电力系统动态安全分析

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电力系统动态安全分析范文第1篇

关键词：电力系统 调度自动化 功能结构

随着电网不断的发展，电网的运行和管理需求在不断地变化，要保证电力生产的安全有序进行，作为重要支柱的调度自动化系统要适应电网需求的发展。

一、电力系统自动化和电力系统调度自动化

电力系统自动化是指应用各种具有自动检测、决策和控制功能的装置、通过信号系统和数据传输系统对电力系统各元件、局部系统或全系统进行就地或远方的自动监视、调节和控制，以保证电力系统安全经济地运行和具有合格的电量质量。电力系统自动化已经成为电力系统最核心内容。而电力系统调度自动化是电力系统自动化的一部分，分为发电和输电调度自动化（通常称电网调度自动化）和配电网调度自动化（通常称配网自动化）。

二、电力系统远动

电力系统远动就是在电力系统调度中心对电力系统实施的实时远方监视与控制。远动系统包括控制站、被控站和远动通道。狭义远动系统只包括两端远动设备和远动通道；而广义的远动系统包括控制站的人机设备和被控站的过程设备在内。电力系统的安全监控功能由各级调度共同承担，而自动发电控制与经济调度则由大区网调或省调负责，网调和省调还应具有安全分析和校正控制等功能。

三、电力系统调度自动化的功能

1.电力系统监视与控制

通过电力系统监视与控制为自动发电控制、经济调度、安全分析等高层次功能提供实时数据。其中监视主要是对电力系统运行信息的采集、处理、显示、告警和打印，以及对电力系统异常或事故的自动识别，向调度员反映电力系统实时运行状态和电气参数。而控制主要是指通过人机联系设备执行对断路器、隔离开关、静电电容器组、变压器分接头等设备进行远方操作的开环控制。

2.电力系统安全分析

电力系统安全分析主要内容是利用实时数据对电力系统发生一条线路、或一台发电机、变压器跳闸的假想事故进行在线模拟计算，以便随时发现每一种假想事故是否可以造成设备过负荷、以及频率和电压超出允许范围等不安全情况，是一系列以单一设备故障为目标而进行的在线潮流计算。

3.电力系统经济调度

电力系统经济调度是在满足安全、电能质量和备用容量要求的前提下，基于系统有功功率平衡的约束条件和考虑网络损失的影响，以最低的发电（运行）成本或燃料费用，达到机组间发电负荷经济分配且保证对用户可靠供电的一种调度方法。在调度过程中按照电力系统安全可靠运行的约束条件，在给定的电力系统运行方式中，在保证系统频率质量的条件下，以全系统的运行成本最低为原则，将系统的有功负荷分配到各可控的发电机组。经济调度一般只按静态优化来考虑，不计算其动态过程。

四、电力系统调度自动化技术在国外的应用

国外的电力系统调度自动化系统均是采用了RISc工作者，UNIX操作系统和国际公认的标准，主要有以下几种：

1.西门子SPECTRUM系统。该系统是由德国西门子公司基于32比特SUN点的SPACE或IBMMRS6000工作站硬件平台，引入软总线概念，服务器之间及内部各进程与实用程序问的信息交换实现标准化开发的。采用了分布式组件、面向对象等技术，广泛应用于配电公司、城市电力公司和工业用户。

2.CAE系统。该系统采用64比特ALPHAI作站、客户I服务器体系结构和双以太网构成的EMS硬件平台，选用分布式应用环境开发研制的，集DAC、SYS、uI、APP、COM于一体。该系统功能分布于各节点，能有效地减少网络数据流，防止通信瓶颈问题。

3.VALMET系统。该系统适用于多种硬件平台，可连接SUN、IBM、PHA工作站。该系统包括实时数据、历史数据和应用软件三个服务器。

五、电力系统调度自动化技术的基本特征

电力系统调度自动化技术应具有以下基本特征：①该技术应该能够及时并准确地采集、检测和处理电，网中各元件、局部或整个系统运行的实时信息；②能根据电网的实际运行状态和系统各元件的技术、经济等指标要求，为调度人员做出准确的调节和控制的决策提供依据；③能实现整个电力系统的综合协调，使电力系统安全、可靠、经济地运行，并提供优质的供电；④电力系统自动化技术能提高工作效率，降低电力系统事故发生概率，延长设备使用寿命，能够保障电力系统的安全、可靠、经济地运行，尤其是能避免整个电力系统的崩溃和大面积停电等连锁性事故发生。

六、电力系统调度自动化技术的发展趋势

随着计算机技术、通信技术、数据库技术等技术的快速发展，电力系统调动自动化技术应朝着模块化、面向对象、开放化、只能化合可视化等方面发展。

1.模块化与分布式。电力系统调度自动化系统软件设计的重要思想就是模块化和分布式。组件技术是一种标准实施的基础，能够实现真正的分布式体系结构，基于平台层解决数据交换的异构问题，是一种重要的电力系统调度自动化技术。

