CN107885896A - 一种电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法及优化装置 - Google Patents

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郭中华
丁平
吴国辉
李勤新
陈勇
何春江
周智强
邹卫美
罗春青
郑志伟
孙永锋
刘欣
裘微江
宫春明
康建东
张亮
臧主峰
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Abstract

本发明提供了一种电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法及优化装置，其方法包括获取暂态稳定仿真曲线数据、优化暂稳输出点数据，并将数据传输至web服务器；该优化装置包括web客户端、计算平台、优化单元、服务器单元和监视单元本发明提供的技术方案将道格拉斯‑普克算法引入电力系统仿真曲线处理领域，大大减少了传输的数据点数和网页的刷新数据量，大大缩小了曲线传输和描绘的数据规模，使总体仿真时间减小，曲线刷新流畅，在复杂的并发系统中提高了实时曲线展示效率。

Description

一种电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法及优化装置
技术领域
本发明涉及电力系统曲线仿真领域，具体讲涉及一种电力系统暂态仿真曲线的优化方法及优化装置。
背景技术
在电力系统仿真分析中，暂态稳定仿真曲线记录仿真过程中各元件电气量的变化过程，在规定时间内按照指定的时间间隔给出发电机功角差、母线电压等量，反映出电网在各个时刻下的状态变化过程。
道格拉斯-普克算法是一种迭代性适应点算法，具有平移性和旋转不变性，其将曲线近似表示为一系列点，并减少点的数量，给定曲线和阀值后，抽样结果一定。电力系统暂态稳定仿真计算可展示各元件电气量变化过程，但仿真曲线的点数比较多，并实时传输绘制曲线时速度较慢，而利用道格拉斯-普克算法的平移性和旋转不变性将曲线点数较少，提高实时曲线传输效率。
目前，基于道格拉斯-普克算法在电力系统暂态稳定仿真曲线优化应用领域尚属空白，且为提高暂态稳定仿真曲线传输的效率，提高实时传输数据的速度，需要提供一种电力系统暂态仿真曲线的优化方法及优化装置。
发明内容
为减少电力系统传输点数，提高实时曲线传输速度，本发明提供一种电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法及优化装置，减小整体仿真时间。
本发明提供的电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法，其改进之处在于，所述优化方法包括：
(1)采集暂态稳定仿真曲线数据；
(2)优化暂稳输出点数据；
(3)将数据传输至web服务器。
进一步的，所述暂态稳定仿真曲线数据的采集包括：用户在web客户端设置暂态稳定变量监视曲线，采集暂态稳定计算数据并将其提交至计算平台。
进一步的，计算平台接受到web客户端的计算数据，根据用户的设置实时输出暂态稳定仿真曲线点数据。
进一步的，计算未完成时，根据用户的设置提取分段数据，用道格拉斯-扑克算法优化步骤(2)的暂稳输出点数据。
进一步的，监视曲线的优化包括：
(2-1)曲线首尾两端用直线连接，并计算出曲线上其余各点到该直线的垂直距离；
(2-2)将设定阈值D与最大垂直距离dmax比较；
(2-3)依据各次保留的点，重复步骤(2-1)和(2-2)；
(2-4)得到满足精度限差的坐标点，完成曲线的简化。
进一步的，所述步骤(2-2)中将最大垂直距离dmax与设定阈值D比较，确定：
若dmax＜D，则舍去曲线上的全部中间点；
若dmax≥D，则保留与最大垂直距离dmax对应的坐标点，并以此为新的阈值D′。
进一步的，各次比较中各点的保留原则是：最大垂直距离dmax大于或等于设定阈值时，保留与最大垂直距离dmax对应的坐标点。
进一步的，所述步骤(3)将优化完成的曲线点数据写入到JMS服务器，web服务器实时显示服务器点数据；
