电力系统潮流并行算法的研究进展

清华大学学报(自然科学版)2002年第42卷第9期

CN1122223 N.42,No.9JTsinghuaUniv(Sci&Tech),2002,Vol15 37

119221195,1199

电力系统潮流并行算法的研究进展

薛　巍1,　舒继武2,　王心丰1,　郑纬民2

(1.清华大学电机工程与应用电子技术系,北京100084;2.清华大学计算机科学与技术系,北京100084)

摘　要:随着高性价比可扩展集群并行系统的逐步成熟和应用,大规模电力系统潮流并行计算和分布式仿真成为可能。法,分析了算法中存在的困难。4力系统潮流并行算法:和逆矩阵法,实用效果,,并指出基。关键词:潮流并行算法;大型稀疏线性方程组;电力系统中图分类号:TM744

文章编号:100020054(2002)0921192204

文献标识码:A

,,而高效。随着并行机与并行计算技术的不断发展和成熟,潮流问题的并行计算研究近年来得到了长足的发展,为真正解决大电网快速、详细的仿真计算开辟了新路。

本文主要综述了迄今为止的潮流并行算法研究成果。指出了各种算法的优点和局限性。针对不同并行体系结构特点,提出了潮流并行算法的研究方向。

1　潮流计算模型

Advanceofparallelalgorithmsforpower

flowsimulation

XUEWei1,SHUJiwu2,WANGXinfeng1,ZHENGWeimin2

(1.DepartmentofElectricalEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2.DepartmentofComputerScienceandTechnology,

TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)

Abstract:Thewideuseofscalableclusterparallelsystems,whichhaveahighperformance2priceratio,hasenabledthepowerflowparallelcomputinganddistributedrealtimesimulationoflargescalepowersystem.Thispaperoutlinedthecomputationalmodelsandthebasicalgorithmsofpowerflowcomputation,andanalyzedthemaindifficultiesinthealgorithms.Then,startingfromthebasicprinciplesandpracticaleffectsofthealgorithms,itpresentedtheresearchprogressofparallelpowerflowalgorithmsbasedonpartitioning,

multiple

factoring,

sparse

vectors

and

inverse

matrices.Finally,comparingtheadvantagesandlimitationsoftheseparallelalgorithms,promisingmethod.

Keywords:powerflowparallelalgorithm;large2scalesparselinear

systemequations

thecoarsegranularitydomaindecomposed

powerflowparallelalgorithmonclusterparallelsystemsisthemost

电力系统潮流计算描述的是电网稳定状态的特

性。从数学角度来讲,它可以归结为求解一组非线性方程,并使其解答满足一定的约束条件。对于节点数为N,PV节点数为r的网络,各节点有两个状态变

),其极坐标形式表示的潮流方程为:量(U,Η

f

Pi

=Pis-Ui

∑U

j∈i

j

(GijcosΗij+B(GijsinΗBij-

ij

sinΗij)=0,cosΗ.ij)=0

(1)

fQi=Qis-Ui

∑U

j∈i

jij

其中:fPi,fQi分别表示节点有功潮流方程(N-1

个)和无功潮流方程(N-r-1个);Pis表示各节点的有功注入量;Qis表示PQ节点的无功注入量;Ui,Uj表示节点i和j的电压幅值;Ηij表示节点i和j的相角差;另外第N个节点作为系统的松弛节点,用以平衡全系统功率。

有关潮流方程的计算方法很多。以导纳阵为基础的Guass迭代法,原理简单,内存需求少,但算法收敛性差;以阻抗矩阵为基础的迭代法收敛性有所

收稿日期:2000212229

　　潮流计算是电力系统规划、运行的基本研究方法。随着现代电力系统大系统、强非线性与多元件的特点日益突出,其计算量与计算复杂度急剧增加。如

基金项目:国家自然科学基金资助项目(69933020)作者简介:薛巍(19742),男(汉),北京,博士研究生。

E2mail:xw98@