波形松弛法并行暂态稳定仿真研究

论文摘要

电力系统暂态稳定计算是一项非常耗时的计算,它的大部分计算时间都花在解稀疏线性方程组上,因此稀疏技术的引入对提高暂态稳定的计算速度是至关重要的。MPI是消息传递的标准,它提供的调用函数众多,功能强大,若能使用得当,就能提高并行程序执行的效率。在现有的条件下对大规模电力系统机电暂态的实时仿真还不能实现,并行处理技术无疑是解决这一难题的的有效方法之一。本文的主要工作如下:首先研究了数组和链表两种稀疏存储方式在牛顿法潮流计算中的效率问题,并分析了它们在内存开销上的差别。算例表明:在采用列主元高斯消去法时,链表存储相对于数组存储,以付出较小内存空间赢得了计算时间的很大节省;系统规模较大时,链表存储在计算速度上比数组存储具有明显的优势;而对于LDU分解,用链表存储的计算速度比数组存储稍快。简要介绍了MPI的基本概念,比较详细地介绍了MPI的两种通信类型,即点对点通信和组通信。还简要介绍了提高通信效率的方法。对波形松弛并行暂态仿真策略和仿真算法进行了研究,并在高性能集群计算机-PC-Cluster上基于MPI予以实现,提出了系统分解的一种新颖策略。通过在计算窗口里对边界节点电压波形的初值估计,显著地提高了收敛速度,时间窗越长,效果越明显。华北网的仿真结果表明,对于算例系统,当窗口取一个仿真步长时,仿真时间最短。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题的目的和意义
• 1.2 暂态稳定并行计算的研究现状
• 1.2.1 并行计算机的发展现状
• 1.2.2 暂态稳定并行计算的研究现状
• 1.2.3 暂态稳定分区策略的研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 牛顿法潮流计算中两种稀疏存储方式的效率研究
• 2.1 概述
• 2.2 导纳矩阵的形成
• 2.2.1 基于数组存储方式的导纳矩阵的形成
• 2.2.2 基于链表存储方式的导纳矩阵的形成
• 2.3 雅可比矩阵的形成
• 2.3.1 基于数组存储方式的雅可比矩阵的形成
• 2.3.2 基于链表存储方式的雅可比矩阵的形成
• 2.4 修正方程式的求解
• 2.4.1 基于列主元高斯消去法的修正方程式的求解
• 2.4.2 基于LDU分解的修正方程式的求解
• 2.5 两种稀疏存储方式在求解潮流方程时的内存开销
• 2.6 算例
• 2.7 本章小结
• 第三章 MPI介绍
• 3.1 概述
• 3.2 MPI的两个基本概念
• 3.3 MPI通信方式
• 3.3.1 点对点通信
• 3.3.2 组通信
• 3.4 提高通信效率的方法
• 3.5 本章小结
• 第四章 波形松弛法并行暂态稳定仿真
• 4.1 概述
• 4.2 波形松弛法并行暂态仿真算法和策略
• 4.3 波形松弛法并行暂态稳定仿真算法的实现
• 4.4 算例及分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