基于MPI和P-Q分解法的电力系统潮流并行算法的研究

为了提高大规模电力系统潮流计算的速度，在对P-Q分解法潮流计算进行分析和研究的基础上，提出了基于Ⅷ分解法的潮流并行算法的思想，并利用并行消息传递界面MPI进行了仿真，验证了算法的正确性和可行性。     

电力系统潮流并行算法的研究进展

随着高性价比可扩展集群并行系统的逐步成熟和应用 ,大规模电力系统潮流并行计算和分布式仿真成为可能。该文首先简要介绍了电力系统的潮流计算模型及基本算法 ,分析了算法中存在的困难。然后分析了 4类较重要的电力系统潮流并行算法 :分块法、多重因子化法、稀疏矢量法和逆矩阵法 ,同时讨论了这 4种潮流并行算法的基本原理和实用效果 ,比较了各种并行算法的优点和局限性 ,并指出基于集群系统的粗粒度区域分解潮流并行算法最具发展潜力。     

电力系统网络方程并行算法研究及潮流并行计算的实现

结合Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ硬、软件的特点，研究了电力系统网络方程的并行算法。在撕裂节点法、系数矩阵写成对角加边的基础上，发展了系数矩阵完全分解算法。在由４片Ｔ８００－２０组成的并行计算机系统上，实现了快速分解潮流的并行计算，并针对不同规模的网络进行了试算，计算结果表明，上述算法有较好的效果，证明并行算法能显著提高电力系统计算的速度，有广阔的应用前景。     

快速分解潮流的并行算法──Householder公式的应用

针对两层次的多区域电力系统及两层次结构的计算机网络，应用Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄｅｒ公式研究了快速分解潮流的并行算法。该法与常规快速分解潮流具有完全相同的收敛性，而采用的Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄｅｒ公式非常简洁，并行计算过程中需传送的数据量较小。文中给出了ＩＥＥＥ１４节点及ＩＥＥＥ３０节点系统算例及计算结果。     

基于并行算法的生命游戏分解策略的性能分析

对GoL问题采用数据划分的并行算法分析,提出两种分解策略并基于MPI2.0设计模拟程序.给出了两种分解策略程序的试验性能结果和比较,得出二维分解对GoL问题不是最优分解策略.最后指出了数据划分在解决并行问题中的重要性.     

基于OpenMP的对称矩阵:LDLT分解并行算法实现

分析对称矩阵LDLT分解过程的并行结构,给出对称矩阵LDLT分解的并行算法,然后考虑粗粒度组合后的负载平衡,提出基于OpenMP的对称矩阵LDLT分解并行算法的实现方案,并对该方案的并行计算性能进行数值实验.实验表明,基于OpenMP的对称矩阵LDLT分解并行算法在多核处理器系统中能够显著地提高算法性能.     

基于并行算法的生命游戏分解策略的性能分析

对GoL问题采用数据划分的并行算法分析,提出两种分解策略并基于MPI2.0设计模拟程序.给出了两种分解策略程序的试验性能结果和比较,得出二维分解对GoL问题不是最优分解策略.最后指出了数据划分在解决并行问题中的重要性.     

一种矩阵相乘的并行算法实现与性能评测

用传统的串行算法进行矩阵相乘运算会受到矩阵规模、单机的CPU主频、内存大小和存储器空间等方面的限制.而使用并行算法是解决上述限制的最有效途径.为此,在集群计算环境下,使用SPMD计算模型和基于MPI消息传递技术设计实现了矩阵相乘的并行算法.实验表明,此并行算法在一定矩阵规模下具有较好的加速比和并行效率.     

基于P-Q分解的潮流计算的算法改进与应用研究

针对牛顿-拉夫逊法在潮流计算中的缺点,提出了基于P-Q分解的潮流计算的改进算法。首先介绍了基于P-Q分解的潮流计算原理,在此基础上,详细阐述了该改进算法在求取PV曲线中的应用方法。所提出的改进算法通过公式化简实现了节点有功功率与无功功率的解耦迭代,使潮流运算的速度有了明显提高。MATLAB仿真的结果表明,基于P-Q分解的潮流计算的改进算法能够正确绘制出完整的PV曲线,且运算速度与牛顿-拉夫逊法相比有明显提高。     

基于大地电磁二维反演的MPI和CUDA并行算法研究

大地电磁测深法属于天然场源的电磁勘探方法,是以岩石的电性差异为基础和前提的勘探方法。所采用的大地电磁二维反演方法为共轭梯度法,该方法避免了求解雅可比矩阵,效率较高,但是在将模型剖分较细时,多频率进行计算时效率有待提高。基于大地电磁频率依次独立处理数据的特点,采用了MPI的并行算法来提高效率,为了使得计算效率更高,在MPI的基础上增加了CUDA并行运算方法,用多个进程同时来计算各频率数据,在求解方程的过程中采用CUDA进行加速,得到计算结果。通过对正演和反演图的比较,验证了程序的正确性。对并行算法的效率进行了统计,进程数为2~4时,加速比能达到2.15~3.09,比单一的MPI并行算法的加速比要高,验证了程序的有效性。     

