[发明专利]一种电力系统并行化轨迹灵敏度获取方法

摘要

本发明公开了一种电力系统并行化轨迹灵敏度获取方法。轨迹灵敏度在电力系统动态性能评估、稳定校核与控制等领域有着重要的应用价值，但在大规模电力系统分析中，存在着计算时间过长等技术困难，无法在以实时控制为基础的现有电力系统中获得有效应用。针对上述问题，本发明提出了应用并行计算技术加速电力系统轨迹灵敏度新型获取方法。通过挖掘和利用前向灵敏度分析中的牛顿迭代的矩阵结构性质，设计了其专有的不诚实牛顿迭代策略，使得牛顿迭代中的线性方程组能够得到解耦并被部署在不同的计算处理单元上完成计算，从而实现了轨迹灵敏度获取的并行化，极大地提高了其计算效率，可用于电力系统稳定分析与控制等领域。

主权项

一种电力系统并行化轨迹灵敏度获取方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：通过电力系统遥测系统获得电网运行静态数据，从稳定数据库中获得系统动态数据，构建参数向量p下的微分代数方程组D0(p)用以表征电力系统的动态行为；第二步：对参数向量p中的每个分量构造对应的前向灵敏度微分代数方程组，如针对p中的第i个分量pi，对应的前向灵敏度微分代数方程为Di(p)；第三步：使用隐式梯形积分法求解拓展微分代数方程组{D0(p),D1(p)…DNP(p)},其中NP为参数向量p的维度；差分化后拓展微分代数方程组的解通过一组非线性方程组E(p)描述；第四步：使用不诚实牛顿法将非线性方程组E(p)转化为一系列的线性方程组L(p)的迭代格式；忽略雅可比矩阵中的非对角块，从而形成块对角结构；进而将线性方程组L(p)解耦为NP+1个独立线性方程组，记其中第i个线性方程组为Li(p)，对每个独立线性方程组Li(p)使用独立的计算处理单元求解，实现拓展微分代数方程组求解的并行化；所述的第四步中第n个仿真时步第j次牛顿迭代的L(p)具有下述形式：y^n+1j+1-y^n+1j=-J-1f^(y^n+1j-y^njh,y^n+1j,p)]]>其中为第n个仿真时步第j次牛顿迭代的拓展状态变量；J为精确雅可比矩阵，具有下述矩阵结构：J0=∂f(y·,y,p)∂y=1h∂f∂y·+∂f∂y,Ji=∂∂y(∂f∂y·s·i+∂f∂ysi+∂f∂pi)]]>J0和Ji(其中i取1…NP)为雅可比矩阵中的对角线和边界分块；将所有矩阵块Ji忽略，从而得到不精确雅可比矩阵于是L(p)即可解耦为NP+1个独立线性方程组L0(p)和Li(p)(其中i取1…NP)，即：L0(p)：Li(p)：第五步：微分代数方程D0(p)的解即为电力系统的时域仿真结果，前向灵敏度微分代数方程组Di(p)的解即为第i个参数pi对应的轨迹灵敏度；检测时域仿真结果中是否存在电网失稳的现象，如有电网失稳，则首先寻找轨迹灵敏度中对电网失稳影响较大的参数，然后基于其灵敏度设计电网稳定控制策略，使电力系统的运行规避失稳风险。