大規(guī)模電力系統(tǒng)潮流計(jì)算分布式gesp算法

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1、2010年6月電工技術(shù)學(xué)報(bào)Vol.25No.6第25卷第6期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJun.2010大規(guī)模電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的分布式GESP算法謝開貴張懷勛胡博曹侃吳韜（重慶大學(xué)輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重慶400044）摘要并行計(jì)算已成為大規(guī)模電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的主要解決手段之一。為取得良好的加速比和并行效率，基于GESP算法提出牛頓法潮流迭代計(jì)算中修正方程組求解的分布式算法。根據(jù)方程組系數(shù)矩陣非零元主要集中于對(duì)角帶及高度稀疏等特點(diǎn)確定系數(shù)矩陣的超節(jié)點(diǎn)，并基于超節(jié)點(diǎn)的邊界將潮流修正方程組的系數(shù)矩陣劃分為若干個(gè)

2、2維分塊矩陣以實(shí)現(xiàn)分塊存儲(chǔ)；在LU分解過程中，采用基于流水線技術(shù)的并行分解以提高計(jì)算速度。本文設(shè)計(jì)了分布式存儲(chǔ)的并行算法，并應(yīng)用于3000、12000節(jié)點(diǎn)等不同規(guī)模電力系統(tǒng)。算例分析表明：在網(wǎng)絡(luò)達(dá)到2000節(jié)點(diǎn)及以上時(shí)，本文分布式GESP法相對(duì)串行計(jì)算和分布式牛頓法具有明顯的速度優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：大規(guī)模電力系統(tǒng)潮流計(jì)算GESP算法分塊存儲(chǔ)流水線技術(shù)分布式計(jì)算中圖分類號(hào)：TM744DistributedAlgorithmforPowerFlowofLarge-ScalePowerSystemsUsingtheGESPTechniqueXieKaiguiZhangHuaixunHuBoCa

3、oKanWuTao（StateKeyLaboratoryofPowerTransmissionEquipment&SystemSecurityandNewTechnology,ChongqingUniversityChongqing400044China）AbstractParallelcomputinghasbecomeamainmeansforpowerflowcalculationoflargescalepowersystems.Inordertoobtainagoodparallelspeedupandefficiency,thispaperpresentsadistrib

4、utedalgorithmforsolvinglinearpowerflowiterationequationsofNewtonapproachusingtheGaussian-elimination-with-static-pivoting(GESP)technique.Basedonthepropertiesofcoefficientmatrix,suchasthediagonaldominanceandsparsity,thematrixcanbesplitintoseveralblockswithasmallerdimensionandbestoredinadistribu

5、tedstoragemodebasedontheborderofsupernodes.ThepipelinetechniqueisalsousedtoimprovetheefficiencyoftheproposedalgorithmintheprocessofparallelLUdecomposition.Adistributedparallelalgorithmforpowerflowisdesignedandappliedtoanumberofpowersystems,suchasthepowersystemswith3000and12000buses.Resultsofca

6、sestudiesshowthatthemajoradvantageoftheproposeddistributedGESPmethodisthatithasbetterparallelspeedupandefficiencywhenapowersystemhasmorethan2000buses.Keywords：Large-scalepowersystems,powerflowcalculation,GESPalgorithm,distributedstorage,pipelinetechnique,distributedcomputing環(huán)境下實(shí)時(shí)安全控制和潮流跟蹤計(jì)算，都迫

7、切需要1引言[1]快速地進(jìn)行大規(guī)模甚至超大規(guī)模電力潮流計(jì)算。區(qū)域大電網(wǎng)互聯(lián)的運(yùn)行行為分析以及電力市場在潮流計(jì)算中，需對(duì)形如Ax=b的高維稀疏線性修正方程進(jìn)行反復(fù)求解，以得到收斂的潮流解。文獻(xiàn)國家自然科學(xué)基金（50777067），輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)[2]指出：在用牛頓法計(jì)算電力系統(tǒng)潮流時(shí)，超過國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（2007DA10512709103）和重慶市自然科學(xué)基80%的時(shí)間用于求解高維修正方程組，而LU分解金重點(diǎn)項(xiàng)目（CSTS2008BC7031）等資助。