2.面向对象技术。电力系统调度自动化的目的就是为了能够及时准确地获得电力系统运行的实时信息。面向对象技术是一种能很好的解决这个问题的技术先进且能很好地遵循ClM的技术，但它的实现有一定的难度。

3.电力系统调度综合自动化。全面建立调度数据库系统，提高电力系统调度自动化的综合管理水平，使电力系统运行达到最优化，避免电力系统崩溃或大面积停电事故，提高电力系统的安全性和可靠性；建立并完善电气事故处理体系，使事故停电时间降到最短，降低各种不必要的影响。

4.无人化值守管理模式。建立无人值班综合监控系统，能够对电力系统的运行状态进行实时监控、安全性分析、状态估计、负荷预测及远程调控等，当系统出现故障时自动报警，以便调度人员及时处理事故，从而保证电力系统安全、可靠、经济运行，实现无人值守调度管理方式，减少值守人员，提高工作效率。

电力系统动态安全分析范文第2篇

关键词 电网调度；安全分析；风险管控

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）99-0067-02

为了满足社会发展与人们生活对电力的要求，一定要增加电网的容量，相应的也就增加了一定的电力设备，进而致使电网结构越来越复杂，对于电网调度的要求也就越高。电网调度运行的情况将会直接对电力系统运行的稳定、可靠以及安全造成不良影响，因此，一定要加强对电网调度的安全运行进行深入的分析与研究。

1电网调度的重要性

电力系统是一个运行的整体，主要是由多个发电厂、变电所以及成千上万的用电用户，利用不同电压等级的线路进行彼此的连接，形成一定的网状结构展开相应的生产运行。电力的生产与输送均是十分快速的，一瞬间就能够完成，但是一定要确保全网的发电以及用电负荷是维持一个动态平衡。因此，一定要开展相应的电网调度工作，并且是必不可少、十分重要的工作部分。电网调度工作的核心内容就是确保电力系统运行的稳定、可靠与安全，尽可能避免出现系统安全事故，假如出现了系统安全事故一定要及时予以处理，进而达到以最快的速度排除系统故障，恢复系统的正常运行。随着电网的越来越复杂，人们的要求越来越高，对于供电的质量、安全性、可靠性的要求也在逐渐的提升，如果出现操作不当的情况，将会对整个电网的运行产生不利影响，严重的甚至会威胁到人们的生命安全，破坏电力设备，产生的损失是没有办法估计的。因此，一定要加强对电网调度工作的重视程度。

2 影响电网调度运行安全的因素

影响电网调度运行安全的因素非常多，结合电力系统与电力调度的实际情况，主要包括两方面的因素：一是，内在因素。针对系统的设计与硬件进行分析，电力调度系统需要24h持续工作，其压力非常大，并且在工作的过程中还会受到环境温度、湿度以及使用周期等条件的影响，同时需要长时间的满负荷工作或者超负荷工作，进而导致系统硬件出现了一定的老化现象，非常容易导致硬件功能失效，对系统的运行产生不良影响；针对电力系统自身而言，存在着很多的不稳定性，比如振荡、暂态稳定以及静态稳定等，并且在通信系统中经常出现系统故障、无法与EMS系统通信以及自动控制故障，继电保护系统出现安全故障等。二是，外在因素。首先从自然因素方面进行分析，在自然环境中存在着一些不可预测与控制的自然灾害，比如地震、泥石流、洪涝等灾害，因此，非常容易对电力调度系统的运行产生不良影响。针对这样的情况，在建设电力工程的时候一定要提高相应的选址与建设标准，事先做好预防自然灾害的相关准备，避免其对电网运行的影响。除此之外，在平常工作的过程中，可以根据气象监控获取的相关数据开展预防以及提前解决工作。从人员方面进行分析，其主要包括两个方面：其一，职责划分不够明确，在管理方面比较容易出现漏洞。目前刚刚应用一些新的管理方式、新的设备，在管理方面还没有办法使其与新技术相融合，进而导致管理工作不符合科学技术发展的步伐，出现了很多的漏洞。如值班调度工作人员越权，做起了操作工作人员的工作进而导致出现了安全隐患。除此之外，只是关注了技术设备的应用，忽视了对现场的管理工作，缺乏一定的现场管理意识，没有做出一定的预防措施与应急预案，进而带来了管理隐患。其二，缺乏安全意识，随着科学技术的不断发展，调度系统也在不断的更新，相应的技术也得到了质的飞跃，但是在安全意识方面还有所欠缺，经常出现轻视运行管理、重视现场操作等情况，再加上相关工作人员缺乏一定的安全意识与责任心，甚至出现擅自修改数据的情况，进而给系统运行带来了严重的安全隐患。

