要安全校核应用对96时段计划断面进行多次校核。因而，安全校核的快慢直接影响到编制日前调度计划的整体时间。
　　本论文主要从两个方向进行探讨和研究:一、以直流潮流算法为基础，提出适应大电网的改进直流潮流算法;二、基于多线程多进程并行计算技术和电网断面的自身特点，提出适应日前调度计划的大电网96时段断面快速安全校核算法。
　　文中首先给出了提高精度的改进直流潮流算法，该算法基于已知潮流断面，对拓扑不变仅有注入量变化的电网断面有很高的计算精度。通过介绍EMS中的调度计划及安全校核应用，给出了日前调度计划的详细编制流程及安全校核过程。文中还详细介绍了多线程及多进程并行计算技术，为快速安全校核计算提供了依据。结合大电网日前96时段断面的特点，提出了基于直流潮流筛选的快速扫描和分析技术，面向单时段多开断故障集的多线程并行计算技术，面向多时段断面的多进程并行计算技术，及基于拓扑特征关联性分析的数据复用技术。详尽的测试算例表明，文中提出的方法对大电网的96时段断面快速安全校核计算有很大的改进。最后，对全文进行了总结并提出了不足和后期工作展望。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景与研究意义

1．1．1 日前调度计划中的安全校核背景描述

1．1．2 调度计划流程及潮流计算的简单描述

1．1．3 课题的提出及意义

1．2 国内外研究现状与发展动态

1．3 国内应用现状与发展动态

1．4 论文的主要工作与内容安排

第二章 适应大电网的改进直流潮流算法

2．1 直潮流法的实际应用及现状

2．2 改进直流潮流法介绍

2．2．1 标准直流潮流算法

2．2．2 改进直流潮流算法

2．2．3 改进直流法计算流程

2．3 改进直流法的算例仿真分析

2．3．1 注入功率P线性变化仿真

2．3．2 随机模拟仿真

2．4 小结

第三章 EMS中的调度计划及安全校核应用

3．1 日前调度计划

3．1．1 日前调度计划的意义

3．1．2 日前发电计划的编制

3．1．3 日前检修计划的编制

3．2 安全校核

第四章 多线程及多进程并行计算技术

4．1 共享存储编程模式的多线程并行技术

4．1．1 POSIX Pthreads库函数编程

4．1．2 OpenMP编译指导语句编程

4．2 基于消息传递的并行编程模式

4．3 常用的并行数值算法

4．3．1 并行矩阵乘法

4．3．2 线性代数方程组并行求解方法

4．4 并行程序性能优化

第五章 日前96时段断面的快速安全校核技术

5．1 引言

5．2 总体方案

5．3 基于直流潮流筛选的快速扫描和分析技术

5．3．1 概述

5．3．2 直流潮流筛选

5．3．3 局部拓扑法与局部因子的修正

5．4 面向单时段多开断故障集的多线程并行计算技术

5．4．1 概述

5．4．2 多开断故障并行方案

5．5 面向多时段断面的多进程并行计算技术

5．5．1 概述

5．5．2 多时段断面校核并行方案

5．6 基于拓扑特征关联性分析的数据复用技术

5．6．1 概述

5．6．2 拓扑特征相同的计算数据复用

5．6．3 基于拓扑特征的任务分配优化策略

第六章 算例测试

6．1 带直流潮流筛选的静态安全分析算例分析

6．2 多开断故障的多线程并行计算算例分析

6．3 多时段静态安全校核的多进程并行计算算例分析

6．4 小结

第七章 总结与展望

7．1 本文的主要成果

7．2 本文不足及后期工作展望

致谢

参考文献

作者在攻读学位期间论文发表情况

附录Ⅰ IEEE14节点标准测试系统数据

附录Ⅱ New England 39节点标准测试系统数据

附录Ⅲ IEEE118节点标准测试系统数据

附录Ⅳ Polish2383标准测试系统