学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

电力系统暂态稳定性分布式并行仿真研究

作　者: 仝新宇
导　师: 林济铿
学　校: 天津大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电力系统暂态稳定性 Newton-GMRES算法 MPI 并行异步计算
分类号: TM743
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 112次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

跨大区互连以及市场化的运营机制是现代电力系统的特点,这一方面有利于电力资源的共享,另一方面也为保证系统的安全、稳定运行带来了新的挑战。如何实现大规模复杂系统的稳定性实时仿真分析,是当前的研究热点。原有的全网串行仿真难以实现此目的。近年来,随着高性能PC集群并行计算机的出现以及各种并行计算算法的提出,为这一目标的实现带来了希望。本文首先提出了一种基于预处理GMRES的不精确牛顿法暂态仿真新算法。该算法用Newton-GMRS内外两层迭代对表示系统暂态过程的微分代数方程组进行求解。在迭代的每一时步求解雅可比方程时,该算法先对其系数矩阵进行ILU分解预处理,形成等价的线性方程组,再用GMRES方法对等价方程组进行迭代求解。该算法结合了伪牛顿策略,即只有在时步Newton迭代次数较多情况下,才对雅可比矩阵进行更新,否则继续使用之前形成的雅可比矩阵,以达到加速仿真的目的。算例结果表明,该算法是有效的。本文对基于MPI的通信进行了研究。为了实现机电暂态的并行仿真,本文在介绍MPI的基本概念以及基本通信方式,即点对点通信和组通信的基础上,详细比较了点对点通信模式中的阻塞通信和非阻塞通信的各自特点,并利用非阻塞通信可以实现通信和计算同时进行的优点,实现了基于MPI的异步通信。最后,本文对机电暂态并行仿真进行了研究,提出了一种基于等值的机电暂态仿真并行异步新算法。其主要思想为:将原始网络分割为若干互联的子系统,这些子系统在仿真的每一时步进行相互等值,各个子系统利用其他子系统传递来的等值信息进行独立迭代计算,直至收敛。在等值信息传递过程中,该算法使用了异步策略,即子系统在迭代计算过程中,随时监听其他子系统是否有新的等值信息传来,从而能够及时更新等值信息,以达到加速迭代收敛的目的。算例结果表明,该算法不仅具有较高的等值精度,而且具有较快的计算速度,已能够实现实时在线仿真计算。本文的研究成果进一步丰富了电力系统机电暂态并行仿真计算方法,促进了电力系统机电暂态并行仿真计算的实用化进程。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-20
  1.1 课题的目的和研究意义  8-9
  1.2 电力系统暂态稳定性及其分析方法  9-12
    1.2.1 电力系统暂态稳定性  9
    1.2.2 暂态稳定性分析方法  9-12
  1.3 线性方程组迭代求解新方法及其发展趋势  12-15
    1.3.1 Krylov 子空间算法介绍  12-14
    1.3.2 预处理过程介绍  14-15
  1.4 暂态稳定并行计算的研究现状和发展趋势  15-18
    1.4.1 暂态稳定并行算法介绍  15-17
    1.4.2 并行计算机发展现状及其趋势  17-18
  1.5 本文主要工作  18-20
第二章基于预处理GMRES 的不精确牛顿法暂态仿真  20-38
  2.1 概述  20-21
  2.2 不精确Newton 法及GMRES 法简介  21-26
    2.2.1 不精确Newton 法  21-22
    2.2.2 GMRES 算法  22-26
  2.3 加速仿真过程的策略  26-29
    2.3.1 基于伪牛顿法的迭代处理策略  26
    2.3.2 基于ILU 预处理技术  26-28
    2.3.3 结合不完全LU 分解预处理的GMRES 算法  28-29
  2.4 结合伪牛顿策略的Newton-GMRES 算法的电力系统暂态仿真  29-33
  2.5 算例及结果分析  33-37
    2.5.1 预处理效果  33-34
    2.5.2 计算精度  34-36
    2.5.3 仿真速度  36-37
  2.6 本章小结  37-38
第三章 MPI 介绍及其应用  38-47
  3.1 概述  38
  3.2 MPI 消息传递及其相关概念  38-39
    3.2.1 MPI 消息的组成  38-39
    3.2.2 消息标识  39
    3.2.3 MPI 通信域  39
  3.3 MPI 通信方式  39-45
    3.3.1 点对点通信方式  39-43
    3.3.2 组通信方式  43-45
  3.4 提高通信效率的方法  45-46
    3.4.1 自定义数据类型  45
    3.4.2 数据的打包与解包  45-46
  3.5 本章小结  46-47
第四章基于等值的电力系统机电暂态仿真并行异步算法  47-66
  4.1 概述  47
  4.2 并行算法的实现原理  47-50
    4.2.1 系统分区策略  47-49
    4.2.2 并行算法的实现  49-50
  4.3 基于等值的机电暂态仿真并行异步算法  50-56
    4.3.1 相邻子系统的等值处理策略  50-53
    4.3.2 等值信息的传递和更新以及其中的异步策略  53-56
  4.4 基于等值的机电暂态仿真并行异步算法的实现  56-60
  4.5 算例及结果分析  60-65
    4.5.1 算法的等值精度  62-63
    4.5.2 算法的计算速度  63-65
  4.6 本章小结  65-66
第五章结论  66-68
参考文献  68-72
发表论文和参加科研情况说明  72-73
致谢  73

电力系统暂态稳定性分布式并行仿真研究

内容摘要

全文目录

相似论文