[发明专利]大规模电力系统小干扰稳定性的特征值分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力系统仿真及分析技术领域的系统，具体是一种采用三种不同特征值算法的大规模电力系统小干扰稳定性的特征值分析系统。

背景技术

电力系统小干扰稳定性指的是当电网经历微小扰动后，继续保持同步运行的能力。电力系统小干扰稳定性一般采用李雅普诺夫第一法作为判定标准。李雅普诺夫第一法指出，如果系统线性化后的状态矩阵没有出现零或者正实部的特征值，那么就可以判定当前系统是小干扰稳定的。因此，在电力系统中，特征值计算一直以来都是实现低频功率振荡模式的识别、各类稳定控制器的装配选址和参数优化、运行参数对控制参数的灵敏度分析、在线检测振荡数据的模态信息提取等功能的重要前提和基础保障。

由于电网规模的不断扩大，自上个世纪80年代开始，电力行业的研究人员就已投入大量的精力到特征值计算方法和小干扰稳定性分析系统的研究与开发中。至今为止，世界范围内已出现了诸多用于大规模电力系统小干扰稳定性的特征值分析系统，例如：美国太平洋瓦斯与电力公司开发的EISEMAN、美国电科院联合加拿大安大略水电局共同开发的SSSP、加拿大动力技术实验室开发的SSAT、德国西门子公司开发的NEVA、巴西电力科学研究中心开发的PacDyn、中国电力科学研究院开发的PSASP和PSD‐SSAP等。

按照待求特征值的数量进行归类，电力系统小干扰稳定性的特征值分析方法分为全部特征值分析法和部分特征值分析法。虽然几乎所有的大规模电力系统小干扰稳定性分析系统均包含全部特征值分析和部分特征值分析两个方面，但仍然存在以下的问题和不足：

1)全部特征值分析法的核心模块仍采用的是上个世纪60年代Kublanovskay和Francis提出的双重步位移隐式QR算法，从而导致国内电力行业人士普遍认为：对于大型电力系统的小干扰稳定性分析而言，QR算法存在内存不足、计算时间很长、计算出的特征值误差很大、算法可能不收敛等问题[王康，金宇清，甘德强，等.电力系统小信号稳定分析与控制综述[J].电力自动化设备，2009(5):10‐19.薛禹胜，郝思鹏，刘俊勇.关于低频振荡分析方法的评述[J].电力系统自动化，2009，33(3):1‐8.中国电力科学研究院，PSASP7.0版小干扰计算用户手册[R]，北京:中国电力科学研究院，2010.中国电力科学研究院，PSD‐SSAP小干扰稳定性分析程序用户手册(2.5.2版)[R]，北京:中国电力科学研究院，2012.]。不可否认，早期的双重步位移隐式QR算法的确存在以上所述的种种问题。然而，随着数值计算方法以及计 算机软硬件技术的不断进步，QR算法早已完成了从双重步位移—大块多重步位移—链式小块多重步位移—带有积极早期收缩策略的两步小块多重步位移的演变[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.]，个人计算机也早已从仅能支持4GB寻址的32位，变成了能够支持16EB(1EB＝2³⁰GB)寻址的64位。因此，基于双重步位移隐式QR算法和32位个人计算机的全部特征值分析法，显然已经不能满足当前大规模电力系统小干扰稳定性分析的计算需求；