3 电网调度安全运行的风险管控

3.1重视现场调度管理

首先，加强对开闭所、变电站的装置进行调度，对一些比较复杂的倒闸操作，一定要事先制定方案，尽可能减小停、送电的周期。其次，在完成设备充电运行之后，一定要立刻向值班调度工作人员汇报运行情况以及应该注意的问题，尽量完善继电保护的技术交底工作，避免发生由于交代不清而导致电网故障。最后，采取适当的调节手段减少值班调度工作人员的工作压力。

3.2健全安全调度管理

首先，一定要建立健全绩效考核制度，通过相应的考核，实现对调度管理的奖罚制度，形成公私分明的优良工作作风。其次，严格按照“两票三制”的要求执行，也就是对线路工作票以及停电申请单进行严格的检查，并且对通电申请单上的工作情况、执行单位、停电区域、检修方式以及操作时间等五个标准进行严格的检查，避免发生由于时间紧张或者自身运行情况不良而导致操作事故的发生。最后，健全交接班制度，确保相关书面记录的可靠性以及准确性。

3.3重视运行方式管理

从总体管理方面而言，一定要加强对管理制度与监督考核制度的改进与完善。首先，在管理方面一定要对相应的安全责任进行明确，完善相应的制度化管理，对集控人员、远动人员以及调度人员的岗位责任进行严格的管理，以此来提升相关工作人员的责任意识。其次，在加强现场规范化管理的时候，一定要对出现的安全隐患与威胁进行动态的处理。最后，在开展运行管理的时候，一定要对历史数据与实时数据开展相应的分析与研究工作，避免由于信息处理失误而导致出现相应的安全隐患。

4 结论

总而言之，电网调度工作在确保电力系统的安全运行方面发挥着不可替代的作用，一定要加强对电网调度工作的重视与研究力度。要想确保电网调度工作的可靠性与安全性，就要对其安全运行情况展开相关的分析，了解影响其安全运行的主要因素，以及存在着安全隐患或者可能会发生的系统风险，进而结合实际情况提出有效的管理与控制措施。所以，加强对电网调度运行安全分析与风险管控展开分析是一个非常值得相关人士深入探讨的事情。

参考文献

[1]魏华明.浅谈电网调度运行的安全分析与风险管控[J].科技风，2013（4）.

电力系统动态安全分析范文第3篇

关键词：电力市场 电力系统 调度 阻塞管理

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-02

我国电力系统虽然在最近20年里得到了快速的发展，但电网依然薄弱，还存在相当多的安全隐患。在电力体制改革的过渡时期，在市场参与者需要承担的责任尚不明确的情况下，安全性风险更大，因此更要把电力系统运行的安全性作为头等大事来抓。电力系统运行的安全性也是电力改革能否顺利进行的重要条件和成功与否的重要标志。从大的方面讲，电力系统运行的安全性包括两个方面，即短期运行安全性和长期电力供应的安全性。在传统的电力系统工业中，电力系统运行的安全性通常指短期运行安全性，而长期电力供应的安全性通常没有问题。因为电力公司有责任通过输配电系统的扩展来保证之，而政府和监管机构保证电力公司能够回收有关的成本。在电力市场环境下，长期电力供应的安全性无法得到保证，因为输电公司和发电公司都没有能力、也没有义务承担这样的责任。因而研究电力市场环境下电力系统运行的安全性就需要考虑长期电力供应的安全性。在电力市场环境下，对于调度机构来讲，其调度的目标应该为：①维持系统运行的安全性；②容纳尽可能多的交易；③识别合同间潜在的冲突条件。

为了实现上述目标，必须进行可用输电容量（ATC）的计算，且需要满足下述要求：计算结果必须可靠，要合理计及系统运行条件的不确定性，以保证系统运行的灵活性。

1 电力市场环境下的短期运行安全性问题

风靡全球的电力工业改革和互联电网的发展对电力系统的可靠性和经济性提出了更高的要求。由于经济和环境的约束，电力系统将运行在更接近安全稳定极限的条件下，电力工业的市场化运行和新技术的采用增加了电力系统运行的复杂性。电力系统控制中心在承担了传统的技术任务以外，还增加了很多与电力市场和交易有关的工作，其在运行和控制中所担当的角色和任务变得更加复杂和繁重。电力系统运行人员面对更大的压力和更少的选择性。

电力工业市场化后，电力系统的物理功能仍保持不变，但电力市场的参与者有不同的目标和商业利益。电力工业市场化改革对电力系统的安全性与可靠性会有怎样的影响是一个值得研究的重要问题。