计算结束后，在web页面展示出用户设置的监视曲线。
一种电力系统暂态稳定仿真曲线的优化装置，所述优化装置包括：
web客户端、计算平台、优化单元、服务器单元和监视单元；
所述web客户端设置用户的暂态稳定变量监视曲线，并将用户的暂态稳定计算数据提交至计算平台；
所述计算平台调用暂态稳定计算程序处理接收到的数据，并根据用户的设置输出曲线点数据；
所述优化单元用道格拉斯-普克算法优化输出曲线；
所述服务器单元接收并显示曲线点数据；
所述监视单元展示优化计算后的用户设置的监视曲线。
进一步的，所述服务器单元包括JMS服务器和web服务器；
所述优化单元将优化完成的曲线点数据写入JMS服务器；
所述web服务器实时显示服务器点数据。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
1、本发明提供的技术方案在电力系统仿真曲线处理领域引入道格拉斯-普克算法，大大减少了传输的数据点数和网页的刷新数据量，大大缩小了曲线传输和描绘的数据规模，使总体仿真时间减小，曲线刷新流畅，在复杂的并发系统中提高了实时曲线展示效率。
2、本发明提供的技术方案利用道格拉斯-普克算法对仿真曲线上的点进行平移和旋转，保证暂态稳定仿真曲线形状大致不变，并且减少中间传输过程的点数，提高了曲线展示效率，优化了系统的传输速度。
附图说明
图1为本发明提供的基于web电力系统协同计算暂态稳定分析流程图；
图2为本发明提供的用道哥拉斯-普克算法处理数据的流程图；
图3为道格拉斯-普克算法原理示例图；
图4为本发明提供的基于web电力系统输出的未处理暂态稳定计算电压曲线图；
图5为本发明提供的优化处理后的暂态稳定计算电压曲线图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和实施例详细清楚的描述本发明提供的技术方案。
在电力系统仿真分析中，电力系统暂态稳定仿真曲线记录仿真过程中各元件电气量变化过程的曲线，在规定的时间内按照指定的时间间隔给出发电机功角差、母线电压等量，从而反映出电网在各个时刻下的状态变化过程。
优化单元中采用的道格拉斯-普克算法的思想：对每一条曲线的首末点连一条直线,求所有点与直线的距离,并找出最大距离值dmax，用dmax与限差D相比:若dmax＜D,这条曲线上的中间点全部舍去；若dmax≥D,保留dmax对应的坐标点,并以该点为界,把曲线分为两部分,对这两部分重复使用该方法。
具体操作方法为：
(一)在曲线首尾两点间连一条直线,求出其余各点到该直线的距离，如附图3中图(1)所示；
(二)选其最大者与阈值相比较,若大于阈值,则离该直线距离最大的点保留,否则将直线两端点间各点全部舍去，如附图3中图(2)所示，第4点保留。
(三)依据所保留的点,将已知曲线分成两部分处理,重复第1、2步操作，迭代操作，即仍选距离最大者与阈值比较,依次取舍,直到无点可舍去，最后得到满足给定精度限差的曲线点坐标，附图3中图(3)和图(4)所示，依次保留第6点、第7点，舍去其他点,即完成曲线的化简。
将道格拉斯-普克算法思想运用于电力系统暂态稳定仿真曲线中，使复杂的并发系统中大大减少传输的点数，提高实时曲线传输速度。
如图1所示的流程图，基于web的电力系统协同计算暂态稳定仿真分析中，暂态稳定计算程序在后台运行，监视的元件电气量变化曲线通过网络传输至网页上。当用户监视的曲线较多，多并发的曲线数目达到一定程度，由于传输带宽和web网页刷新速率的限制，使整体仿真过程时间较长、曲线有卡涩现象。采用道格拉斯-普克算法优化后，大大减少传输的数据点数和网页的刷新数据量，使总体仿真时间减小、曲线刷新流畅。
在web客户端设置多用户的电力系统暂态稳定变量监视曲线，设置完成后将多用户的暂态稳定计算数据提交至计算平台。
计算平台接受到客户端发来的数据调用暂态稳定计算，根据多用户的设置实时输出曲线点数据。
根据计算平台曲线输出点数据，利用优化单元的道格拉斯-普克算法优化输出曲线。
优化单元将优化完成的曲线点数据写入到JMS服务器，用户通过web服务器实时显示服务器点数据。等待计算结束时，在监视单元的web页面上展示出用户设置的监视曲线。
