电力系统暂态稳定空间并行仿真

随着电力系统互联规模的不断扩大,开发有效快速的在线动态安全分析工具已成为当务之急,而传统的串行计算显然无法满足大规模电力系统暂态过程的实时仿真要求。本文针对集群系统下的大规模电力系统暂态稳定空间并行仿真技术进行了研究,研究内容涉及并行任务的划分、并行算法的设计和并行加速比的评估三大部分内容。主要成果如下: (1)基于因子路径树网络划分算法提出了新的考虑微分方程计算量的暂态稳定并行任务划分算法。该算法在原因子路径树网络划分算法的基础上引入了发电机节点点权并采用了新的电力网络划分性能评价指标函数,使得各个分区之间的计算负荷分配更为合理。 (2)详细推导了块对角加边形式(BBDF)的大规模稀疏线性网络方程的并行求解过程:即并行因子分解和并行前代回代两个部分。此外,本文还对整个并行仿真过程中的计算和通信进行了优化:利用网络方程中只有发电机等节点具有非零注入电流的特点,通过划分后排序方法进一步减少前代回代计算量;通过改变数据的通信方式对通信过程进行优化。 (3)基于本文所介绍的暂态稳定并行仿真算法,提出了近似的并行加速比估算公式,对影响并行加速比的各个因素进行了分析,阐明了在并行仿真的过程中当处理并行部分的时间减少量等于处理串行部分的时间及通信时间的增加量时,并行加速比达到最大这个核心思想。同时,本文还利用该公式估算了在集群系统下对3k节点系统进行并行仿真时实现最大加速比所需处理器数目。 通过对两个不同规模系统的算例分析,证明了本文所提并行仿真算法的正确性和有效性。