配电网的回路阻抗法潮流计算与仿真可视化

提出了一种用于配电网快速潮流计算和仿真信息可视化的新方法:结合十字链表与关联矩阵,给出了阻抗矩阵自动生成算法,并可以任意顺序求解各支路电流和各内节点电压;提出了基于right-looking LU分解法的并行高斯消去算法,利用GPU(图形处理器)加速求解复系数回路阻抗方程组;采用GIS(地理信息系统)和虚拟现实技术,对潮流计算结果进行仿真可视化.仿真算例表明,该方法对节点编号无特殊要求,适用于有环、无环的配电网潮流计算,具有计算速度快、精度高、仿真结果显示直观形象的优点.     

负荷以恒定阻抗模型表示的电力系统潮流计算方法

在传统的电力系统潮流计算数学模型中,都是假定负荷节点的有功功率P、无功功率Q保持不变,这与电力系统实际运行情况并不完全相符．据此,提出了负荷以恒定阻抗模型表示的电力系统潮流计算方法,给出了相应的节点功率误差方程,推导了雅可比矩阵中相应的元素．用Fortran语言编制了负荷以恒定阻抗模型表示的电力系统潮流计算程序,用5节点系统进行了对比计算．研究结果表明,电炉、电镀和电解等纯电阻性或近似电阻性负荷以恒定阻抗模型表示,潮流计算结果更加符合电力系统实际运行情况．     

基于分群式粒子群算法的压裂水平井试井曲线自动拟合

为提高压裂水平井试井多参数自动拟合的计算精度、速度和稳定性,将传统方法、智能算法和并行算法相结合,提出并行分群式粒子群优化算法,并将高斯-牛顿法与粒子群算法相结合,同时采用OpenMP并行算法求解。结果表明:在粒子群优化算法中,通过粒子分群使粒子搜索方向趋近于线性,避免了粒子群算法易陷入局部最优的问题,加快了搜索速度;与高斯-牛顿法相结合保证了计算的稳定性;采用OpenMP并行算法求解降低了模型的复杂度,提高了计算效率;分群式粒子群优化算法比其他优化算法计算速度更快,计算精度更高,并可在一定程度上为多裂缝水平井试井解释划分流动阶段。     

计及发电机励磁调节器静态特性的电力系统潮流计算方法

提出了在电力系统潮流计算数学模型中计及发电机励磁调节器静态特性的方法,给出了相应的节点功率误差方程,推导了雅可比矩阵中相应的元素,用FORTRAN语言编制了计及发电机励磁调节器静态特性的电力系统潮流计算程序,用4节点系统进行了对比计算.研究结果表明,该计算方法是合理的.     

基于Matlab的Gauss-Seidel迭代法电力系统潮流计算

潮流计算是电力系统分析中的一种最基本的计算,它的任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态,是进行故障计算、继电保护整定、安全分析的必要工具.电力系统潮流计算的结果是电力系统稳定计算和故障分析的基础.本文基于Matlab利用Gauss-Seidel法进行电力系统潮流计算,并分析了计算结果.通过算例,说明了该方法编程简便、运算效率高并符合人们的思维习惯,验证了该方法的有效性.     

基于辅助问题原理及内点法的分区并行最优潮流算法

针对大电网在最优化问题计算中存在计算时间长、矩阵维数高等问题，按照电力系统的实际地理分布，在某些联络线处将整个电网分解为多个相对独立的子系统，子系统问通过边界节点产生的约束条件进行协调，建立了一个基于辅助问题原理（APP）的多分区并行最优潮流计算模型．应用APP方法，将大电网最优潮流问题转化为多个规模相对较小子系统的并行协调优化问题，在每个子系统中采用跟踪中心轨迹内点法求解子系统的优化问题．测试算例的计算结果表明，该算法减少了整个问题的矩阵维数，降低了问题的求解难度，具有较强的收敛性、快速性和实用性．     

三相不对称相分量谐波潮流计算

随着电力系统中谐波的日益增多，单相谐波潮流计算已不能满足要求。详细讨论了三相配电网络中谐波情况下的发电机、变压器、线路、负荷的模型，尤其考虑了变压器接线方式、移相作用和非标准变比对三相不对称谐波潮流的影响，推导了变压器两侧相应的相电压、相电流关系，并针对在传统谐波潮流算法中考虑了变压器三相模型后有可能不收敛的问题，提出了一种基于支路电流前推回代的相分量谐波潮流算法。算例计算表明该算法是非常有效的。