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基于树形计算结构的电力系统潮流并行算法研究

作 者: 刘佳
导 师: 房大中
学 校: 天津大学
专 业: 电力系统及其自动化
关键词: 网络分割 树形计算结构 潮流分区并行算法 分布式计算
分类号: TM744
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 73次
引 用: 0次
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内容摘要


度提出了更高的要求。基于网络分割的电力系统并行计算是提高大规模电网仿真速度的有效方法,它打破了传统串行算法难以大幅度提高仿真速度的瓶颈。本文提出了一种基于树形计算结构的电力系统潮流分区并行算法。该算法以牛顿—拉夫逊潮流算法为基础,属于一种空间并行算法。在网络分割的基础上,各分区单独形成雅可比矩阵,降低了雅可比矩阵的维数,将高维稀疏线性方程组进行降维求解,大幅度降低了潮流计算中求解修正方程组的计算量。由于潮流计算时间大部分消于修正方程组的求解,因此该算法可以大幅度缩短潮流计算时间。树形计算结构的采用使位于同层不同结点的潮流计算可以独立进行,各分区并行对修正方程进行线性变换,形成各自的线性表达式,并送至根结点联立求解,由于线性变换过程没有任何近似处理,每次迭代结果与传统算法完全相同。该算法易于实现,且便于采用分布式计算,具有较强的模块性和扩展性,亦可扩展于电力系统仿真实现电力系统的实时甚至超实时仿真。应用C++语言编程,通过对新英格兰系统、山西电网和东北电网进行并行潮流计算和分析,并与采用Intel MKL 9.1求解核心的串行潮流计算程序相比较。结果表明,运用本文研究的基于树形计算结构的电力系统潮流并行算法不仅大幅度缩短了计算时间,而且其收敛性和准确性完全没有降低。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 课题研究的背景介绍  7-8
  1.2 课题研究的目的和意义  8-9
  1.3 电力系统并行仿真和研究现状  9-10
  1.4 本文的主要工作  10-11
第二章 电力系统潮流计算  11-18
  2.1 电力系统潮流计算简介  11-12
    2.1.1 电力系统潮流计算概述  11-12
    2.1.2 电力系统潮流计算研究现状  12
  2.2 电力系统潮流计算的数学模型  12-14
    2.2.1 直角坐标系下的节点功率方程  12-13
    2.2.2 节点的分类  13-14
  2.3 电力系统潮流计算的牛顿—拉夫逊法  14-17
    2.3.1 牛顿—拉夫逊法的原理和方法  14
    2.3.2 直角坐标系的牛顿—拉夫逊潮流算法  14-16
    2.3.3 牛顿—拉夫逊法的特点  16-17
  2.4 小结  17-18
第三章 并行处理技术简介  18-23
  3.1 并行处理技术概述  18
  3.2 并行程序设计基础  18-21
    3.2.1 并行计算环境  18-19
    3.2.2 并行算法  19-20
    3.2.3 MPI并行程序介绍  20-21
  3.3 并行技术在电力系统领域的应用  21
  3.4 小结  21-23
第四章 基于树形计算结构的电力系统潮流并行算法  23-40
  4.1 电力系统网络分割原则  23-24
  4.2 电力系统计算树  24-30
    4.2.1 电力系统计算树的构成  24-27
    4.2.2 树形计算结构的基本思想  27-30
    4.2.3 树形计算结构特点  30
  4.3 基于树形计算结构的潮流并行算法  30-39
    4.3.1 计算原理  30-35
    4.3.2 算法特点  35
    4.3.3 计算步骤和程序流程  35-39
  4.4 小结  39-40
第五章 程序设计与算例分析  40-50
  5.1 程序设计  40-42
  5.2 山西电网算例分析  42-45
    5.2.1 算例说明  42-43
    5.2.2 结果分析  43-45
  5.3 东北电网算例分析  45-47
    5.3.1 算例说明  45-46
    5.3.2 结果分析  46-47
  5.4 计算时间分析  47-49
  5.5 小结  49-50
第六章 总结与展望  50-52
  6.1 总结  50-51
  6.2 展望  51-52
参考文献  52-55
发表论文和科研情况说明  55-56
致谢  56

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的模拟与计算 > 电力系统的计算
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