[發明專利]一種大規模電網潮流修正方程并行求解方法

有效

• 申請號: 201410405872.6
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104158182A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）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（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;國網冀北電力有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種求解方法，具體涉及一種大規模電網潮流修正方程并行求解方法。

背景技術

當前，在國家電網公司的領導下，智能電網調度控制系統在線分析軟件實用化工作已取得了階段性成果，并在各級調度機構的調度技術支持系統中推廣試用，為各調度中心的日常分析和調度工作起到了非常重要的支撐作用。從在線分析軟件計算速度上來看，需要研究適合大電網實時在線分析軟件的并行計算技術和手段，進一步提升在線分析軟件的計算速度，滿足大電網全模型實時分析計算的實時性要求。而潮流計算是大電網實時在線分析軟件的重要功能，隨著電力系統的發展和電網規模的擴大，在線潮流軟件的計算規模越來越大，同時智能電網精細化調度對大電網在線潮流計算的實時性要求越來越高，使得傳統串行潮流軟件不能很好的滿足未來智能電網調度需求。為提高大電網在線潮流軟件的計算速度，除了采用高性能服務器及先進算法外，還可以采用分布式計算技術和并行計算技術來提升軟件計算性能。目前各調控中心的調度自動化系統一般使用高性能服務器，CPU個數在4個以上，單個CPU一般為6核及以上，內存一般大于16G，具有良好的并行處理能力。因此，通過對智能電網調度控制系統現有應用軟件進行并行化改造，使得硬件資源得到充分利用，可以提高系統計算性能。

在共享內存模型中，一個并行程序由多個共享內存的并行任務組成，數據的交換通過隱含地使用共享數據來完成。此編程模式一般僅需指定可以并行執行的循環，而不需考慮計算與數據如何劃分，以及如何進行任務間通信，編譯器會自動完成上述功能。目前流行的共享內存模型開發標準是OpenMP。OpenMP定義了一套編譯指導語句，用于指定程序的并行性、數據的共享/私有等信息，同時OpenMP提供一個支持函數庫。目前OpenMP得到了廣泛的支持和使用。微軟的VC，linux操作系統上廣泛使用的GCC編譯器均支持OpenMP編程模型，此外，IBM、HP、Sun、SGI、Intel等硬件廠商均有支持OpenMP的編譯器產品。OpenMP是一種標準的并行模式fork/join式并行模式，其基本思想是，程序開始時只有一個主線程，程序中的串行部分都由主線程執行，并行的部分是通過派生其他線程來執行，但是如果并行部分沒有結束時是不會執行串行部分的。利用編譯指導語句可將程序分為多個線程并行執行。

C++定義了一個內容豐富的抽象數據類型標準庫。其中最重要的標準庫類型是string、vector和map，它們分別定義了大小可變的字符串、集合和鍵-值對的集合。string和vector往往將迭代器用作配套類型，用于訪問string中的字符或者vector中的元素。map類型為關聯數組，可使用鍵作為下標來獲取一個值，正如內置數組類型一樣。其關聯的本質在于元素的值與某個特定的鍵相關聯，并非通過元素在數組中的位置來獲取。map容器提供begin和end運算，以生產用于遍歷整個容器的迭代器。這些標準庫類型是語言組成部分中更基本的那些數據類型(如數組和指針)的抽象。

現有技術中，線性方程組求解主要包括三個步驟：因子分解生成因子表、前代、回代。線性方程Bx＝z的求解過程如下所述：

(1)因子分解生成因子表

因子分解過程包括規格化運算和消去運算兩個主要步驟。

①規格化運算：對于n×n階矩陣，第i行的規格化只需要對上三角部分中的第i行非零元進行計算，若第i行j列元素為非零元，則i行對角元b_ii＝1/b_ii，i行非零對角元b_ij＝b_ij×b_ii。

②消去運算：利用完成規格化運算的第i行，對i行上三角非零元列號對應的行進行消去運算，即對第j行進行消去運算，則消去行對角元b_jj＝b_jj-b_ij×b_ij÷b_ii。若b_il為非零元，則還需對元素b_jl進行消去運算，b_jl＝b_jl-b_il×b_ij÷b_ii。在規格化過程中會有注入元素，需要通過節點優化排序進行優化。

(2)前代運算