一种图分割算法在大规模电力系统计算中的应用

全国互联电网的日益形成,对电力系统在线仿真计算的要求越来越高。传统的串行潮流计算方法已无法满足要求,高效的潮流并行算法和分布式计算理论的研究成为大规模电力系统仿真计算的关键。因此,通过研究一种通用并行算法,实施高效运算、动态仿真和预测,进行实时系统的在线监测,对于现代电力系统的运行与控制有重大意义。 分块对角加边形式(Bordered Block Diagonal Form,BBDF)是进行电力系统并行计算的有效方法。本文提出了一种基于电力系统地理区域信息,自外而内利用边割集,形成嵌套分块对角加边形式(Nested BBDF)系数矩阵的图形分割算法。应用稀疏技术,对算法形成的嵌套对角块和边界块进行节点重新编号,以减少计算过程所引入的注入元,并利用该算法进行大规模电力系统的并行计算。 本文首先介绍了电力系统潮流计算与状态估计的基本方法,进一步阐述电力系统与图的关系,系统阐述了嵌套BBDF的图理论与图过程,结合华东2806节点系统,IEEE300系统进行了算法的有效性验证。然后将此算法引入电力系统的潮流计算与状态估计,给出了详细的计算过程,并在基于MPI的并行计算环境中进行仿真计算。通过对实际系统的仿真计算证明,本文提出的算法较其他BBDF分解算法具有更小的通信量。实验结果表明,该算法在按照地理区域划分的大型电力系统潮流计算中,有着很强的适应性。