图1

1.1 降低成本的压力

输电系统开放和电力工业的市场化改革带来了削减成本的压力，包括设备、维修和人工成本。这对发电公司和输电公司都适用。发电公司为了增加利润，自然会尽可能降低成本。随着基于绩效的管制（Performance Based Regulation，简称PBR）的逐步推广应用，输电公司虽然仍为严格管制下的机构，但在PBR管制模式下，输电公司的允许利润要与其运营效率和成本挂钩。

1.2 潮流增加

基于报价的调度使得潮流模式频繁发生大幅度的变化，经常出现意料之外的调度模式。由于调度员对这些运行模式不熟悉，增加了发生安全性事故的机会。输电系统开放导致系统中潮流增加，即便不超过线路的额定容量，潮流增加也会引起问题。如：输电富裕容量减少，全系统的安全性和可靠性降低。此外，由于相邻系统间的潮流增加，系统的安全性和可靠性对其他系统的依赖性增加，邻近系统发生故障对本地系统运行的安全性的影响也增加了。

1.3 合作和协调关系削弱的影响

电气上同步的系统，为了确保安全性和可靠性，应作为一个整体来运行。输电系统开放和电力工业的市场化运行使得系统的潮流增加，从安全性和可靠性的角度看，按同一个模式对系统进行集中管理的必要性增加了，与其他电力公司合作、协调变得更加重要了；另一方面，由于发电公司之间的竞争以及发电与输电的分离，引起了很多问题，难以按一个模式统一管理。

2 电力市场环境下的电力系统调度

在发电环节引入竞争后，市场化运营与电力系统统一调度的关系需要从机制上明确和理顺，既要培育适应市场竞争的企业主体，又要保证电网继续垄断运行，保证满足负荷需求情况下的电网安全稳定运行，这是引入竞争、开展竞争的前提和基础。我国国民经济正处于快速发展时期，需要电力在确保重大经济目标方面继续发挥基础工业的重要作用，电网集中统一调度对确保系统的安全经济运行具有重大意义。因此，促进发电企业竞争和电网统一运行和管理需要统筹考虑。在电力体制由计划经济体制转向市场经济体制后，虽然电力系统调度机构仍垄断运行，并成立相应的电网公司，其原有作用不会发生很大的变化，但是调度机构在以下两方面的职能仍有较大的变化：①市场化后，调度机构在电力系统中的地位发生了变化。调度机构的公用性决定了它有必要独立于电力交易实体，以保持中立公正的地位；②市场化后，调度实现原有功能的方法会发生重大变化。

3 大型互联电力系统中的阻塞管理

前已述及，市场化以后，电力系统的运行更接近于其运行极限，电力交易涉及的范围也更大。这样，用于解决设备和系统运行约束限制的阻塞管理就成为一个非常重要的问题。阻塞管理是伴随着电力工业的市场化改革而被引入的新术语，其涉及面很广，包括静态和动态安全分析，以及预防和紧急控制。

在传统的垂直一体化垄断管理的电力系统的运行中也存在阻塞问题，但可以比较方便地采用发电再调度（预防性调度或校正调度）来解决，因为改变发电机的出力不牵涉经济利益的分配问题。电力工业市场化以后，发电公司和电网公司分离，各个发电公司有着自己的、相互冲突的利润最大化的目标。由于发电再调度会影响各个发电公司的利益，阻塞管理除了要保证运行安全性外，还必须考虑公平性，这比传统电力系统中的阻塞管理问题复杂得多，也困难得多。此外，由于在电力市场环境下，发电调度是基于发电公司的报价而非可变生产成本，而发电公司的报价可能随着市场情况的变化（如：负荷的升降和系统中发电富裕容量的变化）而发生明显的变化，系统的运行模式和市场化改革前会有很大的不同，变化也更为频繁。由于输电系统是基于传统的发电系统规划和调度模式而规划的，在新的调度模式下，阻塞发生的机会要大得多。在电力市场环境下，竞争的压力和对降低成本的关心会引起市场参与者之间的利益冲突。调度员倾向于采用保守的、充裕的备用容量，而参与交易的各方则希望更充分地利用区域内部或区域之间的联络线的容量，备用裕度越小越好。安全分析中采用的支路容量极限大都是线路或设备的热极限。

4 多区域阻塞管理

在由隶属于不同控制区域的几个子网络所组成的互联网络中，可以采用两种方式调度：一种是对整个网络采用集中调度；另一种是采用两层调度，即在上一层设立系统调度机构，而在下一层的每个控制区域也设立调度机构。PJM电力市场采用了集中调度的方式。当采用两层调度机构进行阻塞管理时，这种方法则可称为多区域阻塞管理。对于大规模互联电力系统，从实时安全分析计算和实现的角度看，采用多区域阻塞管理方法更为合适。

