大规模电力系统潮流计算的分布式GESP算法.pdf

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1、2010年6月电工技术学报Vol.25No.6第25卷第6期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJun.2010大规模电力系统潮流计算的分布式GESP算法谢开贵张怀勋胡博曹侃吴韬（重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044）摘要并行计算已成为大规模电力系统潮流计算的主要解决手段之一。为取得良好的加速比和并行效率，基于GESP算法提出牛顿法潮流迭代计算中修正方程组求解的分布式算法。根据方程组系数矩阵非零元主要集中于对角带及高度稀疏等特点确定系数矩阵的超节点，并

2、基于超节点的边界将潮流修正方程组的系数矩阵划分为若干个2维分块矩阵以实现分块存储；在LU分解过程中，采用基于流水线技术的并行分解以提高计算速度。本文设计了分布式存储的并行算法，并应用于3000、12000节点等不同规模电力系统。算例分析表明：在网络达到2000节点及以上时，本文分布式GESP法相对串行计算和分布式牛顿法具有明显的速度优势。关键词：大规模电力系统潮流计算GESP算法分块存储流水线技术分布式计算中图分类号：TM744DistributedAlgorithmforPowerFlowofLarge-ScalePowerS

3、ystemsUsingtheGESPTechniqueXieKaiguiZhangHuaixunHuBoCaoKanWuTao（StateKeyLaboratoryofPowerTransmissionEquipment&SystemSecurityandNewTechnology,ChongqingUniversityChongqing400044China）AbstractParallelcomputinghasbecomeamainmeansforpowerflowcalculationoflargescalepowers

4、ystems.Inordertoobtainagoodparallelspeedupandefficiency,thispaperpresentsadistributedalgorithmforsolvinglinearpowerflowiterationequationsofNewtonapproachusingtheGaussian-elimination-with-static-pivoting(GESP)technique.Basedonthepropertiesofcoefficientmatrix,suchasthe

5、diagonaldominanceandsparsity,thematrixcanbesplitintoseveralblockswithasmallerdimensionandbestoredinadistributedstoragemodebasedontheborderofsupernodes.ThepipelinetechniqueisalsousedtoimprovetheefficiencyoftheproposedalgorithmintheprocessofparallelLUdecomposition.Adis

6、tributedparallelalgorithmforpowerflowisdesignedandappliedtoanumberofpowersystems,suchasthepowersystemswith3000and12000buses.ResultsofcasestudiesshowthatthemajoradvantageoftheproposeddistributedGESPmethodisthatithasbetterparallelspeedupandefficiencywhenapowersystemhas

7、morethan2000buses.Keywords：Large-scalepowersystems,powerflowcalculation,GESPalgorithm,distributedstorage,pipelinetechnique,distributedcomputing环境下实时安全控制和潮流跟踪计算，都迫切需要1引言[1]快速地进行大规模甚至超大规模电力潮流计算。区域大电网互联的运行行为分析以及电力市场在潮流计算中，需对形如Ax=b的高维稀疏线性修正方程进行反复求解，以得到收敛的潮流解。文献国家自然科学基金（5

8、0777067），输配电装备及系统安全与新技术[2]指出：在用牛顿法计算电力系统潮流时，超过国家重点实验室项目（2007DA10512709103）和重庆市自然科学基80%的时间用于求解高维修正方程组，而LU分解金重点项目（CSTS2008BC7031）等资助。