计算平台暂稳输出点数据处理流程如图2所示，首先判断是否计算完成，如未完成，根据设置取分段数据，并利用道格拉斯-普克算法取特定阀值进行数据优化，特定阀值默认为0.01；优化完成后将数据写入至JMS服务器，直至计算完成。
实施例
以某电压曲线为例，在0到10s按照步长0.01s的仿真分析总共点数为1001个点，如图4所示；利用道格拉斯-普克算法思想对以上曲线一系列进行优化实现，取阀值为0.01,总共点数为15个，如图5所示；
由此可见，利用道格拉斯-普克算法对一系列的点可以进行平移和旋转，保证形状大致不变，并且减少中间过程的点数，提高了曲线展示效率，优化了系统的传输速度。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法，其特征在于，所述优化方法包括：
(1)采集暂态稳定仿真曲线数据；
(2)优化暂稳输出点数据；
(3)将数据传输至web服务器。
2.如权利要求1所述电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法，其特征在于，所述暂态稳定仿真曲线数据的采集包括：用户在web客户端设置暂态稳定变量监视曲线，采集用户的暂态稳定计算数据并将其提交至计算平台。
3.如权利要求2所述电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法，其特征在于，计算平台接受到web客户端的计算数据，根据用户的设置实时输出暂态稳定监视曲线点数据。
4.如权利要求1所述电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法，其特征在于，计算未完成时，根据用户的设置提取分段数据，用道格拉斯-扑克算法优化步骤(2)的暂稳输出点数据。
5.如权利要求4所述电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法，其特征在于，监视曲线的优化包括：
(2-1)曲线首尾两端用直线连接，并计算出曲线上其余各点到该直线的垂直距离；
(2-2)将设定阈值D与最大垂直距离dmax比较；
(2-3)依据各次保留的点，重复步骤(2-1)和(2-2)；
(2-4)得到满足精度限差的坐标点，完成曲线的简化。
6.如权利要求5所述电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法，其特征在于，所述步骤(2-2)中将最大垂直距离dmax与设定阈值D比较，确定：
若dmax＜D，则舍去曲线上的全部中间点；
若dmax≥D，则保留与最大垂直距离dmax对应的坐标点，并以此为新的阈值D′。
7.如权利要求5所述的电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法，其特征在于，步骤(2-3)中各点的保留原则是：最大垂直距离dmax大于或等于设定阈值D时，保留与最大垂直距离dmax对应的坐标点。
8.如权利要求1所述电力系统暂态稳定仿真曲线的优化方法，其特征在于，所述步骤(3)将优化完成的曲线点数据写入到JMS服务器，web服务器实时显示服务器点数据；
计算结束后，在web页面展示出用户设置的监视曲线。
9.一种电力系统暂态稳定仿真曲线的优化装置，其特征在于，所述优化装置包括：
web客户端、计算平台、优化单元、服务器单元和监视单元；
所述web客户端设置用户的暂态稳定变量监视曲线，并将用户的暂态稳定计算数据提交至计算平台；
所述计算平台调用暂态稳定计算程序处理接收到的数据，并根据用户的设置输出曲线点数据；
所述优化单元用道格拉斯-普克算法优化输出曲线；
所述服务器单元接收并显示曲线点数据；
所述监视单元展示优化计算后的用户设置的监视曲线。
10.如权利要求9所述的优化装置，其特征在于，所述服务器单元包括JMS服务器和web服务器；
所述优化单元将优化完成的曲线点数据写入JMS服务器；
所述web服务器实时显示服务器点数据。
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