采用多区域阻塞管理时，下层的调度机构主要负责其属下的调度机构的阻塞管理问题，而上层的调度机构则负责整个系统的阻塞管理问题。主要过程为：

1）在周前和日前调度中，整个网络的阻塞管理将由上层的调度机构负责。

2）对于小时前市场或10 min前的平衡市场调度，阻塞管理将由下述步骤完成：①每个下层的调度机构完成其控制区域的阻塞管理；②如果这样无法解决所有的阻塞问题，则由上层的调度机构对整个网络进行阻塞管理。

为了实现多区域阻塞管理，需要的技术支撑有：分层状态估计、实时等值模拟和潮流分解。

4.1 分层状态估计

对于有成千上万个节点的大规模电力系统，采用集中式状态估计是不现实的。这主要不是因为问题的维数太高，而是效率问题。如果采用集中式状态估计，则需要把从整个网络各处的RTU获得的原始量测（粗数据）送到调度机构，进行坏数据检测和校正，处理丢失的量测量，这样做工作量太大。如果采用分层状态估计，则送到上层调度机构的是已经校正过的和完整的数据。分层状态估计包括两个层次：第一层和第二层的状态估计分别由下层和上层的调度机构完成。在第一层的状态估计完成以后，各个下层调度机构将估计的状态向量送到上层的调度机构，之后，上层调度机构基于由第一层状态估计得到的边界节点的估计电压和联络线的功率测量，进行第二层状态估计。第一层状态估计的结果可以在每5 s向上层调度机构发送一次，更新

结果。

4.2 实时等值模拟

在多区域阻塞管理中，上层调度机构有责任为每一个下层调度机构发展网络等值模型，这可以在每5～10 min进行一次。每一个下层调度机构可以基于网络等值模型进行本区域的阻塞管理。静态等值已经比较成熟，大多数商业化的EMS软件都具备这个功能。至于动态等值，则还需要对现有方法进行认真的比较分析。

4.3 潮流分解

对于上万个节点的电力系统，有时难以求得潮流解。这时可以采用分解技术来解决这一问题。具体过程是：对每一个子网络分别进行潮流计算，之后对这些子网络的潮流结果进行协调以获得整个网络的潮流解。总之，对于大规模互联电力系统，如果采用集中方式进行阻塞管理，计算量会很大。如果考虑了动态安全约束情况会尤为严重，实现起来也比较困难。采用多区域阻塞管理方法可以明显减少计算量，对于我国将来要实现的国家和大区分层电力市场，建议采用该方法。

5 结语

大量的研究分析和国际上改革后的电力工业发展状况表明，电力工业的市场化改革会对长期电力供给的安全性和可靠性产生负面的影响，加州发生的电力危机就是一个典型的例子。发电和输电投资不足引起的容量短缺、进而影响电力系统运行的可靠性和安全性问题，在多个国家和地区的电力市场已经逐步显现出来，在我国的电力工业改革中必须对此问题给予充分的重视。至于电力系统运行的短期安全性，到目前为止，国际上还没有发生过与电力市场化改革直接相关的严重的电力系统运行事故。但由于改革带来的竞争压力所导致的削减成本、进而造成的电力系统安全事故则已经多次发生，必须引以

为鉴。

参考文献

电力系统动态安全分析范文第4篇

电力是国家的经济命脉，其安全维系国家安全。面对大规模的复杂电网系统，如何有效地进行管理和控制保证其安全、稳定和经济地运行，是世界级的研究难题。从最新的研究来看，建立全面、鲁棒和快速的在线动态安全监控系统是解决问题的必由之路。

在线动态安全监控系统的目的是建立高安稳度和高效率的电力系统运行保障体系。该系统对电网进行实时监控和仿真分析，提出详尽的动态信息和事故紧急处理建议，有效增强系统运行稳定性，对大规模复杂电力系统的实时调度运行及极其重要。

电网的动态仿真

如今，动态安全监控系统的研究和建设已被世界各国广泛认同和关注。美国的国家电网研究、输电网络规划报告以及我国的国家中长期科学和技术发展规划战略研究报告都阐述了相关研究的重要性和必要性，并特别指出发展计算技术对大规模电力系统运行特性进行快速、准确的仿真，是其中的一项重要的基础工作。

实时和超实时的电网动态过程仿真，尤其是暂态过程仿真不仅是避免计算机时冗长所必需的，更是在线动态安全监测、分析与控制系统中实时故障分析的主要功能。仿真分析是在线安全分析系统的核心功能，需要进行大量的机电暂态过程仿真计算，其实时性能的好坏直接影响整个系统的应用能力。而要完成在线预决策和稳定控制就需要超实时的暂稳计算能力。因此，这就把采用高性能计算技术解决大规模电力系统动态过程实时和超实时仿真，特别是其中最复杂的机电暂态实时和超实时仿真，提到紧迫的日程上来。

