[發(fā)明專利]一種基于運(yùn)算樹GPU并行加速模型的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010474736.8
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN111740424A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董樹鋒;毛航銀;方睿
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)浙江省電力有限公司;浙江大學(xué)
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開了一種基于運(yùn)算樹并行加速模型的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法，該方法包括以下步驟：(1)潮流計(jì)算信息導(dǎo)入；(2)潮流計(jì)算初值設(shè)定；(3)矩陣向量元素計(jì)算：基于運(yùn)算樹GPU并行加速模型計(jì)算當(dāng)前迭代步的雅可比矩陣J(x^k)和量測修正量b(x^k)；(4)修正方程組求解，得到修正量Δx^k；(5)狀態(tài)變量修正：x^k+1＝Δx^k+x^k；(6)收斂性判斷：若滿足修正量的無窮范數(shù)小于收斂精度ε，則算法收斂，結(jié)束；否則令當(dāng)前迭代步數(shù)k加1，然后返回步驟(3)。本發(fā)明利用運(yùn)算樹GPU并行加速模型來加速電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中的雅可比矩陣和量測修正量的生成，在系統(tǒng)規(guī)模較大時，能顯著提高計(jì)算效率，滿足潮流計(jì)算的實(shí)時性需求。同時，該方法編程簡單，邏輯清晰直觀，易于實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)潮流計(jì)算，尤其涉及一種基于運(yùn)算樹并行加速模型的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算通過給定的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等元件的運(yùn)行條件得到全網(wǎng)功率分布，進(jìn)而確定系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算的基礎(chǔ)。隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大和“省地一體化”調(diào)度模式的發(fā)展，為滿足實(shí)時計(jì)算的要求，亟需提高潮流計(jì)算的計(jì)算效率。目前潮流計(jì)算中廣泛應(yīng)用的方法是牛頓法，該方法迭代次數(shù)少，收斂速度快，但在迭代過程中需要多次生成雅可比矩陣，計(jì)算量非常龐大。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較大時，使用傳統(tǒng)的串行生成方法難以滿足實(shí)時性需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是對現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行完善與改進(jìn)，提供基于運(yùn)算樹并行加速模型的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法，以提高整體計(jì)算效率。為此，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案。

本發(fā)明技術(shù)方案的主要實(shí)現(xiàn)步驟包括潮流計(jì)算信息導(dǎo)入、潮流計(jì)算初值設(shè)定、矩陣向量元素計(jì)算、修正方程組求解、狀態(tài)變量修正、收斂性判斷共六個子步驟。

一種基于運(yùn)算樹GPU并行加速模型的電力系統(tǒng)潮流計(jì)算方法，具體包括如下步驟：

(1)潮流計(jì)算信息導(dǎo)入：導(dǎo)入量測信息(節(jié)點(diǎn)電壓、節(jié)點(diǎn)注入功率)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、線路參數(shù)信息，形成量測向量z、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y。

(2)潮流計(jì)算初值設(shè)定：狀態(tài)變量的迭代值為x^k，設(shè)定算法初始迭代步數(shù)k等于0，則狀態(tài)變量的迭代初值為x⁰、收斂精度ε。

(3)矩陣向量元素計(jì)算：基于運(yùn)算樹GPU并行加速模型，根據(jù)量測向量z、節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣Y和當(dāng)前狀態(tài)變量迭代值x^k計(jì)算當(dāng)前迭代步的雅可比矩陣J(x^k)和量測修正量b(x^k)。

(4)修正方程組求解：求解下式中表示的線性方程組得到修正量Δx^k。

Δx^k＝J(x^k)^-1b(x^k)

(5)狀態(tài)變量修正：按下式計(jì)算

x^k+1＝Δx^k+x^k

(6)收斂性判斷：若下式滿足(即修正量的無窮范數(shù)小于收斂精度ε)，則算法收斂，結(jié)束；否則令當(dāng)前迭代步數(shù)k加1，然后返回步驟(3)。

||Δx^k||_∞≤ε。

上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述的步驟(3)中，矩陣向量元素計(jì)算包含以下六個子步驟：