电能质量综合分析系统的研究与实现——谐波计算与分析系统设计

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随着电力系统的规模越来越大,大量的非线性设备引起的谐波在造成电能质量污染的同时,也影响了电力系统的安全运行和电力用户的安全使用。因此,电能质量成为电力部门日益关注的问题,谐波的管理、监测和治理等也被摆在重要的位置。   到目前为止,在国内外已有多种电力系统分析软件被研发出来,并在科研与生产实践中发挥着巨大的作用。但是随着更多新技术引入到潮流计算,软硬件平台在飞速地更新换代,尤其是最近几年来,多核平台的广泛应用,这些都给电力系统分析软件发展提供了广阔的空间。   本文首先研究了电力系统潮流计算的相关算法。其中,包括对常用的几种Krylov迭代法进行理论以及实验的评测,得出了CGS法较适合于电力系统潮流计算的结论。预处理能加快迭代法的收敛,但是没有一个普遍适用且效果好的。本文针对潮流计算中雅克比矩阵元素分布的特点,提出了一种新的预条件子的选取方法。新方法是通过对Jacobi块预处理阵的两个对角阵做ILU(k)分解,最后得出新的预处理矩阵。实验结果验证了:新方法在使预处理阵的条件数增大不多的情况下,使得预处理阵变得很稀疏。在对几个节点系统的实验中发现,运用新预处理方法后,总的FLOPS次数皆减少了10%以上,迭代法的运算速度变快。本文还把基于OpenMP的多核编程技术应用于谐波潮流计算。通过OpenMP处理,把谐波潮流计算分模块在多核平台下运行,提高了计算速度。   最后,本文对电能质量综合分析系统的实现做了详细介绍。该系统实现了主接线编辑、电力元件参数设置,谐波计算和显示谐波计算结果四大项功能。除此之外.还通过TPC24节点系统对系统进行了测试,验证了该系统能有效对不对称电力网络中谐波的含有量进行有效分析,以及分析谐波源对电能质量的影响。
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