现今常用的机电暂态时域仿真算法主要有两种: 一种是微分代数方程联立求解，利用隐式梯形公式对微分方程差分化，把差分方程和网络方程联立求解。隐式积分联立求解具有较好的数值稳定性，但在程序设计和实现上较为复杂，需要建立联立的修正方程，程序的可扩展性和灵活性不足。另一种算法是基于隐式积分法的微分方程、网络方程交替迭代法。交替迭代法虽然存在微分方程和代数方程的交接误差，但保持了隐式积分数值稳定性好的优点，又具备显式积分法简单灵活的特点，为许多串行暂稳程序所应用。

暂态稳定仿真是电力动态安全分析的有力工具，但其计算量大、计算时步短，计算时间长，以前仅能应用于离线状态。随着电力需求急剧增长、跨大区互联和远距离输电系统的出现，电力系统互联规模不断扩大，在线动态安全分析和实时仿真的实用需求越来越迫切，现有的串行计算根本无法实现大规模电力系统详细暂态过程的实时仿真，采用并行计算平台和并行计算方法是必由之路。

并行计算与并行仿真

追溯起来，电力系统暂态稳定并行计算的研究已有20年的历史了，在上世纪90年代初期曾经历了一个热潮，先后提出了基于线性方程的分块并行算法和并行因子分解算法、基于非线性方程的牛顿时空并行拓展以及基于微分代数方程的波形松弛法。其中，前两种属于空间并行算法，而后两种是同时进行多个时步计算的时间并行算法。总体而言，现有的空间并行算法并行度较低，收敛性与相关串行算法相同，易于处理随机事件。分块算法计算粒度较大，在分布存储并行机上可获得较好的计算效率，而并行因子分解算法并行粒度较细，更适合共享存储并行机。时间并行算法是对暂态稳定问题求解空间的扩充，能提供更高的算法并行度，但松弛策略的采用损害了算法收敛性; 同时，时间并行算法对随机事件处理不便，会引入大量的失效计算。而且由于并行计算系统稀缺且价格昂贵，计算能力不足，已有的暂态稳定并行算法实现多选择小规模的标准测试系统，中、大规模的实际电网算例较少，硬件平台也主要是向量机、共享内存并行机和Transputer系统。更由于对大规模电网实时仿真的需求尚不够迫切，并行计算技术和并行仿真技术一直没有走入实际应用。

2000年，随着高性价比集群系统的应用和集群计算技术的普及，电力系统动态并行计算的研究又重新成为热点。在国家重点基础研究发展计划（973计划）的资助下，电力科学研究院、清华大学的研究人员着手开展面向高性能集群系统的电网并行仿真算法和系统的研究，都取得了令人满意的成果。

清华大学研究组提出了面向集群系统的分层子结构电力系统暂态稳定并行算法和基于电网分层分区特性的多重化任务划分策略，并且在算法设计、任务划分策略、软件包实现、计算精确度校验和构建实际的大规模系统算例上都取得了可喜的成果。首次给出了包含上万节点的全国联网电力系统的10秒暂态过程仿真算例，在12个CPU上计算耗时仅为实际机电过程时间的40％，这一结果在电力大系统的仿真速度和并行计算效率两方面都具有标志性意义。

国内研究人员在暂态过程并行仿真方面取得的研究成果为并行仿真在电网中的实际应用奠定了基础。然而，与实际应用的需求相比，动态并行仿真技术仍面临不小的挑战。在实际应用过程中需要对大量相关故障的动态过程进行扫描，以万节点的系统、仿真300个80秒动态过程的算例为例，全面优化的串行计算需要22个小时完成，在12个处理器的高性能集群系统（Myrinet互连）上也需要89分钟，而最终的应用则是希望这个计算过程低于5分钟。可见，要在更高速和更大规模的高性能计算机上部署和完成大规模电网的动态并行仿真仍是需要深入研究的课题。

链接:2005 Intel杯全国高性能计算应用与优化大赛获奖作品

2005年11月30日，由863 高性能计算机评测中心主办、英特尔（中国）有限公司协办、历时半年的全国首届高性能计算大赛结果揭晓。以下是本次大赛的几个代表性作品:

1. 作品名称 :PMD3D （一等奖）

作者: 北京应用物理与计算数学研究所 张宝印、曹小林

作品简介: 作者对自主开发的并行分子动力学程序PMD3D在基于Itanium 2的中科院网络中心联想深腾6800上进行性能优化，将大量不规则的作用力计算进行缓存，然后进行向量化计算，同时应用Intel MKL数学库中的VML库函数加速除法等浮点运算的效率，这样使得单机性能在优化后提升4倍多。

