[發明專利]基于GPU并行計算的電力系統PQ分解狀態估計方法

有效

• 申請號: 202010470768.0
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111711186B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 趙化時
• 申請（專利權）人: 中國南方電網有限責任公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;G06F17/15
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明提出一種基于GPU并行計算的電力系統PQ分解狀態估計方法，包括：采集電力系統的量測參數和網絡參數；生成節點導納矩陣及支路導納列表；對狀態變量向量初始化，計算有功雅各比矩陣及無功雅各比矩陣、有功殘差方程矩陣、無功殘差方程矩陣，對有功殘差方程矩陣和無功殘差方程矩陣分別進行LLT分解；將有功雅各比矩陣、無功雅各比矩陣、有功下三角矩陣、無功下三角矩陣及支路導納列表復制到GPU的主內存中；在GPU中進行迭代計算，返回得到收斂的狀態估計量，若迭代不收斂則返回錯誤。本發明提出的方法，可以提高電力系統狀態估計的速度，保證電力調度系統及時反映電網的真實運行狀態，確保電力系統安全高效運行。

技術領域

本發明涉及電力系統狀態估計的技術領域，更具體地，涉及一種基于GPU并行計算的電力系統PQ分解狀態估計方法。

背景技術

電力系統狀態估計的功能是根據電力系統的各種量測信息，估計出電力系統當前的運行狀態。電力系統狀態估計是電網調度系統中各大高級應用的基礎，更是維持電力系統穩定、確保電力系統安全高效運行的基礎，因此，電力系統狀態估計的計算響應速度，決定了電網調度系統能否及時地反映電網的真實狀態，也影響著其他電網自動控制系統的控制效果，對整個電力系統的穩定運行至關重要。

目前，電力調度系統常采用最小二乘法以及PQ分解法對電力系統進行狀態估計。在以上兩種方法的計算過程中，存在大量相互獨立的計算過程以及矩陣運算，無法保證電力調度系統具有及時反映電網真實狀態的能力，為提高電力調度系統反映電網真實狀態的實時性，在狀態估計的計算過程中進行并行化處理十分有必要，公開號為CN1070696A的中國專利在2017年8月公開了一種電力系統狀態估計的并行計算方法，整合建立狀態估計并行模型與并行分解兩個過程，克服了現有采用優化算法進行狀態估計時的復雜性，此方法方便結合相關并行平臺實現并行化處理，可以提高狀態估計計算響應速度，但該專利提出的并行計算方法涉及兩個過程，過程也比較復雜，而且并沒有統一封裝整合改進。

發明內容

為克服傳統電力系統狀態估計的方法具有無法保證電力調度系統及時反映電網真實狀態的缺陷，而目前公開的電力系統狀態估計并行計算的方法涉及的過程比較復雜，且存在未統一封裝整合改進的弊端；本發明提出一種基于GPU并行計算的電力系統PQ分解狀態估計方法，提高電力系統狀態估計的速度，保證電力調度系統及時反映電網的真實運行狀態，確保電力系統安全高效運行。

為了達到上述技術效果，本發明的技術方案如下：

本發明提出一種基于GPU并行計算的電力系統PQ分解狀態估計方法，至少包括：

S1.采集電力系統的量測參數和電力系統的網絡參數；

S2.根據電力系統的網絡參數生成節點導納矩陣及支路導納列表；

S3.以電力系統的節點電壓幅值及電壓相角作為狀態變量向量，對狀態變量向量初始化，將節點電壓幅值初始化為1.0pu，節點電壓相角初始化為0rad；

S4.根據電力系統的量測參數和電力系統的網絡參數，分別計算有功雅各比矩陣H_P及無功雅各比矩陣H_Q；

S5.計算有功殘差方程矩陣A_P和無功殘差方程矩陣A_Q，對有功殘差方程矩陣A_P和無功殘差方程矩陣A_Q分別進行LLT分解得到有功下三角矩陣A_PL及無功下三角矩陣A_QL；

S6.將有功雅各比矩陣H_P、無功雅各比矩陣H_Q、有功下三角矩陣A_PL、無功下三角矩陣A_QL及支路導納列表復制到GPU的主內存中；

S7.基于GPU并行計算，在GPU中進行有功迭代，判斷有功迭代收斂條件是否滿足，若是，執行步驟S8，否則，更新節點電壓相角，執行步驟S8；