[发明专利]电力网格中基于多核计算机实现并行潮流计算的方法

说明书

技术领域

本发明涉及到电力系统以及由电力设备组成的电力网格系统，特别涉及到在电力系统中实现分级潮流调度方法和利用多核计算机来实现并行潮流计算的方法。

背景技术

电力网格是使用网格技术对现有的电力系统进行整合而形成的新系统。在电力网格的运行需要研究电力系统稳态运行情况。给定电力系统的网络结构、参数和决定电力系统运行状况的边界条件，确定电力系统稳态运行状态的方法之一是潮流计算。从数学的角度来看，它可以归纳为求解一组非线性方程组，并使其解答满足一定的约束条件。

早期使用的潮流计算方法是以导纳矩阵为基础的简单迭代法，这种方法原理简单，内存需求较少，但算法收敛性极差。近年来，潮流问题算法的研究大多数是围绕着改进牛顿法和P-Q分解法进行的。由于电力系统不断扩大和对计算速度要求不断提高，计算机的并行计算技术也引起了研究人员的兴趣。目前潮流计算的并行算法主要有基于分块法的潮流并行算法，基于多重因子化的潮流并行算法，基于稀疏矢量技术的潮流并行算法和基于逆矩阵计算的潮流并行算法等。

发明内容

本发明的目的是针对电力系统潮流计算的并行实现问题，提出了一种新的分级潮流调度和利用多核计算机实现并行运算的方法，具有运算速度快，成本低廉的特点。

本发明所述的电力网格中基于多核计算机实现并行潮流计算的方法，在电力网格中，各电网计算节点即电力调度中心是以虚拟组织的形式组织成分层结构的，虚拟组织内部可以实现资源的受控共享，每个虚拟组织有一个调度中心负责总体管理和控制，各调度中心之间组织成更高层次的虚拟组织，从而形成了层次式的资源共享框架。本发明所提出的并行潮流计算方法的特征在于包括以下步骤：

1)一级调度：按照各虚拟组织进行潮流计算任务划分，划分后的任务通过调度到各虚拟组织上同时进行计算，并由上级的虚拟组织作为协调层进行协调；

2)二级调度：每个虚拟组织将分配的计算任务再划分到虚拟组织内部的多核计算机上进行计算，求解潮流计算任务的主要步骤是矩阵乘法，多核计算机通过矩阵分块，将矩阵乘法分到多个核上并行运算，经过若干次迭代收敛后，运算结果由协调层收集输出。

上述步骤1)根据潮流计算任务划分出N个节点的电力网络，如果网络结构和网络元件参数已知，则网络方程可用下式表示：

YU·=I·]]>

式中Y是N×N阶节点导纳矩阵，为N×1维节点电压列矢量，是N×1维节点注入电流列矢量。

上述步骤2)的二级潮流调度的任务划分可以采用分块协调的并行计算机制。

本发明提出了一种分级调度的并行潮流计算方法，通过两级调度，一级调度实现潮流计算任务的划分和协同，二级调度对运算任务进行细粒度划分，在多核计算机环境中，可以利用多核并行地计算子任务。经过若干次迭代收敛后，运算结果由协调层收集输出。本方法由于采用并行计算方法，并且最大限度利用了虚拟组织内的计算资源，所以运算速度更快，成本更低廉。

附图说明

图1是电力网格的组成结构；

图2是电力网格的层次式虚拟组织结构；

图3是分级潮流调度方法的流程图。

具体实施方式

电力网格是使用网格技术对现有的电力系统进行整合而形成的新系统。图1显示了一个电力网格的组成结构，广义上来说它包含原来电力系统的一切硬件和软件资源，给人们呈现的是一个“虚拟的大电网”。狭义上则指通过电力网格软件相互连结起来协同工作的多个电网调度中心的计算机系统，它们对外呈现的是一台“虚拟的超级计算机”。

电力网格需要解决的一个最重要的问题是如何集成和整合现有的分散于各地的电力系统的数据和计算资源。为了实现受控的资源共享，网格中提出了虚拟组织(Virtual Organization，简称VO)的概念。虚拟组织是多个分布的个体和组织的集合，其目的是以一种协同的方式共享和使用多种多样的资源。所有共享主体都可以看作资源，并以虚拟组织的形式进行管理和整合。共享资源可以以不同的身份同时加入不同的虚拟组织，也可以随时退出，一个虚拟组织可以跨越企业边界包含在物理上属于不同的组织的资源。