作品评价: 该作品在程序串行优化、并行优化以及现场调试比赛中都取得了领先的成绩，毫无争议地获得了本次比赛的冠军。

2. 作品名称 : 并行快速多极算法加速的边界元法计算软件PFMM（最佳原创应用奖）

作者: 清华大学航天航空学院 雷霆

作品简介: 本软件为三维边界元大规模并行计算软件，采用新版本快速多极算法加速，通过算法并行实现编译参数选择以及负载均衡的优化，使计算速度进一步提高，为复杂工程与科学问题中的一些大规模计算开辟了诱人的前景。

作品评价: 快速多级算法虽然具有较好的计算复杂度和存储复杂度，但其算法非常复杂，实现相当困难。雷霆独自实现了这一复杂的并行算法，代码量达到4万行。

3. 作品名称: 三维全粘性湍流计算软件(NAPA)（二等奖）

作者: 南京航空航天大学金君、周忠平、顾恺恺、李洋、方霞

作品简介: 三维粘性流场计算软件（NAPA）是为计算可压缩粘性或无粘流体复杂和任意几何形状(含内外复合流)的流动而设计的三维程序。NAPA软件从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决复杂流动计算问题。

作品评价: 流体力学是高性能计算中最重要的一类应用之一。本作品具有较好的实用程度，在优化和并行化方面也取得了较好的成绩。

4. 作品名称: 复杂流动的格子Boltzmann 方法及其优化技术（三等奖）

作者: 华中科技大学 杜睿、韩海锋、余晓美、陈兴旺、李可维

指导教师: 施保昌、何南忠

电力系统动态安全分析范文第5篇

【关键词】EMS；智能电网；在线安全分析；调度控制技术；广域测量系统

【中图分类号】TM762 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0335-02

1、引言

智能电网一方面通过终端传感器将用户之间、用户和电网公司之间形成即时连接的网络互动，实现数据读取的实时、高速、双向，整体性地提高电网的综合效率；另一方面可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合，平衡电力供应缺口，实现对整个电力系统运行的优化管理。

能量管理系统（EMS）是以计算机为基础的现代电力系统的综合自动化系统，主要针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。从以上对智能电网的定义可以看出，EMS的应用发展是智能电网发展的核心。

2、现代EMS在智能电网中的应用发展

2.1 高效快捷的数据采集与分析处理

EMS传统的数据采集系统是sCADA（数据采集与监控系统），针对其过于丰富的测量数据，首先需要对其数据进行筛选与重组。

实体电网主要涉及由输配电线路连接的电网和以变电设备为特征的厂站。前者横跨广域空间，后者连接多电压等级。为达到总体最佳的信息处理效果，首先进行信息分层。控制中心统揽影响全局的信息，厂站负责局域信息，引入多思想，在信息层面对控制中心和厂站进行封装，构筑信息的分层分布式重组系统框架。各个封装的信息实体上下级之间进行信息交流，下级将其电网模型和实时信息汇报给上级，上级汇总所有信息并形成完整匹配的电网潮流模型，并自动生成外网等模型，下发给下级。国家5级调度机构也分别形成各自的信息封装，并共同完成上下级之间的信息交流、信息重组。

信息交流的频率依据实际情况而定，不是越高越好而是适时交流必要信息，同级之间也进行适时的信息交流，且主要是少量的边界信息，以达到信息的筛选。

目前，基于广域测量技术的现代EMS加强了数据整合和实时分析功能，能够为调度人员提供高质量的系统实时动态信息和辅助决策信息，增强了电力市场辅助服务监测，帮助运行人员提高分析电网的准确度。将静态、动态和暂态信息集成在一起，并实现统一时标、综合管理，还可以实现功角、频率、电压的在线分析，事故处理决策，预防和紧急控制在线决策和电网模型参数校核。

此外，文献[1]分析了安控系统实测数据、内网EMs状态估计数据、外网D腮状态估计后数据或离线典型方式数据和WAMS数据等的特点，并依据其对安全稳定性评估精度的影响不同，提出了这些数据的获取方法及相应的互联电网运行状态估计方法。文献[2]结合“华中电网利EMS实时信息进行自动计算智能决策并实现控制的新型稳定控制系统”的工程实践任务，对预决策稳定控制系统的实用化问题进行了研究。设计了从EMS获取实时数据，利用专家系统和分区理论对数据进行智能处理的方法；并研究了利用并行技术提高系统分析速度的方法。智能电网还将不断整合和集成电网生产运行管理和企业资产管理平台，从而为电网规划、建设、运行管理提供全方位的信息服务。

2.2 全面深入的智能调度与辅助决策系统

实现智能调度功能能帮助大区调度员协调各级电网的运行，优化协调网间交易、机组组合、出力分配、备用等。辅助决策功能通过多种分析软件的综合决策帮助调度员更快更准地应对各种突发事故。

