并行计算在电力系统潮流及可靠性分析中的应用

摘要

随着电网规模的迅速扩大，对电网各项指标进行分析时所要处理计算的数据量成倍的增加。并行算法的引入可以在保证计算准确性的前提下，最大限度的提高对电网进行分析的速度。因此，对于并行计算在电网潮流、可靠性分析中应用的研究也越来越多。 本文对并行计算的原理、算法及软、硬件构成进行了较为深入的研究，在基于Beowulf群的基础上，利用常见的PC机、以太网和Linux软件搭建了并行计算的平台。 本文研究了如何提高预处理共轭梯度(preconditioned conjugate gradient，PCG)法计算大网络交流潮流时的并行性能，提出了一种新的并行处理方法--并行节点分配法，即将节点导纳矩阵和节点出力的数据以节点为单位分派给各个处理器，在各个处理器中完成余下的计算处理部分。通过在搭建的并行平台之上进行算例分析，得出了在使用PCG法进行大网络交流潮流计算时，并行节点分配法在并行性能上具有一定的优势的结论，进而为PCG法在大网络交流潮流并行计算中的应用提供了可借鉴的经验。 此外，本文还对最大流法在互联电网可靠性分析中的应用进行了研究，提出了更易于并行化计算的方法：即按区域将等值的过程划分给每个进程，把各个区域等值后的状态按照发电容量是否满足负荷量的原则进行分割，在各个进程内同时进行状态间排列组合的过程，最后以进程为单位在各个进程中同时进行最大流算法，以求得所需要的可靠性指标。通过对区域状态组合的计算过程并行化，及对其并行性能的分析，得出了对该组合过程使用并行技术，可以很好的提高计算速度的结论。

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1并行处理概述

1.1.1并行计算机

1.1.2并行编程模型

1.1.3 Beowulf集群

1.2并行计算在电力系统潮流及可靠性分析中应用的研究现状

1.2.1潮流计算中的并行算法研究

1.2.2并行算法在可靠性分析中应用的研究现状

1.3本文研究工作简述

第二章并行计算概述

2.1并行计算机

2.2并行编程模型

2.3 MPI并行编程

2.4并行算法

2.5并行性能分析

2.5.1 Amdahl定律

2.5.2 Gustafson-Barsis定律

2.5.3 Karp-Flatt量度

2.5.4等效指标

第三章基于Beowulf集群的并行平台的搭建

3.1 Beowulf集群概述

3.2 Beowulf集群的硬件组成：

3.3 Beowulf集群的软件组成：

3.3.1操作系统的选择

3.3.2MPI运行所需的网络功能

3.4并行平台的具体实现

3.4.1硬件部分

3.4.2软件部分

第四章提高大网络PCG法潮流并行性能的方法研究

4.1电力系统潮流计算概述

4.1.1网络节点的划分

4.1.2潮流计算的步骤

4.1.3 P-Q分解潮流算法

4.2 PCG法潮流计算原理

4.2.1潮流并行算法研究现状

4.2.2 PCG法概述

4.3 PCG法的并行实现

4.3.1现行的并行方法

4.3.2并行节点分配法

4.3.3并行节点分配法的特点：

4.4算例分析

4.4.1 P-Q分解法中阶段二及求解M-1的计算速度测试

4.4.2加速比、效率的测试

4.4.3结论

第五章并行计算在最大流法分析互联电网可靠性中的应用

5.1可靠性分析的方法概述

5.1.1解析法分类

5.1.2模拟法

5.1.3混合法的概念

5.2最大流法在互联系统可靠性分析中的应用

5.2.1互联电网可靠性分析概述

5.2.2最大流法在互联电网可靠性分析中的应用

5.3最大流法在处理互联系统可靠性时的并行算法实现

5.4算例分析

第六章结论

6.1本文的主要成果

6.2今后主要的工作

参考文献