[發(fā)明專利]一種大規(guī)模電網(wǎng)潮流修正方程并行求解方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410405872.6
• 申請(qǐng)日: 2014-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN104158182A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李靜;羅雅迪;徐杰;賈育培;郎燕生;郭子明;鄒昱;施貴榮;竇成龍;張浩;陳利杰;王磊;王淼;王少芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)公司;中國電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)冀北電力有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/00
• 分類號(hào): H02J3/00
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種大規(guī)模電網(wǎng)潮流修正方程并行求解方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟1：稀疏矩陣存儲(chǔ)；

步驟2：并行因子分解生成因子表；

步驟3：進(jìn)行并行前代運(yùn)算；

步驟4：回代運(yùn)算；

步驟5：潮流迭代運(yùn)算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模電網(wǎng)潮流修正方程并行求解方法，其特征在于：所述步驟1中，在P-Q分解法的電網(wǎng)潮流修正方程并行求解過程中完成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣、修正方程系數(shù)矩陣B′和B″，以及B′和B″因子分解后生成的因子表的存儲(chǔ)；修正方程系數(shù)矩陣B′和B″均為稀疏矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大規(guī)模電網(wǎng)潮流修正方程并行求解方法，其特征在于：采用P-Q分解法的電網(wǎng)潮流修正方程表示為：

ΔP/U＝-B′UΔθ???????????(1)

ΔQ/U＝-B″ΔU????????????(2)

其中，ΔP為計(jì)算節(jié)點(diǎn)有功修正量矢量，ΔQ為計(jì)算節(jié)點(diǎn)無功修正量矢量，Δθ為相角修正量矢量，ΔU為電壓修正量矢量，U為節(jié)點(diǎn)電壓幅值，θ為節(jié)點(diǎn)電壓相角，P為節(jié)點(diǎn)注入有功功率，Q為節(jié)點(diǎn)注入無功功率，稀疏矩陣B′元素為對(duì)應(yīng)支路電抗倒數(shù)取負(fù)，稀疏矩陣B″元素為對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣虛部，i、j為節(jié)點(diǎn)編號(hào)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大規(guī)模電網(wǎng)潮流修正方程并行求解方法，其特征在于：所述步驟1具體包括以下步驟：

步驟1-1：利用C++抽象數(shù)據(jù)類型標(biāo)準(zhǔn)庫提供的順序容器vector和關(guān)聯(lián)容器map實(shí)現(xiàn)P-Q分解法的電網(wǎng)潮流修正方程系數(shù)矩陣的存儲(chǔ)；

定義對(duì)象vector<map<int,double>>B1，B2，Y分別保存稀疏矩陣B′，B″和節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；其中map<int,double>用于保存行元素，列號(hào)由int型的鍵索引表示，稀疏矩陣非零元素由double型的關(guān)聯(lián)值表示；

步驟1-2：節(jié)點(diǎn)優(yōu)化排序；

統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)支路數(shù)，按節(jié)點(diǎn)支路數(shù)由少到多對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)排序；且按照PQ節(jié)點(diǎn)、PV節(jié)點(diǎn)、平衡節(jié)點(diǎn)的順序依次排序；在排序的同時(shí)，形成內(nèi)部節(jié)點(diǎn)和計(jì)算母線編號(hào)的對(duì)照表；

步驟1-3：計(jì)算節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；

根據(jù)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣維數(shù)初始化vector對(duì)象Y維數(shù)；節(jié)點(diǎn)i自導(dǎo)納即對(duì)角元元素等于該節(jié)點(diǎn)直接連接的所有支路導(dǎo)納的總和，節(jié)點(diǎn)i、j之間的互導(dǎo)納等于連接節(jié)點(diǎn)i、j支路導(dǎo)納的負(fù)值；將計(jì)算完的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣元素保存到對(duì)象Y中，完成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的稀疏矩陣存儲(chǔ)，且僅保存節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣上三角；

步驟1-4：稀疏矩陣B′和B″保存到對(duì)象B1和B2中。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模電網(wǎng)潮流修正方程并行求解方法，其特征在于：所述步驟2包括以下步驟：

步驟2-1：指定并行處理進(jìn)程數(shù)；

步驟2-2：首先通過稀疏矩陣非零元素的遍歷，統(tǒng)計(jì)每行元素被消去次數(shù)，k行元素被消去次數(shù)保存在整型數(shù)組變量count[k]中；同時(shí)在map<int,double>>B中增加注入元數(shù)位置，將最大被消去次數(shù)記為max；定義變量vector<int>muster和vector<vector<int>>vec_muster(muster,max)用于收集被消去次數(shù)相同的行；vec_muster[m]中保存被消去次數(shù)為m次的所有行號(hào)；將被消去0次的行存入vec_master[0]中；

步驟2-3：根據(jù)并行進(jìn)程數(shù)將vec_muster[m]中的行號(hào)分成N組，被消去次數(shù)m＝m+1；

步驟2-4：利用編譯指導(dǎo)語句#pragma?omp?parallel?for?num_threads(N)將主進(jìn)程分成N個(gè)線進(jìn)程，用多個(gè)線程進(jìn)行并行規(guī)格化運(yùn)算和消去運(yùn)算，被消去行被消去次數(shù)減1，即count[k]-1，收集被消去次數(shù)變成0的行號(hào)，并保存在vec_muster[m]中；

步驟2-5：判斷vec_muster[m]數(shù)組是否為空，若為空則并行因子分解結(jié)束；否則返回步驟2-3，繼續(xù)并行規(guī)格化運(yùn)算和消去運(yùn)算。