为了真正达到电网智能控制和辅助决策的目的，必须要能获得对电力系统进行在线安全稳定分析的功能——利用高性能量测和通信系统到得拓扑、潮流、频率、电压、设备实时模型等信息，然后据此进行状态估计和在线建模分析，最后确定当前系统的安全稳定性。

然而在过去的几十年，人们利用Dy Liacc0于40多年前构建的电网自适应安全控制构架并一直沿用至今。该构架强调预测、预防、预控，实时监视、分析、评估的主要是稳态量，所涉及的紧急控制也只是静态紧急控制，任何涉及动态的分析基本上都依靠离线进行。因此，目前的电力系统安全稳定分析主要以离线分析为主，不能完全反映系统的真实情况。一些学者提出利用离线分析进行更超前的分析，为在线计算提供指导，在线计算修正离线分析结果，使其更符合实际。

20世纪80年代中期提出、近些年迅速发展的向量测量单元（pbasemeasuretmit，PMU），可以数ms的时间间隔快速感知电力系统动态过程，但如何利用这些实时数据在短时间（s级）内实现快速安全稳定分析仍是一大难题。于是，XCEMs提出了以下新要求：1）快速安全稳定计算方法、判据和控制策略：如并行计算、分布式计算等，提出了一种用于动态稳定分析的分布式计算技术（di stributedcomputing）方法，能将故障计算时间缩短将近1/2；2）高性能设备，拥有高速计算、海量存储、高容错能力等；3）快速仿真、建模方法；4）超短期潮流分析；5）快速故障定位方法。6）人性化人机交互界面。

此外，由于环境和能源资源的限制，智能电网将面临大量可再生能源的接入。这些能源具有间歇性和随机性，可控性差，高比重接入电网时，需要其他可控电源和蓄能装置来缓冲和平衡。人工调整几乎不可能，必须依靠自动控制手段解决。大量表现各异的可再生能源接入电网，也增加了EMS的智能调度的难度。

2.3 精确优化的输电计划与事故预测

传统电网的建设和运行往往要被动地适应负荷，使得一部分设备和输电通道的利用率不高；配电网线损较大，线路和设备老化，事故频发；目前电网的检修以定期为主，检修计划不能完全与设备状态相匹配，这也导致了其利用率的下降。

为了改变传统电网效率低下的现状，在合理规划电网、更新输配电设备的基础上，EMS需要制定优化的输电计划，进行精确的事故预测与辨识[5]，适时引入状态检修和需求侧管理。实时运行中，进行超短期负荷预测，由运行调度功能来协调运行计划与运行控制之间的偏差，既保证不偏离运行计划太远而丧失经济性，又保证为运行控制留有足够的裕度，以应对系统运行中可能出现的功率不平衡；评估各种开断对电网的危害程度，并预先给出这些开断发生后的紧急控制的校正控制对策。文献提出了新一代EMS预警和安全对策系统（EWSC），包括状态安全分析（SSA）、电压稳定分析（VS A）、暂态安全分析（TSA）以及电力系统继电保护和自动装置误操作的潜在冲击评估。

为了精确优化输电计划和事故预测，EMS还必须与气象部门、水利部门等相关部门实时交换相关信息，实现其短时甚至超短时预测：负荷预测（系统负荷和节点负荷）、气象预测（气温、降雨、降雪、

雷击、台风、极端天气等）、可再生能源的出力预测等。根据紧急程度，作出相应的预警、告警、宣布紧急状态等，并启动应对预案、及时更新输配电计划等。

2.4 广域多层次的大区域电网全面认知控制系统

广域测量技术是学者专家们在EMS数据采集方面最重要的发展之一，同时也是近年来电力系统前沿技术中最活跃的领域之一。基于该技术的广域测量系统是基于同步相量测量技术，在现代高速的通信网络的支持下，对地域广阔的电力系统运行状态进行监测和分析，为电力系统实时控制和运行服务的系统。该系统通过监测系统干扰、系统间相互作用、系统状态，可进一步对互联电网的动态过程特性进行分析和评估，辨识系统的失稳现象，向调度运行部门提供预防控制和紧急控制决策，提高电网安全运行水平，见图1。

广域控制是协调、集中的控制方式，与过去的保护和控制相比，广域控制不仅是基于事件的，而且是基于响应的。目前正在发展的广域控制主要包括括速稳定控制和慢速稳定控制。快速稳定控制针对系统出现大干扰，需要在数秒内进行控制动作；慢速稳定控制包括系统出现小干扰时，在较长的时间内进行的校正控制和避免系统潜在危险状态的预防控制。此外，广域测量系统在系统建模、分析及系统保护中也有大量应用。

在此基础上研制大区域电网全面认知控制系统成为可能。在大互联的背景下，该系统将不仅提高广域资源的利用率，还能保证各大区间、各次级区域间电网的稳定运行，更为大规模新能源的开发及并网提供信息与安全保障。